高通量測序在新生兒遺傳性疾病診治中的應(yīng)用進展

王暉 天津市水閣醫(yī)院 （天津 300090）

內(nèi)容提要： 高通量測序技術(shù)是近些年發(fā)展起來的新型DNA測序技術(shù)，對于新生兒遺傳性疾病的診治具有明顯的優(yōu)勢。因此本文對近些年關(guān)于高通量測序在新生兒遺傳性疾病診治中的應(yīng)用進展進行綜述，以期提高臨床新生兒遺傳性疾病的整體醫(yī)療水平。

高通量測序又被稱之為下一代測序或者大規(guī)模平行測序，是近些年發(fā)展起來的新型DNA測序技術(shù)[1]。該技術(shù)可以同時對上百萬的DNA分子開展平行測序，已經(jīng)成為當年遺傳性疾病診斷的主要方法，其主要技術(shù)優(yōu)勢為高通量和敏感性[2]。該技術(shù)為新生兒遺傳學疾病的診治提供了新思路，有助于對那些疑似遺傳性疾病的危重新生兒提高診療準確性和有效性。本文對近些年關(guān)于高通量測序在新生兒遺傳性疾病診治中的應(yīng)用進行綜述如下。

1.高通量測序技術(shù)

美國ABI高通量測序技術(shù)的核心為四種基于熒光標記的寡核苷酸的連接反應(yīng)。在高通量測序之前，需要構(gòu)建文本庫以及采用乳化PCR進行擴增，以8個堿基熒光探針混合物作為連接測序的底物，樣品DNA按照序列位置被探針所標記，在測序過程中DNA連接酶首先選擇與模板相匹配的探針進行連接，引發(fā)該探針位置處產(chǎn)生熒光信號。高通量測序的優(yōu)點為讀長僅為50～75bp，精確度高達Q40，對于單核苷酸多態(tài)性（SNP）檢測以及基因組重測序特別適用[3]。同時ABI高通測序儀在測序過程中對于每個堿基判讀重復(fù)兩次，有效降低了原始數(shù)據(jù)讀取錯誤，采用連接酶取代傳統(tǒng)的聚合酶，有效降低了堿基錯配失誤，同時在測序過程中加入了更換引物，能夠有效提高測序精度。

高通量測序技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床實踐，根據(jù)其測序覆蓋范圍可以將高通測序技術(shù)分為WGS、全外顯子組測序以及靶向目標基因測序三種類型。WGS高通測序技術(shù)主要是對針對基因組水平的變異性進行檢測，但是費用昂貴，目前還未能在實驗室得到推廣應(yīng)用。全外顯子組測序的臨床診斷可行性已經(jīng)被證實，而且在遺傳性疾病的診斷方面已經(jīng)表現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢，在疾病基因研究以及分子標志物研究方面起到了積極的促進作用[4]。靶向目標基因測序可以有效發(fā)揮高通量測序技術(shù)針對遺傳病診療方面的優(yōu)勢，克服WGS和全外顯子組測序過程中大數(shù)據(jù)對下游生物信息學解析的干擾，適用于臨床試驗組對遺傳性疾病開展分子診斷。

2.高通量測序在新生兒遺傳性疾病中的應(yīng)用

遺傳性疾病在臨床上通?？梢苑譃槲宸N類型，分別為單基因遺傳性疾病、多基因遺傳性疾病、染色體病、基因組印記以及線粒體病。目前遺傳性疾病在新生兒科中特別常見，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前僅中國就有大約1000萬罕見遺傳病患兒，同時每年新出生存在缺陷的患兒約有90萬。

2.1 高通量測序在遺傳代謝性疾病中的應(yīng)用

近年來國內(nèi)的很多醫(yī)療機構(gòu)開始采用高通量測序輔助遺傳代謝性疾病的診斷。楊琳等基于Ion Torrent PGM?平臺分別對1例膽汁酸合成障礙患兒、1例甲基丙二酸血癥患兒采用高通量測序技術(shù)進行基因測序，檢測結(jié)果均與實際驗證一致。而且測序操作簡單方便，時間較短，結(jié)果直觀[5]。郝虎等選取10例經(jīng)經(jīng)GC-MS/MS檢測的疑似陽性遺傳代謝性疾病患兒作為研究對象開展高通量測序工作，結(jié)果顯示有8例患兒得到確診，其中有3例患兒檢測結(jié)果得到準確分型，這為疾病后續(xù)的治療和管理提供了依據(jù)[6]。韓國曾選取269例新生兒疾病篩查結(jié)果顯示為陽性的患兒開展高通量測序，對97個基因突變情況進行了篩查，結(jié)果顯示有20%的患兒被確診為遺傳代謝性疾病，并且通過此次研究發(fā)現(xiàn)了新的能夠預(yù)防的遺傳代謝性疾病患兒，可以通過采取早期的干預(yù)措施來避免造成嚴重的后果。

2.2 高通量測序在先天性畸形中的應(yīng)用

2015年，復(fù)旦大學附屬兒科醫(yī)院與美國貝勒醫(yī)學院合作，共同建立了一套系統(tǒng)的高通量測序數(shù)據(jù)分析以及臨床診斷流程，具體內(nèi)容包括測序數(shù)據(jù)預(yù)處理、變異檢測、變異注釋以及篩選和分類等?；谶@套高通量測序分析診斷流程，復(fù)旦大學附屬兒科醫(yī)院對87例多發(fā)畸形新生兒開展了高通量測序，取得了較為理想的效果，該流程的靈敏度以及特異度均高于96.7%。Lim等在2015年選取15例具有先天性缺陷的患兒為研究對象，基于目標基因探針捕獲技術(shù)開展基因檢測，共有6例患兒被檢測出存在致病基因，疾病檢出率為40%，該研究表明對存在致病基因的患兒，該技術(shù)在檢測時間、分析難度以及檢測成本等方面具有明顯的優(yōu)勢。Carss選取30例孕婦基因開展高通量測序，結(jié)果顯示該技術(shù)能夠有效檢測導致胎兒發(fā)生畸形的基因突變。

3.結(jié)束語

高通量測序技術(shù)是近些年發(fā)展起來的新型DNA測序技術(shù)，對于新生兒遺傳性疾病的診治方面具有明顯的優(yōu)勢。采用高通量測序技術(shù)不僅可以對文中所述的遺傳代謝性疾病和先天性畸形進行檢測，還可以血液系統(tǒng)疾病以及其他遺傳性疾病進行檢測。雖然當前技術(shù)在推廣應(yīng)用中還不夠成熟，相信隨著后續(xù)的進一步研究，高通量測序?qū)樾律鷥哼z傳性疾病診斷提供更為可靠的基因檢測結(jié)果。