《European Journal of Human Genetics》：Copy number variant analysis by exome sequencing is an effective approach to optimize diagnostic yield for developmental disorders—the DDD-Africa study
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拷贝数变异（CNV）显著贡献于与发育障碍相关的致病变异。标准外显子组测序（ES）分析通常不包括CNV检测。诊断实验室通常提供补充方法如染色体微阵列（CMA）来诊断致病性CNV。在本研究中，研究人员旨在为非洲发育障碍解析（DDD-Africa）队列开发一种有效的
拷贝数变异（CNV）显著贡献于与发育障碍相关的致病变异。标准外显子组测序（ES）分析通常不包括CNV检测。诊断实验室通常提供补充方法如染色体微阵列（CMA）来诊断致病性CNV。在本研究中，研究人员旨在为非洲发育障碍解析（DDD-Africa）队列开发一种有效的方法，将CNV检测纳入其ES分析流程。研究人员分析了505名患有发育障碍的先证者的ES数据，应用了一种CNV检测方法，评估了使用CANOES和XHMM工具生成的数据。当可获得时，使用父母ES数据评估遗传模式。研究人员确认了41/505（8.1%）患者的诊断，在先证者中鉴定出43个致病性CNV。其中有31个缺失和12个重复。在26名有父母数据的先证者中，所有鉴定出的CNV均为de novo。将CNV分析添加到ES分析流程中，使DDD-Africa队列的诊断收益率提高了8.1%，且无额外实验室成本。这提供了一种可行的方法，可能降低分析成本，适用于基因组医学计划资金和资源有限的低中收入国家。
发育障碍（DD）由于临床和遗传异质性，诊断面临重大挑战，尤其在低中收入国家（LMICs）资源有限的环境下。外显子组测序（ES）在发达国家已被证明是DD的经济有效一线检测方法，但其标准分析流程通常不包含拷贝数变异（CNV）检测。大型致病性CNV（>100kb）在约15%的DD患者中发挥病因作用，而染色体微阵列（CMA）虽常用于CNV检测，却增加了工作流程的复杂性和成本。从ES数据中同时检测单核苷酸变异（SNV）和CNV有望降低检测成本、提高效率，但目前缺乏金标准方法，单一工具在敏感性和特异性上各有局限。为此，研究人员在DDD-Africa研究中，旨在为来自南非和刚果民主共和国的505名未确诊DD先证者队列，建立一套有效的ES CNV检测策略，以优化诊断收益率并评估其在LMICs的可行性。该论文发表于《European Journal of Human Genetics》。
**关键方法**：研究样本来源于DDD-Africa队列，包含505名先证者及可用父母（239个三人组、235个双人组、17个扩展家庭和14个单独先证者），358人来自南非，147人来自刚果民主共和国。主要技术方法包括：使用两个生物信息学工具CANOES（基于负二项分布）和XHMM（基于高斯方法）并行从ES数据中调用CNV；根据美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）和临床基因组资源（ClinGen）标准，通过ClassifyCNV对CNV进行分类；应用质量分数（Q_SOME）和大小（>100kb）进行过滤；利用父母ES数据确定遗传模式；对19例CNV通过阵列CGH进行验证（南非使用Agilent 8x60K阵列，刚果民主共和国使用OGT 4x180K阵列）。
**结果（Results）**：
- **总体诊断收益**：通过ES CNV分析，在先证者中鉴定出43个致病或可能致病性（LP/P）CNV，来自41/505（8.1%）患者，包括31个缺失和12个重复。该诊断收益率在两组之间显著不同：南非队列为5.9%（21/358），刚果民主共和国队列为13.6%（20/147）（p<0.05），差异可能源于既往遗传检测可及性的不同。
- **工具联合与过滤**：CANOES和XHMM联合使用优于单一工具，33/43的LP/P CNV被两个工具同时检测到。经过质量过滤和排除常见多态性后，727个CNV进入分类，其中多数为意义未明变异（VUS），LP/P CNV共55个。进一步筛选后，43个CNV被纳入最终短名单，其中31个缺失和12个重复。
- **CNV特征**：大多数LP/P CNV大小超过1Mb（以缺失为主），少量在100-500kb范围。最小LP/P CNV为60kb。所有有父母数据的26例均为de novo，1例为母系遗传，其余16例仅有一个亲本可用且不携带该CNV。
- **CMA验证**：全部19例经阵列CGH验证的ES-CNV均得到确认，但CMA报告的CNV大小平均大309kb，主要由于ES无法覆盖蛋白编码外显子间的非编码区域。尽管如此，CNV分类和临床管理未受影响。CMA额外澄清了3例复杂重排（如嵌合三体、13三体及复杂4号染色体重排）。
- **性别差异**：尽管队列中男性先证者占62%，但在确诊LP/P CNV的患者中女性占59.5%（25/41），该差异具有统计学意义（p<1×10
-3），支持女性保护效应。
- **其他发现**：三名患者携带单基因缺失（分别涉及CREBBP、ARID1B和AUTS2）；6例（1.2%）观察到常见易感性位点（如1q21缺失等），其中两例同时存在致病SNV，符合双重诊断。
**讨论（Discussion）**：研究人员指出，ES CNV诊断收益率（8.1%）与既往研究（2.3%–20.8%）一致，尤其适用于遗传服务可及性有限的群体。联合工具策略提高了检测准确性；大部分致病CNV大于1Mb；女性保护效应得到进一步证据支持。本研究为非洲人群提供了重要的CNV数据，扩展了目前以欧洲人群为主的公共数据库，有助于减少基因组医学中的健康不平等。同时，研究人员也承认局限性：ES CNV检测无法精确确定断点、检测小CNV（<1外显子）、倒位、易位及嵌合体；短读长测序在重复或结构复杂区域可能出现假阳性或漏检。未来长读长测序可能进一步优化诊断，但目前在LMICs中，ES结合CNV分析仍是更具成本效益的选择。
**结论（Conclusion）**：该研究支持将ES作为未确诊DD患者的一线检测策略，尤其是整合CNV分析。在资源有限的环境中，基于外显子组的CNV检测提供了一种可扩展、高效且经济有效的一线诊断替代方案，通常无需CMA确认，除非涉及复杂重排或探针覆盖不足导致CNV表现为多个实例。将CNV分析纳入常规ES工作流程对DD诊断具有显著附加价值，尤其在LMICs。提高CNV调用工具的准确性、减少假阳性并确保跨平台兼容性应成为未来算法开发的重点。目前，组合多个CNV工具仍比单一工具更准确。最终，将稳健的基于外显子组的CNV检测嵌入标准诊断流程，不仅是科学和经济上合理的，而且是改善LMICs中DD个体遗传护理、减少诊断差距的必要且公平的一步。
