BRCA1外显子重复导致的创始人效应结构变异在T2T参考基因组特异性区域产生组成型融合转录本

本研究针对BRCA1基因外显子8-20拷贝增益变异，通过长读长测序（Nanopore）、光学基因组图谱（OGM）及多组学技术，结合最新T2T-CHM13/hs1参考基因组，首次解析了涉及NBR1基因的复杂结构变异（SV）及其转录异常机制。研究发现该SV通过反向插入下游基因组片段导致BRCA1::NBR1融合转录、反向剪接及正义链异常转录，为遗传性乳腺癌/卵巢癌综合征的精准诊断提供了新范式。

　　

在遗传性乳腺癌和卵巢癌综合征的临床诊断中，BRCA1基因变异解读始终是精准医疗的核心挑战。尽管短读长测序技术已能识别大多数点突变和小片段变异，但对于复杂结构变异（Structural Variants, SV）——尤其是涉及外显子重复的变异，其致病性评估仍如雾里看花。传统参考基因组GRCh37/hg19和GRCh38/hg38在复杂区域的注释缺陷，更让这类变异的解析雪上加霜。当临床实验室遇到六个法国家族中八例患者携带相同的BRCA1外显子8-20拷贝增益时，这个看似普通的病例逐渐显露出其独特科学价值。

法国居里研究所（Institute Curie）的研究团队通过多组学联合作战，揭开了这个"基因组拼图"的神秘面纱。他们发现这些患者携带的实际上是一个涉及110kb远端基因组片段（包含NBR1和CCDC200基因）的复杂重排：该片段被复制、倒置后插入BRCA1重复外显子之间。令人惊讶的是，其中一个断点位于传统参考基因组完全缺失的区域，只有借助2022年发布的T2T-CHM13/hs1完整基因组图谱，才最终拼凑出这个"基因组俄罗斯套娃"的真实结构。这项发表于《npj Genomic Medicine》的研究不仅发现首个由SV诱导的BRCA1反向剪接事件，更揭示了结构变异导致基因失活的全新机制。

研究团队运用四大关键技术：1）Nanopore长读长测序结合自适应采样技术锁定变异区域；2）光学基因组图谱（OGM）验证基因组三维结构；3）链特异性RNA测序分析转录异常；4）基于T2T-CHM13/hs1的比对分析解决传统参考基因组注释缺陷。所有实验均采用患者淋巴细胞系样本，并通过12例非BRCA相关疾病患者作为对照。

基因组表征
通过三套参考基因组（GRCh37/hg19、GRCh38/hg38和T2T-CHM13/hs1）的对比分析，发现断点1（BP1）位于BRCA1内含子20与NBR1基因反义转录本之间，断点2（BP2）则藏身于传统参考基因组缺失的高度重复区域。OGM证实这个"基因组拼贴画"由NBR1-CCDC200片段反向插入BRCA1重复外显子之间形成。单倍型分析显示六个家族共享相同的致病单倍型，多因素似然比计算显示其致病概率超过99.9%。

转录组表征
研究揭示了三种前所未有的转录异常：1）外显子20-2反向剪接形成环状RNA（circRNA）；2）NBR1双向启动子劫持导致BRCA1正义链异常转录；3）32%的BRCA1外显子20转录本与NBR1外显子2形成框内融合蛋白。SNP等位基因频率分析显示，仅非重组等位基因能完整转录BRCA1末端外显子，从功能层面证实了基因失活。

这项研究开创性地展示了复杂结构变异如何通过三维基因组重构引发多维转录灾难。从临床角度看，该发现为BRCA1外显子重复变异提供了明确的致病性判定标准——当重复片段伴随远端基因组片段插入时，需警惕其通过融合转录或启动子劫持导致基因功能丧失。从技术层面看，研究首次证明T2T-CHM13参考基因组在临床诊断中的不可替代性，特别是对于涉及节段重复（segmental duplication）的变异解析。正如作者Mathias Schwartz强调的，这个案例昭示着后基因组时代临床遗传学的范式转变：只有将长读长测序、三维基因组学与完整参考基因组相结合，才能解开人类基因组中最后的"暗物质"之谜。