全市范围实施快速全基因组测序项目用于危重儿科患者

《Nature Medicine》：Citywide implementation of a rapid whole-genome sequencing program for critically ill pediatric patients

　　

快速全基因组测序（rapid whole-genome sequencing, rWGS）能够及时诊断和管理危重患者，尤其是在隐性遗传病负担较高的近亲婚配人群中。本文报道Little Falcon项目，这是一个在迪拜集中式新生儿和儿科重症监护病房（neonatal and pediatric intensive care units, NICU/PICU）中实施的全市范围rWGS项目。共有来自18个中东和亚洲国家的100名危重患者接受了三人组快速全基因组测序（trio rWGS），中位周转时间为3.4天。总体诊断率为53%（95%置信区间 43.3–62.5%），在近亲婚配家庭中升至80%（P < 0.001）。12%的患者发现了多重分子发现，包括双重诊断（5%），而额外的可操作发现包括新生儿筛查相关变异（4%）和美国医学遗传学学院（American College of Medical Genetics, ACMG）次要或偶然发现（3%）。rWGS在53%的患者中引发了有临床意义的管理变更，包括有分子诊断（n = 45）和无分子诊断（n = 8）的患者，并改变了16%患者的疾病轨迹。与接受标准遗传检测的匹配历史危重患者队列相比，rWGS显著缩短了诊断时间（3.4天对38天，P < 0.001），提高了诊断率（53%对30%，P < 0.01），并改善了临床管理（53%对18%，P < 0.001）。这些发现支持将rWGS整合到全市医疗系统中的常规新生儿和儿科重症监护病房。

罕见病在新生儿和儿科医学中构成重大负担。已识别超过7000种疾病，约80%具有遗传起源，且主要在儿童早期表现。在新生儿重症监护病房（neonatal intensive care unit, NICU）和儿科重症监护病房（pediatric intensive care unit, PICU）中，约15%–45%的危重患儿表现出提示潜在遗传病因的临床特征，20%–40%的婴儿死亡归因于遗传原因。然而，传统诊断检测通常是序贯、缓慢且范围有限，结果往往需数周至数月，使许多患儿在可干预窗口内得不到分子诊断，延误靶向治疗和重症监护中的临床决策。近年来，快速全基因组测序（rapid whole-genome sequencing, rWGS）在美国、欧洲和澳大利亚的NICU/PICU队列中已取得约30%–60%的诊断率，并持续为临床行动提供信息，但在中东地区仍缺乏类似实施。鉴于该地区近亲婚配率高、始祖突变常见、隐性遗传病负担重，rWGS可能产生特别高的诊断和临床价值。因此，研究人员在迪拜卫生系统的集中式新生儿和儿科重症监护病房内开展了全市范围的rWGS项目（称为Little Falcon），评估其诊断效能和临床实用性。

该研究共纳入100名来自18个中东和亚洲国家的危重患者，中位报告时间3.4天，总体诊断率53%，近亲婚配家庭中达80%。rWGS在53%的患者中引发有临床意义的管理变更，在16%的患者中改变了疾病轨迹。与匹配的历史标准检测队列相比，rWGS将诊断时间从38天缩短至3.4天，诊断率从30%提高至53%，临床管理变更从18%提升至53%。研究发表于《Nature Medicine》，表明rWGS可整合进城市医疗系统的常规NICU/PICU，并为类似大型医疗系统提供了实施模型。

关键技术方法方面，样本来自迪拜卫生系统内NICU/PICU收治的100名危重患儿及其父母（98例三人组，2例二人组），对照为2018–2022年接受标准遗传检测的100名历史患儿。主要方法包括：对患者和父母进行短读长全基因组测序，平均覆盖度>30×；使用DRAGEN流程进行变异检测，包括单核苷酸变异、插入缺失、结构变异、拷贝数变异等；通过Emedgene平台进行注释与过滤，遵循美国医学遗传学与基因组学学会（American College of Medical Genetics and Genomics, ACMG）/分子病理学协会（Association for Molecular Pathology, AMP）指南进行变异分类。还进行了祖先分析（利用人类基因组多样性计划参考群体）、父母亲缘关系分析（基于长纯合区域），以及次级发现、新生儿筛查、携带者筛查和药物基因组学扩展分析。临床效用通过独立双医师评审和C-GUIDE ICU评分量化。

结果部分，按照论文小标题总结如下：

患者转诊和rWGS工作流程的实施