罕见病诊断的新思路


罕见病的诊断和治疗一直都是难题,而测序技术的出现则带来了一丝曙光。一般来说,患者出现一些症状后,通常先看医生,然后开展外显子组测序,并借助研究人员,找到分子机制。然而,根据《美国医学会杂志》(JAMA)上的一篇文章,这个顺序现在反过来了。

文章讲述了一个荷兰男孩的故事。他叫Vincent Pieterse,出生在2002年底。在婴儿时期,他似乎很健康,不过随着他渐渐长大,出现了学习障碍、轻微自闭症、肌张力低下等症状,这表明他可能患有遗传综合征。不过,神经系统疾病和染色体异常的检测结果均为阴性,而家族中也没有亲戚有相同的症状。

在一筹莫展之时,他的父亲Marc了解到外显子组测序,并意识到这种方法能提供许多基因的信息。于是,他找到了荷兰内梅亨大学的Joris Veltman博士。在他的坚持下,Veltman博士同意对Vincent及其父母进行外显子组测序。

测序发现Vincent编码核糖体蛋白的基因上有一个de novo突变,但没有数据表明这个突变如何致病。Marc查看了文献,发现一种Diamond-Blackfan贫血(DBA)的症状与Vincent有些相似,不过Vincent并没有贫血,他的突变也从未与DBA相关联。

于是,Marc联系了这篇文章的作者 – 美国施耐德儿童医院的Jeffrey Lipton博士。2014年秋季,研究人员确认Vincent的RNA加工是正常的。不过Marc确认他的儿子患有DBA,于是他给十几名研究这种疾病的研究人员发了邮件,包括荷兰Sanger Research and Landsteiner Laboratory的Alyson MacInnes博士。

Alyson谈道:“之前是患者拿着一系列特征来到诊所,进行诊断,开展外显子组测序,然后借助研究人员找到分子机制,而如今正相反。患者拿着外显子组数据,联系研究人员,推测疾病的机制,再联合医生进行诊断。”

与其他的DBA病例不同,Vincent的核糖体未发现异常,因此他的父亲怀疑儿子患有一种新颖但相关的疾病ribosomopathy。在征得医生的同意后,Marc将Vincent的亮氨酸送去检测。对于Vincent这样的病例,外显子组测序能帮助医生诊断,或至少指明正确的方向。

在JAMA的这篇文章中,作者Ricki Lewis 谈到了外显子组测序的崛起。如今,大约有几万人已经进行了外显子组测序,不过通过它来诊断疾病的比例不是太高。根据加州大学洛杉矶分校的研究,在一个814名患者的队列中,诊断率为25%。不过,随着人类基因组的注释逐步完善,这个比例有望提高。

此外,外显子和基因组测序已进入预防医学领域。专家正在讨论,用外显子组和基因组测序来取代目前的新生儿筛查检测,是否可行。有人预测,在未来5到10年,新生儿的基因组测序将变得常规。

精准医疗无疑是医疗技术的未来发展方向,科研和医疗领域的专家们都在不断尝试将最新的技术运用到临床诊断过程中去。其实从2011年起,美国贝勒医学院的专家就开始了利用人类全外显子组测序进行遗传病机理挖掘的工作。比起人类全基因组,全外显子组测序检测的基因组区域虽然只有数十Mb,却可以获得充足的已知基因外显子区域的序列变化情况,在临床上的作用则显得更加明确且经济实用。配合大量正常人群突变数据、病例家系表型与基因型测序数据的解读,往往可以对许多遗传疾病发生机理进行很好的解读。

近期的一篇关于罕见病研究的临床报道中,则愈发强调了全外显子组测序在遗传病临床诊断上的技术优势。梅奥诊所(Mayo Clinic)的神经学家们利用罗氏NimbleGen SeqCap VCRome全外显子组序列捕获及测序技术帮助了一位罕见病患者确认了其病因为发作性共济失调1型(Episodic ataxia type 1) 2。NimbleGen SeqCap VCRome全外显子组捕获探针是梅奥诊断以及贝勒医学院在临床上广为使用的一项技术,这套探针组库覆盖了Vega,CCDS和RefSeq数据库中所有已知基因的全外显子组区域,能够在临床研究的过程中帮助锁定基因组位点突变,快速筛选有临床意义的侯选突变,结合以往病例信息与临床表型数据进行人工判读。随着新功能基因的不断解读以及数据库的更新,这种锁定已知基因的全外显子区域的测序方法能够大大减少通过各类传统检测方法所需要的实验时间以及经济成本,无疑于精准医疗发展道路上的一个快速有效的工具。

梅奥诊所的专家们也在这篇报道中指出:目前在商业化实验室中提供用于共济失调诊断的试剂盒花费是全外显子组测序的2倍,而且不包括一些特殊检测。此外,在临床非典型性共济失调案例中,尤其当临床和家族谱系数据缺乏的时候,首先考虑全外显子组测序是最为有效的。全外显子组测序在临床诊断中的应用可以加速遗传疾病的诊断,简化其数据管理,尤其适用于那些异质性、非典型的和表现不完全的遗传疾病诊断,还能帮助临床专家们为那些患稀有或新型遗传疾病的患者找到其致病根源。

随着越来越多的临床报道都表现出全外显子组测序的优势,让我们共同期待这项技术的发展能够为精准医疗发挥更大的价值吧。

来源:生物通、转化医学网

参考文献
Exome Sequencing Comes to the Clinic.
JAMA. 2015;313(13):1301-1303. doi:10.1001/jama.2015.1389.

Molecular Findings Among Patients Referred for Clinical Whole-Exome Sequencing. Yaping Yang et al. JAMA. 2014 Oct 18. DOI:10.1001

Whole-Exome Sequencing as a Diagnostic Tool in a Family With Episodic Ataxia Type 1. Tacik, Pawel et al. Mayo Clinic Proceedings

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