全基因组测序在25例疑似先天性免疫缺陷家系中的应用：诊断效能与基因组全面分析的临床价值

《Journal of Clinical Immunology》：Whole Genome Sequencing in 25 Families with Suspected Inborn Errors of Immunity: Diagnostic Yield and Clinical Relevance of Genome-wide Analysis

本研究针对先天性免疫缺陷病（IEI）遗传诊断率低、复杂结构变异检出难的临床痛点，通过对25个疑似IEI家系开展全基因组测序（WGS）研究，发现WGS可将总体诊断率提升至60%，其中结构变异（SV）检测贡献了20%的增量。该研究证实WGS能够精准解析BTK基因倒位、LRBA外显子重复等传统技术难以捕捉的复杂变异，为IEI的精准诊疗提供了关键技术支撑。

　　

当孩子反复出现严重感染、自身免疫或不明原因发热时，医生们常会怀疑一种名为“先天性免疫缺陷病（IEI）”的遗传性疾病。这类疾病涉及超过500个致病基因，临床表现千差万别，给诊断带来巨大挑战。虽然新一代测序技术（NGS）如全外显子测序（WES）已将诊断率提升至40%，但仍有大量患者无法找到遗传学病因——深部内含子突变、基因组结构变异（SV）等“隐藏的凶手”成为诊断盲区。

为突破这一瓶颈，韩国三星医疗中心的研究团队在《Journal of Clinical Immunology》发表了一项创新研究。他们首次系统性地对25个疑似IEI家系开展全基因组测序（WGS），并采用表型驱动与基因型驱动相结合的分析策略，成功将总体诊断率提升至60%。尤为重要的是，WGS精准捕捉到5例由复杂结构变异致病的案例，包括BTK基因358.6kb大片段倒位、LRBA外显子重复等传统技术难以检出的变异类型。

关键技术方法

研究纳入2020年7月至2022年2月期间就诊的25例疑似IEI患者，采用Illumina NovaSeq 6000平台进行全基因组测序（平均深度35×）。通过逐步分析流程：先对481个IEI相关基因进行panel分析；未确诊病例进一步开展结构变异（SV）检测（使用Parliament2算法）；仍阴性者采用基因型驱动分析筛查OMIM疾病基因的高影响变异。对复杂SV区域采用牛津纳米孔长读长测序（LRS）结合CRISPR-Cas9靶向富集技术进行验证，并通过MLPA、RT-PCR等多技术平台确认变异致病性。

研究结果

1. 诊断效能突破：WGS显著提升IEI诊断率

表型驱动分析在13例（52%）患者中检出致病变异，涵盖BTK、CYBB、NFKB2等9个基因。基因型驱动分析额外确诊2例（8%），涉及NF1和PTPN11基因。尤为关键的是，SV分析独立贡献了5例（20%）诊断，使总体诊断率达到60%。这一数据显著优于既往WES研究（20-40%的诊断率），凸显WGS在解决疑难IEI病例中的优势。

2. 结构变异揭秘：WGS解锁复杂遗传变异

研究团队通过WGS发现4种新型结构变异：

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  BTK基因倒位（患者ID04）：

  
  倒位区域跨越内含子14至ARL13A基因下游，RNA测序显示外显子15-19转录本完全缺失，导致Bruton酪氨酸激酶功能丧失。
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  BTK复杂重排（患者ID13）：

  
  纳米孔测序揭示该变异由AluY/AluSz介导的非同源重组引发，形成内含子18-内含子5-外显子10的嵌合结构，最终导致外显子11-19重复及移码突变。
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  LRBA外显子33重复（患者ID05）：

  
  该变异在cDNA层面引发r.5385_5518dup，产生提前终止密码子，与另一等位基因的无义突变共同导致脂多糖应答米色样蛋白（LRBA）缺陷。

3. 基因型驱动分析：拓展IEI相关基因谱系

在常规IEI基因panel分析阴性的病例中，研究者通过无偏倚筛查发现NF1基因移码突变（c.2033del）与PTPN11基因错义突变（c.1502G>A）。尽管这两个基因未被IUIS列为IEI致病基因，但患者分别表现为自身免疫性皮疹和慢性播散性念珠菌病，提示RAS/MAPK信号通路异常可能参与免疫失调机制。

结论与展望

本研究通过创新性地应用WGS技术，首次系统证实其在IEI诊断中相较于传统方法的显著优势：一是对复杂结构变异的检测灵敏度远超WES；二是基因型驱动策略能发现非典型免疫相关基因突变。特别值得注意的是，WGS在BTK、LRBA等基因中发现的Alu元件介导的重排机制，为理解IEI致病机制提供了新视角。

然而，研究者也指出当前技术的局限性：线粒体DNA变异、调控区突变及多基因遗传模式仍需更深入探索。未来随着长读长测序技术成本的降低和生物信息学工具的优化，WGS有望成为IEI一线诊断工具，并通过整合多组学数据进一步揭示免疫缺陷的遗传全景。

对于临床医生而言，这项研究传递的关键信息是：对经传统基因检测未确诊的IEI患者，应优先考虑WGS检测；尤其对于男性患者出现低丙种球蛋白血症或家族史阴性但临床表现典型的病例，需高度警惕BTK等基因复杂结构变异的可能性。跨学科协作（临床免疫学家、遗传学家、生物信息学家）将是实现精准诊断的核心保障。