背景

動態(tài)突變疾病

短串聯(lián)重復(fù)序列（shorttandem repeats，STR）代表了人類基因組中最豐富的一類變異，天然具有多態(tài)性，由于長度不一致變得高度不穩(wěn)定。通常是基因組中由1~6個(gè)堿基單元組成的一段DNA重復(fù)序列，重復(fù)長度隨世代傳遞擴(kuò)增，導(dǎo)致了許多人類疾病，主要累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

人類基因組中包含超過100萬個(gè)串聯(lián)重復(fù)序列位點(diǎn)。由于其重復(fù)性，串聯(lián)重復(fù)序列在基因組中有極高的突變率。STR可位于編碼區(qū)或非編碼區(qū)。編碼區(qū)或非編碼區(qū)的STR擴(kuò)展與50多種遺傳病相關(guān)，主要為神經(jīng)遺傳病；如亨廷頓病（HD）和脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)（SCA）均屬于蛋白質(zhì)編碼區(qū)STR擴(kuò)展性疾病，由異常重復(fù)的三核苷酸CAG擴(kuò)展突變引起；如脆性X綜合征（FXS）、強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良（DM）和神經(jīng)元核內(nèi)包涵體?。∟IID）均屬于非編碼區(qū)STR擴(kuò)展性疾病，由異常重復(fù)的三核苷酸CGG、三核苷酸CTG、三核苷酸GGC的擴(kuò)展突變引起。

常規(guī)檢測方法

熒光毛細(xì)管電泳檢測：熒光標(biāo)記毛細(xì)管電泳采用不同顏色的熒光染料標(biāo)記引物，擴(kuò)增的PCR產(chǎn)物在毛細(xì)管泳道電泳，利用軟件進(jìn)行圖像收集和分析擴(kuò)增片段大小。對于重復(fù)次數(shù)不超過100次的疾病，可以通過普通PCR擴(kuò)增，結(jié)合凝膠電泳或毛細(xì)管電泳進(jìn)行檢測。

重復(fù)引物PCR+毛細(xì)管電泳檢測：對于重復(fù)序列擴(kuò)增次數(shù)超過100次，甚至達(dá)到1000次以上的動態(tài)突變疾病，普通PCR擴(kuò)增無法檢測出超大片段，通常需要借助重復(fù)引物 PCR 技術(shù)。

韋翰斯生物WES/CES可提示基因動態(tài)突變

近年來，全外顯子/臨床全外顯子組測序已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人類不同系統(tǒng)遺傳病的診斷中，由于二代測序的讀長較短，難以有效識別致病性動態(tài)突變，但是韋翰斯生物致力于尋求技術(shù)的突破，不斷優(yōu)化和升級全外顯子/臨床全外顯子組測序產(chǎn)品（覆蓋核基因組和線粒體基因組），除了可以分析SNV、Indel、CNV(>3個(gè)連續(xù)外顯子)、LOH，現(xiàn)階段已經(jīng)可以準(zhǔn)確提示異常擴(kuò)增的STR，使對動態(tài)突變的預(yù)測成為可能。

韋翰斯生物利用特殊的STR生信算法，對WES數(shù)據(jù)中特定動態(tài)突變區(qū)域的reads信息進(jìn)行分析，提示出重復(fù)次數(shù)是否在正常范圍內(nèi)。

案例分析

受檢者信息：受檢者四肢無力，遠(yuǎn)端肌無力，吞咽困難，雙下肢肌萎縮，重點(diǎn)關(guān)注眼咽肌營養(yǎng)不良，無家族史。

檢測結(jié)果：升級版全外顯子檢測項(xiàng)目提示DMPK基因的CTG 重復(fù)單元數(shù)目見明顯異常擴(kuò)增，為11,56。全外檢測結(jié)果僅能提示異常擴(kuò)增，建議采用毛細(xì)管電泳驗(yàn)證具體重復(fù)數(shù)。

圖1.全外提示DMPK基因的CTG 異常重復(fù)單元數(shù)目

毛細(xì)管電泳結(jié)果：熒光毛細(xì)管電泳結(jié)果顯示受檢者DMPK的CTG 重復(fù)單元數(shù)目為13,＞50，可見明顯異常擴(kuò)增。DMPK基因 CTG異常擴(kuò)增復(fù)可導(dǎo)致強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良 I 型。

圖2.毛細(xì)管電泳基因分型圖

升級版全外預(yù)測結(jié)果與毛細(xì)管電泳檢測結(jié)果相符合，成功預(yù)測到動態(tài)突變。

全外/臨床全外升級版檢測內(nèi)容

全外升級版檢測內(nèi)容

涵蓋近2萬核基因的外顯子區(qū)域，包含線粒體全序檢測（平均深度>1000X），可分析OMIM致病基因SNV\Indel\CNV(>3個(gè)連續(xù)外顯子)\LOH，同時(shí)可以提示共濟(jì)失調(diào)1/2/3/6/7/8/12/17/36型和齒狀核紅核蒼白球路易體萎縮、肯尼迪病、亨廷頓舞蹈癥、強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良1型、先天性中樞性通氣不足綜合征1型等動態(tài)突變疾病。

臨床全外升級版檢測內(nèi)容

涵蓋4500+核基因的外顯子區(qū)域，包含線粒體全序檢測（平均深度>1000X），可分析OMIM致病基因SNV\Indel\CNV(>3個(gè)連續(xù)外顯子)\LOH，同時(shí)可以提示共濟(jì)失調(diào)1/2/3/6/7/8/12/17/36型和齒狀核紅核蒼白球路易體萎縮、肯尼迪病、亨廷頓舞蹈癥、強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良1型、先天性中樞性通氣不足綜合征1型等動態(tài)突變疾病。

注釋：如果臨床懷疑動態(tài)突變導(dǎo)致的疾病，建議在做全外/臨床全外的同時(shí)加做相應(yīng)的熒光毛細(xì)電泳檢測項(xiàng)目；即使全外/臨床全外檢測結(jié)果提示異常擴(kuò)增，建議采用相應(yīng)的熒光毛細(xì)管電泳驗(yàn)證。

每一次技術(shù)創(chuàng)新與升級，都凝聚著智慧與汗水，韋翰斯生物孜孜不倦的在遺傳基因領(lǐng)域耕耘，冀望為更多人群帶來更具普適性的檢測與篩查方案，持之以恒增進(jìn)群眾健康福祉。