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基于WES的CNV分析使trio-WES成为神经发育疾病临床诊断中更有力的工具

神经发育疾病(Neurodevelopmental disordersNDDs)是一组影响1-3%儿童的遗传异质性疾病。NDDs有很多表型,其中报道最多的是智力缺陷,认知损害,孤独症谱系障碍和全面发育/运动/语言落后。遗传性因素例如单个基因的致病性变异,染色体结构变异或拷贝数变异被发现是NDDs的主要病因之一。
由于其有效性,全外显子测序(WES)被作为检测孟德尔遗传病相关基因中单核苷酸变异(SNV)和小插入/缺失(small indel)的一线检测方案,特别是在NDDs中应用。孤立性NDDs的阳性检出率有25-38%,在NDD相关综合征中则为41-64%。在孤独症谱系障碍患者中的诊断率为11-24%,智力缺陷患者的诊断率为29-50%,孤独症谱系障碍合并智力缺陷患者的诊断率为29-46%与单人WES(只有先证者)模式相比,trio-WES(家系模式,先证者和父母)能够判断先证者中检测到的变异是否为遗传的,在判断是否为新发变异时尤其重要。临床实验室中通常通过染色体微阵列分析(CMA)或CNV-seq(一种使用高通量测序的拷贝数变异检测方法)检测临床相关CNV,据报道CNV共导致约10-20%的智力缺陷。WESCNV-seq的联合应用使NDDs的分子诊断率得到了提升。在一项包含113个病人的NDDs队列研究中,WES+CNV-seq的诊断率(47.8%)比WES-only32.7%)高。在另一项包含31NDDs病人的研究中,trio-WES+CNV-seq的诊断率为57.4%,而trio-WES的诊断率为44.4%。但是,目前尚无仅用trio-WES检测结果联合分析SNV/Indel和基于外显子的CNVNDDs的临床诊断中的评估
最近发表了许多基于外显子覆盖深度比较的CNV检测算法,例如 XHMMCoNIFERExomeDepthCONTRAEXCAVATORCANOESCNVKitHMZDelFinder。这些算法使得测序深度和拷贝数之间有更直接的相关性,但对来自WES数据的CNV发现具有不同的敏感度和特异度。随着这些方法的优化或组合应用,一些文献提出了在临床WES数据中检测CNV的可能性。使用WES数据除了可以检测大片段CNVs,还可以发现一些高可信度的小型罕见CNV,即使在单个外显子水平。
最近来自郑大一附院的孔祥东主任团队与贝瑞基因合作,在比较了74NDDs家系的trio-WES检测中SNV/IndelCNV分析的诊断率,发表于遗传学权威杂志Human Mutation。作者的数据显示,将CNV分析纳入常规WES分析流程,提高了分子诊断率,扩大了trio-WES的临床应用。
结果
队列
队列中共入组了来自74个家系的230个人。没有发现家系中存在父母近亲结婚。74个先证者中有43名男性,31名女性,年龄为8-29岁。

临床特征

受累最多的是神经系统(66/74, 89.19%)和肌肉系统(41/74,55.4%),其它受累系统包括代谢,骨骼,内分泌,头/颈,眼/耳,免疫,心血管系统和血液系统。

诊断率
在这个队列中患者的诊断代表NDDs的临床诊断与遗传学诊断一致。整体的诊断率为54.05% (40/74),其中35.13%(26/74)SNV/Indel检测确诊,18.92% (14/74)由基于外显子的CNV分析确诊。同单用SNV/Indel检测相比,结合SNV/IndelCNV分析显著提高了单纯trio-WES检测的诊断率(54.05% vs 35.13%)

基于WESCNV检测
基于外显子的CNV流程检测到的CNV数量从6-54不等。其中重复的范围为2-40个,缺失为4-32个。基于外显子的CNV检测共在16个病人中检测到14CNV,包括2个重复,1个半合子缺失和11个杂合缺失。这些CNV的大小从单个外显子的440bp到大片段的16.86Mb,其中5个(35.71%CNV长度小于1Mb9个(64.29%CNV大于1Mb。值得注意的是,作者的CNV分析流程中发现了SLC16A2基因中的1个单外显子缺失。这个患者的核型分析,CMA SNV/Indel分析结果是正常的。
所有的诊断性CNV都经过CNV-seqRT-qPCR确认。有2个重复出现的诊断性CNV:
16p11.2 (16p11.2微缺失综合征) 22q11.21(DiGeorge综合征)
讨论
在这项研究中,作者评估了trio-WES中结合SNV/Indel和基于外显子CNV分析在一个NDDs队列中的诊断率。这个队列中包含了74个家系,共有38个诊断性SNV/Indel变异和14CNV被发现,来自40个先证者。这个结果显示联合基于外显子CNV分析提高了trio-WES的诊断率(54.05%),而单用SNV/Indel分析只有35.31%Trio-WESSNV/Indel和基于外显子CNV联合分析提高了疾病相关基因变异的发现率,为NDDs患者的遗传学诊断提供了一种经济的策略。


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