【佳學(xué)基因檢測(cè)】視網(wǎng)膜病變基因檢測(cè)

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(cè)》，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(yíng)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(lèi)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(guò) 300個(gè)。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(guò)基因解碼揭示遺傳性視網(wǎng)膜變性 (IRDs) 的致病基因，并開(kāi)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(cè)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(lái)，隨著高通量測(cè)序技術(shù)（即新一代測(cè)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)。基于高通量測(cè)序技術(shù)開(kāi)發(fā)的各種基因診斷芯片和全外顯子組測(cè)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(cè)序技術(shù)能夠同時(shí)對(duì)大量基因片段進(jìn)行平行測(cè)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(yíng)成本等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)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(lái)，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(shì)，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(gè)難題。

視網(wǎng)膜病變基因檢測(cè)的目的

視網(wǎng)膜病變基因檢測(cè)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(cè) 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(cè)范圍內(nèi)對(duì)比 WES 和 遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP) 兩種檢測(cè)方法的差異。

視網(wǎng)膜病變基因檢測(cè)概述

視網(wǎng)膜病變基因檢測(cè)收集了182例IRDs家系樣本，并分別通過(guò)全外顯子組測(cè)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(cè)，共檢測(cè)到29個(gè)IRDs致病基因突變。其中，賊常見(jiàn)的三個(gè)致病基因?yàn)閁SH2A、ABCA4和RPGR。在所有致病突變中，有43個(gè)突變尚未在其他研究中報(bào)道。此外，研究還發(fā)現(xiàn)6個(gè)家系攜帶RPGR ORF15突變。通過(guò)對(duì)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(cè)序技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

近年來(lái)，隨著高通量測(cè)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(lèi)的金標(biāo)準(zhǔn)。視網(wǎng)膜病變基因檢測(cè)結(jié)果顯示，遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)基因診斷陽(yáng)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(duì)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(shì)

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(shì)：

測(cè)序深度和覆蓋度高：遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)的測(cè)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(cè)上的高敏感性和特異性。

CNVs檢測(cè)優(yōu)勢(shì)：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(cè)序覆蓋度變化，提示CNVs的存在。WES數(shù)據(jù)難以正確檢測(cè)CNVs，這對(duì)于診斷IRDs非常重要。

深內(nèi)含子區(qū)變異檢測(cè)：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(yáng)性率，而WES則難以覆蓋這些區(qū)域。

數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)便：遺傳性眼病基因診斷芯片（HEDEP)針對(duì)性檢測(cè)441個(gè)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(shì)：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(chǔ)成本不高，適用于臨床大樣本檢測(cè)。

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(lài)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(xún)。

研究發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用

視網(wǎng)膜病變基因檢測(cè)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(guó)IRDs患者中賊常見(jiàn)的致病基因。目前，IRDs沒(méi)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(cè)發(fā)現(xiàn)了43個(gè)新的致病突變，涉及41個(gè)家系，為這些家系提供了遺傳咨詢(xún)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(duì)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(cè)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(wú)法100%覆蓋所有目標(biāo)區(qū)域；

無(wú)法檢測(cè)到基因深部?jī)?nèi)含子區(qū)及基因調(diào)控區(qū)的突變；

WES無(wú)法檢測(cè)CNVs；

某些家系可能由新的致病基因突變所致。

未來(lái)工作需要結(jié)合使用其他測(cè)序方法 (如全基因組測(cè)序) 以提高陽(yáng)性率。

結(jié)論

視網(wǎng)膜病變基因檢測(cè)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(cè)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(gè)新突變位點(diǎn)，豐富了IRDs基因的突變譜，為未來(lái)IRDs基因診斷、遺傳咨詢(xún)和基因治療奠定了基礎(chǔ)。