用于揭示详细单倍型结构并表征DMD重复序列的整合基因分型策略

《Clinical Chemistry》：Integrated Genotyping Strategies for Uncovering Detailed Haplotype Structures and Characterization of DMD Duplications

本研究通过全外显子测序和MLPA分析3842例样本，发现39例DMD基因重复突变，并利用WGS和OGM技术解析其结构异质性，揭示四种主要重复模式及整合多技术的重要性。

　　

摘要

背景

杜兴氏肌营养不良症（Duchenne muscular dystrophy, DMD）和贝克尔氏肌营养不良症（Becker muscular dystrophy）是X连锁的神经肌肉疾病，由 dystrophin 基因（DMD）的突变引起。基因重复占致病变异的约10%，但其复杂的结构特征和多样的临床表现给致病性分析带来了重大挑战。

方法

我们回顾性分析了3842名个体的全外显子组测序（whole exome sequencing, WES）和多重连接依赖性探针扩增（multiplex ligation-dependent probe amplification, MLPA）数据，共发现39名患有DMD基因重复的患者。这些患者接受了全基因组测序（whole genome sequencing, WGS），以确定重复模式、断点特征和单倍型结构。对于WGS无法解析的病例，我们还进行了光学基因组图谱分析（optical genome mapping, OGM）以确定精确的单倍型。同时，我们比较了不同平台的诊断性能，并进一步研究了基因型与表型之间的关联。

结果

DMD基因重复表现出显著的结构异质性，主要分为四种类型：串联重复（tandem duplication, 58%）、重复-正常重复（duplication-normal-duplication, 16%）、重复-倒位-重复（duplication-inversion-duplication, 16%）和复杂重复（intricate duplication, 10%）。复杂的重复结构常伴有高同源性重复序列，并且往往延伸超出DMD基因区域，使得单倍型分析变得困难。仅使用WGS无法在34%（13/38）的病例中确定单倍型；而OGM在33%（2/6）的病例中遗漏了某些外显子重复和小片段。结合使用WGS和OGM能够精确重建单倍型，并提高基因型与表型之间的关联度。

结论

我们的研究结果扩展了DMD基因重复的分子谱系，强调了其复杂的结构特征，并指出了整合多种技术的重要性，以便准确界定重复单倍型结构并评估意义不明确的变异的致病性。这些发现为DMD基因重复的检测、致病性评估和遗传咨询提供了宝贵的参考。