《Brain and Development》：Real-world clinical utility of exome sequencing in pediatric drug-resistant epilepsy: Experience from a tertiary center in Thailand
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摘要
背景：基因组检测日益有助于儿童药物难治性癫痫（DRE）的诊断和管理，尤其是在疑似遗传性病因的患者中。本研究评估了全外显子组测序（WES）在儿童DRE中的诊断产出率和真实世界临床效用。
方法：纳入2020年1月至2023年12月期间、15岁前出现癫痫发作且
摘要
背景：基因组检测日益有助于儿童药物难治性癫痫（DRE）的诊断和管理，尤其是在疑似遗传性病因的患者中。本研究评估了全外显子组测序（WES）在儿童DRE中的诊断产出率和真实世界临床效用。
方法：纳入2020年1月至2023年12月期间、15岁前出现癫痫发作且符合DRE标准的儿童。研究人员回顾了临床数据，包括人口统计学特征、癫痫发作特征、发育史、脑电图（EEG）、脑磁共振成像（MRI）及既往检查结果。研究人员对所有先证者及其父母（如可行）进行了WES。变异根据标准指南进行解读。研究人员通过随访记录评估了临床效用以及1年时的癫痫发作和发育结局。
结果：共纳入56例患者（男性23例，女性33例）。癫痫发作年龄中位数为1岁（四分位距[IQR] 0.3–4 年），96.4%的患者伴有发育合并症。在39%（22/56）的患者中鉴定出致病性或可能致病性变异，其中3岁前癫痫发作儿童的诊断产出率最高。通道病占遗传学确诊病例的大多数（68%），主要涉及钠通道基因。在73%（16/22）的已确诊病例中，遗传学诊断通过指导治疗和精准管理提供了临床效用。在1年随访时，遗传学确诊患者的癫痫发作和发育结局优于遗传学未确诊患者。
结论：WES在儿童DRE中实现了39%的诊断产出率和显著的临床效用，尤其是在早发性及通道病相关疾病中。这些发现支持早期进行分子诊断，以促进对经适当选择的儿童实施基因型指导的管理。然而，在遗传学确诊患者中观察到的更优发育和癫痫发作结局应谨慎解读，因为可能受到遗传诊断以外的多种因素影响。在资源有限的环境中，仔细的临床表型分析对于治疗决策和确定儿童基因组检测的优先顺序仍然至关重要。
**《Brain and Development》论文解读：全外显子组测序在儿科药物难治性癫痫中的真实世界临床效用——来自泰国三级中心的经验**
**一、研究背景**
癫痫是一种常见的神经系统疾病，给患者、家庭及公共卫生系统带来沉重负担。其病因多样，包括结构性、代谢性、感染性、免疫性、遗传性及未知原因。随着基因组技术的进步，既往病因不明的病例中，越来越多被认识到具有遗传学基础。约三分之一的癫痫患者表现为药物难治性癫痫（drug-resistant epilepsy, DRE），其中相当比例的患者病因不明，且许多病例现已认识到存在遗传学病因。基因组技术的进展极大地拓展了人们对癫痫遗传图谱的认识，特别是在DRE患者中。遗传学检测不仅有助于病因诊断，还能揭示疾病机制，为精准治疗铺平道路。
遗传学检测的诊断产出率因检测方式而异，染色体微阵列分析为5–15%，靶向基因 panel为19–29.9%，全外显子组测序（whole-exome sequencing, WES）为36.4–45%，全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）可达48%。在特定人群中观察到的诊断率更高，特别是在发育性和癫痫性脑病（developmental and epileptic encephalopathy, DEE）患者中，尤其是Dravet综合征（Dravet syndrome, DS），其产出率可高达87.2%；在早发性癫痫（尤其是6个月前发病）患者中，产出率范围为45.9%至60%。当癫痫伴有其他神经发育合并症（如智力障碍、发育迟缓（developmental delay, DD）、自闭症谱系障碍或畸形特征）时，找到遗传学病因的可能性也增加。WES现已在临床环境中广泛使用，并在多国被用作癫痫的一线诊断工具。在泰国，WES在儿科癫痫中的应用近年有所扩展。本研究旨在评估WES在儿童DRE患者中的诊断产出率，并评估遗传学诊断对患者管理及1年临床结局的临床影响。
**二、研究技术方法**
本研究为一项前瞻性队列研究，于2020年1月至2023年12月在泰国神经病学研究所儿科神经内科招募泰国儿科DRE患者。入组标准为：经至少两种适当选择且耐受的抗癫痫药物（ASM）治疗后仍持续发作的DRE儿童，且癫痫发作始于15岁之前。研究人员采集患者及其生物学父母的外周血白细胞并提取基因组DNA，使用SureSelect Human All Exon V7 kit（不含UTR）进行外显子捕获，分别在NextSeq 2000或NovaSeq 6000测序仪上进行双端测序（读长分别为100 bp和150 bp）。变异分类遵循2015年美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）指南，使用Illumina Variant Interpreter进行过滤和临床解读。单核苷酸变异（SNV）和插入/缺失（indel）的筛选标准包括：位于与相关人类表型本体论（HPO）术语相关的候选基因外显子或侧翼内含子区域、非同义变异、在1000G中次要等位基因频率<1%的罕见变异、在3206例泰国人外显子组对照中<10个等位基因，以及对于错义变异需被REVEL和/或BayesDel预测为有害，和/或与患者表型一致。临床效用评估针对检出致病性（P）或可能致病性（LP）变异的患者，评估领域包括抗癫痫药物管理变更、基因特异性监测或治疗实施、预后信息提供以及患者及其家属的遗传咨询。临床结局在分子诊断后约1年时通过常规随访和随访记录进行评估，癫痫结局基于照护者报告的发作频率分类，发育结局由主治儿科神经科医生结合父母或照护者信息进行临床评估。
**三、研究结果**
**3.1 队列特征**
研究共纳入56名参与者（男性23名，女性33名）。总体队列的癫痫发作年龄中位数为1年（IQR 0.3–4.0）。遗传学确诊组的癫痫发作年龄中位数早于未确诊组（0.66年[IQR 0.33–2.06]对比1.75年[IQR 0.39–4.74]）。96%的参与者存在DD或神经发育合并症，约80%无癫痫或发育障碍家族史。癫痫类型包括局灶性癫痫（FE）占43%、全面性癫痫（GE）占37%、全面性合并局灶性癫痫（CE）占20%。93%的患者被确定为DEE。
**3.2 诊断产出率**
P或LP变异的总体诊断产出率为39%（22/56）。在22例遗传学确诊的病例中，共鉴定出19个不同基因的P或LP变异，其中2名参与者携带两个不同基因的变异。诊断产出率在3岁前癫痫发作的患者中最高，占确诊病例的86%（19/22）。具体而言，新生儿期（2/2, 100%）、婴儿期1个月–1岁（14/27, 52%）和1–3岁（4/10, 40%）均有较高产出率。此外，32%（18/56）的参与者检出意义不明确的变异（VUS）。其余未确诊病例（16/56, 28%）未发现足以解释临床表型的候选变异。
**3.3 遗传学诊断**
通道病是最常见的遗传学病因，占遗传学确诊病例的68%（15/22），主要涉及钠通道基因，包括SCN1A（n=7）、SCN8A（n=4）和KCNT1（n=2）。所有P和LP变异均为SNV或小片段插入/缺失。错义变异占确诊病例的72.7%（16/22），截短变异（包括无义、移码、剪接位点和起始密码子变异）占27.3%（6/22）。新生变异占确诊病例的63.6%（14/22），遗传性变异占13.6%（3/22），22.7%（5/22）的分离状态未知。其他鉴定出的基因包括ZBTB18、GRN、SEMA6B、SZT2、CHRNA4、MAPK8IP3、BRWD3、SATB1、CUL3、KCNH2、SETD2等。
**3.4 与遗传学确诊相关的表型特征**
确诊遗传学诊断的患者倾向于有更早的癫痫发作年龄中位数。按癫痫发作年龄分层时，3岁前发作在遗传学阳性患者中的比例显著高于遗传学阴性患者（86.4%对58.8%，p=0.029）。两组在性别分布、癫痫家族史、热性惊厥、DD、癫痫类型、DEE、神经影像学发现或初始评估的EEG发现方面未观察到显著差异。癫痫综合征的分布在遗传学确诊和未确诊患者之间存在显著差异。典型DS和婴儿游走性局灶性癫痫发作在遗传学确诊患者中占主导，与其明确的单基因病因一致；相反，Lennox-Gastaut综合征（LGS）在遗传学未确诊患者中更为常见，反映了该电临床综合征更大的病因异质性。总体而言，较早的癫痫发作年龄，尤其是3岁之前，是本队列中唯一与遗传学确诊显著相关的临床特征。
**3.5 临床效用**
73%（16/22）的遗传学确诊患者观察到临床管理变更。这些变更包括抗癫痫药物调整（13/22, 59%）、基因特异性监测或专科转诊（3/22, 14%）、以及预后信息和遗传咨询提供（8/22, 36%）。具体而言，SCN1A相关患者（功能缺失[LOF]机制）避免使用钠通道阻滞剂，SCN8A相关患者（LOF机制）使用高剂量钠通道阻滞剂，KCNT1相关患者提供奎尼丁治疗；KCNH2变异患者筛查长QT综合征并转诊心内科考虑植入式心脏除颤器（ICD）；BRWD3变异患者进行癌症筛查；GRN变异患者家族成员筛查额颞叶痴呆；KCNH2变异患者家族筛查遗传检测和长QT综合征以预防癫痫猝死（SUDEP）。
**3.6 分子诊断后1年随访的临床结局**
分子诊断结果告知后1年随访时，遗传学确诊患者较遗传学未确诊患者更频繁地观察到有利的癫痫结局（定义为无发作或发作不频繁）（77.3%对64.7%），但此差异未达到统计学显著性（p=0.473）。相反，有利的发育结局（定义为发育正常或临床改善）在遗传学确诊患者中显著更常见（68.2%对29.4%，p=0.004）。
**四、讨论与结论**
本研究证实WES在儿童DRE中具有39%的诊断产出率，在3岁前发作的患者中产出率最高。癫痫发作年龄是遗传学诊断最具信息量的临床预测指标，而发育严重程度和DEE状态在本队列中的区分度较低。本研究的诊断产出率与已报道的大型亚洲和西方研究一致（约30%至45%）。神经影像学发现与分子诊断产出率无关，但这一观察应在患者选择策略的背景下解读——仅在结构病变不能完全解释临床表型时选择性地进行遗传学检测。初始EEG特征与诊断结果无关，凸显了单独依靠电临床特征的预测价值有限。综合来看，这些发现强化了早期癫痫发作是遗传学产出率最具信息量的临床指标这一既有证据，支持对DRE儿童（尤其是3岁前发病者）早期实施基因组检测，无论神经影像学或EEG发现如何。
通道病是主要的遗传学病因，钠通道相关疾病占通道病诊断的大多数，SCN1A是最常涉及的基因，这与多项不同人群的先前研究结果一致，强化了钠通道功能障碍（尤其是SCN1A）在早发性DRE遗传结构中的核心作用。分子诊断在73%的遗传学确诊病例中影响了临床管理，主要影响体现在通道病相关癫痫中，SCN1A、SCN8A和KCNT1相关疾病的分子诊断直接指导了治疗决策。除控制发作外，遗传学诊断还通过区分DEE与癫痫驱动的发育损害来明确预后预期。即使阴性遗传结果也具有临床价值，可缩小鉴别诊断范围并指导基因组学知识持续发展时的再评估。重要的是，遗传学检测的临床获益在早期实施并可在临床可操作的时间范围内返回结果时最大化。
尽管遗传学确诊组的有利发育结局显著更频繁，但此发现应谨慎解读。癫痫控制和神经发育均受多种因素影响，包括潜在的癫痫病因、癫痫综合征、疾病严重程度、抗癫痫药物、癫痫手术、康复、教育支持以及疾病的自然病程。本研究中发育结局是在常规临床随访中基于主治儿科神经科医生的临床评估和照护者报告而非标准化评估工具确定的，因此这些发现应视为来自常规真实世界临床实践的观察性证据，而非分子诊断与后续临床结局之间存在直接因果关系的证据。尽管如此，遗传学诊断仍具有临床价值，因为它可以指导基因型指导的管理，促进精准治疗和更准确的预后咨询，这可能有助于改善选定患者的癫痫发作和/或发育结局。
本研究的局限性包括：样本量相对较小且代表单一三级转诊中心的经验，可能限制结果的普适性；发育结局在常规临床随访中评估，未使用标准化、经验证的发育评估工具；癫痫发作结局由常规临床随访中照护者报告的发作频率确定，而非标准化癫痫日记。
结论：WES在泰国儿童DRE中实现了39%的诊断产出率，并展示了显著的临床效用，影响了73%遗传学确诊病例的管理。诊断产出率在3岁前癫痫发作的儿童中最高，通道病（尤其是SCN1A、SCN8A和KCNT1相关癫痫）是最常见的遗传学病因。这些发现支持早期分子诊断在促进基因型指导管理中的临床效用，特别是在经适当选择的DRE儿童中。在资源有限的环境中，基因组检测可能无法立即获得，仔细的临床表型分析对于早期诊断和治疗决策仍然至关重要，同时有助于确定应优先进行基因组检测的儿童，特别是早发性癫痫和疑似通道病患者。定期再分析和先进测序方法可进一步提高未确诊病例的诊断产出率，并支持儿科癫痫精准医疗的持续进步。
