整合诊断策略揭示感音神经性耳聋的基因组-表型全景：基于全基因组测序的多层次遗传解析

本研究针对感音神经性耳聋(SNHL)遗传诊断率低的临床挑战，韩国首尔大学医院联合Inocras团队通过多层级诊断策略（包括靶向测序、全外显子测序及全基因组测序(WGS)）对394个家系进行系统分析。研究创新性发现55.6%的致病基因变异，其中WGS成功解析20个家系的结构变异(SVs)和深内含子突变，并通过功能实验验证USH2A基因新型剪切变异的致病性。该成果发表于《Cell Reports Medicine》，为SNHL精准诊疗提供了基因组学范式，推动基因治疗靶点开发。

　　

研究背景与意义
感音神经性耳聋(SNHL)作为全球最常见的感官缺陷，影响约4.66亿人，但其遗传诊断率长期徘徊在50%左右。尽管高通量测序技术已广泛应用，传统方法对结构变异(SVs)、深内含子突变等"暗物质"区域的检测仍存在盲区。首尔大学医院团队注意到，现有诊断体系存在三大瓶颈：(1)单基因检测覆盖率不足；(2)外显子测序(WES)无法捕捉非编码区变异；(3)表型-基因型关联缺乏功能模块化解析。这些局限直接制约着临床干预时机选择和个性化治疗策略制定。

研究方法与技术路线
研究团队建立前瞻性394个SNHL家系队列(752人)，采用阶梯式诊断策略：1)GJB2等10个经典耳聋基因筛查；2)靶向测序(TPS)与WES；3)多重连接探针扩增(MLPA)检测拷贝数变异；4)全基因组测序(WGS)结合SpliceAI算法分析深内含子变异。关键实验技术包括：线粒体功能检测(Seahorse分析仪)、迷你基因剪切实验(验证USH2A伪外显子激活)、全细胞膜片钳(评估KCNQ4^R390C通道功能)以及基于人类内耳类器官的转录组相关性分析。

主要研究结果

阶梯式诊断提升检出率
通过五步递进策略累计确诊219个家系(55.6%)，其中WGS贡献额外19.2%诊断率。早期发病(OR=1.32)、家族史(OR=1.55)和综合征特征(OR=1.44)显著提升检出概率。值得注意的是，23例WGS确诊案例中69.6%可通过重分析既往数据发现，但30.4%必须依赖WGS特有技术优势。

基因组变异全景图谱
63个致病基因中GJB2(10.5%)、SLC26A4、STRC等位列高频突变基因。352个变异包含44.6%错义突变和10.2%结构变异，其中STRC基因66.7%变异为SVs。发现83个新变异，包括SPATA5基因外显子15缺失(c.2227-3015_2354+1415del)，该变异通过Seahorse实验证实导致线粒体呼吸功能缺陷(ATP生成降低p<0.001)。

深内含子变异的突破性发现
在携带单等位基因突变的未确诊患者中，SpliceAI预测发现USH2A基因三个深内含子致病变异(c.7120+1475A>G等)。迷你基因实验证实这些变异引起267bp/50bp/96bp伪外显子插入，导致蛋白质截短。等位基因频率分析显示SNHL组携带隐性基因单等位突变率显著高于对照组(p<0.01)。

功能模块化表型关联
将63个基因按内耳功能分为9类，发现：1)听觉机械转导相关基因(如CDH23)多导致重度进行性聋；2)转录调控基因(如EYA1)与综合征特征显著相关(p<0.05)；3)细胞骨架基因(如STRC)多引起轻中度非进展性聋。KCNQ4^R390C膜片钳显示通道激活电压正向偏移15mV，阐明显性负效应机制。

结论与展望
该研究首次系统证明WGS在SNHL临床诊断中的变革性价值：1)将诊断率提升至55.6%；2)发现占比12%的新型SVs；3)建立首个基于内耳分子通路的表型预测模型。特别值得注意的是，USH2A深内含子变异为反义寡核苷酸(ASO)治疗提供新靶点，而EYA1倒位变异提示CRISPR编辑的潜在应用。未来需通过长读长测序和甲基化组学进一步解析剩余40%未确诊病例，推动SNHL诊疗进入多组学时代。研究强调阶梯式诊断中直接WGS的成本效益优势(缩短周转时间至4周)，为新生儿听力筛查的快速基因确诊提供实践范式。