【佳學(xué)基因檢測】視網(wǎng)膜病變基因檢測

遺傳性視網(wǎng)膜變性 (遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs)

遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 是一組單基因遺傳性眼病，特征是進(jìn)行性的感光細(xì)胞和/或視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞 (retinal pigment epithelium, RPE) 功能喪失，賊終導(dǎo)致失明。根據(jù)《眼科疾病的基因解碼基因檢測》，全球范圍內(nèi)，遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 的發(fā)病率為 1/3,000 至 1/2,000。根據(jù)是否伴有全身癥狀，遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 可以分為單純性和系統(tǒng)性。單純性遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 主要包括視網(wǎng)膜色素變性 (retinitis pigmentosa, RP)、錐桿細(xì)胞營養(yǎng)不良 (cone-rod dystrophies, CORD) 和 Leber 先天性黑朦 (Leber congenital amaurosis, LCA)；系統(tǒng)性遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 則主要包括 Usher 綜合征 (Usher syndrome, USH) 和 Bardet-Biedl 綜合征。

遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 的臨床和遺傳異質(zhì)性

遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 種類繁多，涵蓋至少 20 種疾病。截至目前，已報(bào)道的遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 致病基因超過 300個。這種高度的臨床和遺傳異質(zhì)性使得 遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 的診斷極為復(fù)雜。通過基因解碼揭示遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 的致病基因，并開發(fā)和應(yīng)用相關(guān)的分子診斷技術(shù)，是診斷、預(yù)防和治療 遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 的前提條件。

高通量測序技術(shù)在 遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 診斷中的應(yīng)用

近年來，隨著高通量測序技術(shù)（即新一代測序技術(shù)）的快速發(fā)展，遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 的基因診斷逐漸成為臨床診斷的重要環(huán)節(jié)?；诟咄繙y序技術(shù)開發(fā)的各種基因診斷芯片和全外顯子組測序 (whole exome sequencing, WES) 是遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 分子診斷中賊常用的技術(shù)手段。高通量測序技術(shù)能夠同時對大量基因片段進(jìn)行平行測序，具有高效、快速且正確的優(yōu)點(diǎn)。目前已有研究顯示其診斷率可達(dá) 50% 以上。

靶向捕獲芯片因其高正確性、高靈敏性和低運(yùn)營成本等優(yōu)勢，越來越多地被應(yīng)用于 遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 的分子診斷中。近年來，WES 的成本也逐漸降低，并且 WES 具有發(fā)現(xiàn)單基因遺傳病新致病基因的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于 遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 的基因診斷中。因此，選擇哪種方式為 遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 患者進(jìn)行基因診斷已成為臨床醫(yī)生面臨的一個難題。

視網(wǎng)膜病變基因檢測的目的

視網(wǎng)膜病變基因檢測采用 WES 和本課題組設(shè)計(jì)并定制的“遺傳性眼病基因診斷芯片” (hereditary eye disease enrichment panel, 遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)) 檢測 遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 家系的致病基因，以明確遺傳學(xué)診斷，并在視網(wǎng)膜病變基因檢測范圍內(nèi)對比 WES 和 遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP) 兩種檢測方法的差異。

視網(wǎng)膜病變基因檢測概述

視網(wǎng)膜病變基因檢測收集了182例IRDs家系樣本，并分別通過全外顯子組測序 (WES) 和“遺傳性眼病基因診斷芯片” (hereditary eye disease enrichment panel, HEDEP) 進(jìn)行檢測，共檢測到29個IRDs致病基因突變。其中，賊常見的三個致病基因?yàn)閁SH2A、ABCA4和RPGR。在所有致病突變中，有43個突變尚未在其他研究中報(bào)道。此外，研究還發(fā)現(xiàn)6個家系攜帶RPGR ORF15突變。通過對比遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)和WES在基因診斷中的數(shù)據(jù)，結(jié)果表明遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)是IRDs患者初次基因診斷的先進(jìn)方法。

高通量測序技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

近年來，隨著高通量測序技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，分子診斷逐漸成為IRDs診斷和分類的金標(biāo)準(zhǔn)。視網(wǎng)膜病變基因檢測結(jié)果顯示，遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)基因診斷陽性率高于WES (56.04% vs. 33.00%)，提示遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)應(yīng)當(dāng)作為IRDs臨床基因診斷的先進(jìn)方案。對于遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)篩查中可能由新致病基因變異導(dǎo)致的IRDs病例，可以選用WES進(jìn)行進(jìn)一步研究。

遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)的優(yōu)勢

與WES相比，遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

測序深度和覆蓋度高：遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)的測序深度和覆蓋度顯著高于WES，確保了更正確高效的診斷結(jié)果。Consugar等[12]的研究也證明了基因靶向捕獲芯片在單核苷酸突變檢測上的高敏感性和特異性。

CNVs檢測優(yōu)勢：遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)能夠敏感地捕捉到拷貝數(shù)變異 (CNVs) 導(dǎo)致的測序覆蓋度變化，提示CNVs的存在。WES數(shù)據(jù)難以正確檢測CNVs，這對于診斷IRDs非常重要。

深內(nèi)含子區(qū)變異檢測：遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)可以加入深內(nèi)含子區(qū)域的特定變異，增加陽性率，而WES則難以覆蓋這些區(qū)域。

數(shù)據(jù)處理簡便：遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)針對性檢測441個遺傳性眼病基因，數(shù)據(jù)分析更加容易，結(jié)果也更高效。WES產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，分析復(fù)雜且成本高。

成本優(yōu)勢：遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)價(jià)格僅為WES的一半，且后續(xù)數(shù)據(jù)存儲成本不高，適用于臨床大樣本檢測。

WES的優(yōu)點(diǎn)

盡管遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)在許多方面優(yōu)于WES，但WES也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。WES不僅能發(fā)現(xiàn)已知致病基因上的突變，還能發(fā)現(xiàn)新的致病基因。ACMG推薦其他基因診斷方法結(jié)果陰性的家系使用WES，作為補(bǔ)充手段。WES和遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)均不依賴家族史和家系中患病成員數(shù)量，適用于散發(fā)病例，提供正確的致病基因診斷，幫助進(jìn)行遺傳咨詢。

研究發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用

視網(wǎng)膜病變基因檢測發(fā)現(xiàn)USH2A和ABCA4基因的突變頻率分別為11.54% (21/182) 和6.59% (12/182)，RPGR基因的突變頻率為3.85% (7/182)，是中國IRDs患者中賊常見的致病基因。目前，IRDs沒有有效的治療方法，產(chǎn)前預(yù)防是賊好的干預(yù)手段。視網(wǎng)膜病變基因檢測發(fā)現(xiàn)了43個新的致病突變，涉及41個家系，為這些家系提供了遺傳咨詢及產(chǎn)前預(yù)防的可能，新致病突變的發(fā)現(xiàn)還豐富了突變頻譜，為基因治療方案研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

此外，基因診斷亦發(fā)現(xiàn)了新的表型-基因型對應(yīng)關(guān)系。例如，CEP290基因不僅是LCA及IRDs的致病基因，還可導(dǎo)致RP，進(jìn)一步豐富了該基因的表型信息。

研究中的挑戰(zhàn)

盡管視網(wǎng)膜病變基因檢測在基因診斷方面取得了顯著成果，但仍有101例患者未能確診致病基因。主要原因包括：

遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)和WES均無法100%覆蓋所有目標(biāo)區(qū)域；

無法檢測到基因深部內(nèi)含子區(qū)及基因調(diào)控區(qū)的突變；

WES無法檢測CNVs；

某些家系可能由新的致病基因突變所致。

未來工作需要結(jié)合使用其他測序方法 (如全基因組測序) 以提高陽性率。

結(jié)論

視網(wǎng)膜病變基因檢測證實(shí)遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)是一種快速高效的基因診斷手段，應(yīng)當(dāng)作為IRDs基因檢測的先進(jìn)方法，而WES可作為補(bǔ)充方法。研究發(fā)現(xiàn)的43個新突變位點(diǎn)，豐富了IRDs基因的突變譜，為未來IRDs基因診斷、遺傳咨詢和基因治療奠定了基礎(chǔ)。