婦產(chǎn)科課件-產(chǎn)前診斷遺傳病診斷策略與方法選擇

產(chǎn)前診斷中心歐陽(yáng)xx婦產(chǎn)科課件產(chǎn)前診斷遺傳病診斷策略與方法選擇一、遺傳病的概念二、染色體病與基因組病的遺傳學(xué)診斷三、單基因病的遺傳學(xué)診斷-3-遺傳病的類(lèi)型遺傳病(inheriteddisease)定義：是指由于生殖細(xì)胞或受精卵內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而引起的疾病，并按一定方式在上下代間傳遞。單基因病基因組病染色體病100Mb亞帶、帶、臂、染色體、染色體組1bp

1kb

2Mb

5Mb線粒體基因組：線粒體遺傳病廣義的遺傳?。骸嗷蜻z傳病——體細(xì)胞遺傳病-4-u染色體病——染色體數(shù)目及結(jié)構(gòu)異常引起的一類(lèi)疾病，涉及到一個(gè)或多個(gè)基因結(jié)構(gòu)或數(shù)量改變，臨床通常表現(xiàn)為綜合征。唐氏綜合征-5-u染色體病檢查的指征——①臨床懷疑為染色體病的患者：多發(fā)畸形、面容特殊、發(fā)育遲緩、智力障礙、性發(fā)育障礙、外生殖器畸形等情況；——②曾經(jīng)生育過(guò)染色體異常患兒；——③家族中有染色體異常的患者：平衡易位，嵌合體等；——④反復(fù)發(fā)生原因不明流產(chǎn)的夫婦；——⑤準(zhǔn)備接受試管嬰兒輔助生育技術(shù)的夫婦；——⑥原發(fā)性閉經(jīng)和女性不育癥患者；——⑦無(wú)精癥男性和男性不育癥患者；——⑧35歲以上的高齡孕婦(產(chǎn)前診斷)。-6-染色體數(shù)目畸變非整倍性改變單倍體亞二倍體三倍體超二倍體環(huán)狀染色體四倍體等臂染色體

雙著絲粒染色體整倍性改變?nèi)旧w畸變?nèi)笔е貜?fù)倒位插入染色體結(jié)構(gòu)畸變易位-7-u

基因組結(jié)構(gòu)變異(structural

variants，SV)：指基因組內(nèi)大于1

kb的DNA片段缺失、插入、重復(fù)、倒位、易位以及平衡性SVDNA拷貝數(shù)變化(CNVs)——倒位(inversion)——易位(translocation)——拷貝數(shù)變異(copy

number

variation,CNV)重復(fù)(duplication)缺失(deletion)——三聯(lián)體(triplication)——插入(insertion)非平衡SV-8-拷貝數(shù)變異(Copy

number

variation,CNV)是由基因組發(fā)生重排而導(dǎo)致的,一般指長(zhǎng)度為1kb以上的基因組大片段的拷貝數(shù)增加或者減少,主要表現(xiàn)為亞顯微水平的缺失和重復(fù)。CNV是基因組結(jié)構(gòu)變異(Structuralvariation,SV)的重要組成部分。正常人類(lèi)基因組構(gòu)成成分是成對(duì)存在，即2份拷貝當(dāng)基因組片段出現(xiàn)缺失或重復(fù)時(shí)，導(dǎo)致CNV-9--

10-u基因組病(genomic

disorders)：指由于基因組結(jié)構(gòu)變異變異而導(dǎo)致表型性狀的一類(lèi)疾病。u傳統(tǒng)細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)難以發(fā)現(xiàn)的“染色體畸變”，因而又稱(chēng)為“染色體微缺失、微重復(fù)綜合征”。u主要臨床表現(xiàn):生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、多器官畸形、精神行為異常、特殊面容等u預(yù)后：對(duì)癥治療，預(yù)后差u遺傳特點(diǎn)：——新發(fā)突變?yōu)橹?約占85%~95%)——家族性遺傳約占5%~10%。顯性遺傳-

11-1

p3

6

microdeletionsyndrome7

q1

1

.

2

3

duplication

syndrome1

5

q2

6

overgrowthsyndromeEarly-

onset

Alzheimer

disease

withcerebral

amyloid

angiopathy1

q2

1

.

1

susceptibility

locus

forThrombocytopenia-

AbsentRadius

(

TAR)

syndromeSplit

hand/

foot

malformation

1

(

SHFM1

)ATR-

1

6

syndromeCat-

Eye

Syndrome

(Type

I)1

q2

1

.

1

recurrent

microdeletion(

susceptibility

locus

forneurodevelopmental

disorders)8

p2

3

.

1

duplication

syndromeRubinstein-

Taybi

Syndrome2

2

q1

1

duplication

syndrome1

q2

1

.

1

recurrentmicroduplication

(

possiblesusceptibility

locus

forneurodevelopmental

disorders)8

p2

3

.

1

deletion

syndrome1

6

p1

3

.

1

1

recurrent

m

i

c

r

o

d

u

p

l

i

cat

i

o

n(

neurocognitive

disordersusceptibility

locus)2

2

q1

1

deletion

syndrome(

Velocardiofacial

/

DiGeorge

syndrome)2

p2

1

Microdeletion

Syndrome8

q2

1

.

1

1

Microdeletion

Syndrome1

6

p1

3

.

1

1

recurrentmicrodeletion

(

neurocognitivedisorder

susceptibility

locus)2

2

q1

1

.

2

distal

deletion

syndrome2

p1

5

-

1

6

.

1

microdeletionsy

n

d

r

o

meSmith-

Magenis

Syndrome1

6

p1

1

.

2

-

p1

2

.

2

microduplicationsy

n

d

r

o

me2

2

q1

3

deletion

syndrome

(

Phelan-

Mcdermidsyndrome)2

q3

3

.

1

deletion

syndrome9

q

subtelomeric

deletion

syndrome1

6

p1

1

.

2

-

p1

2

.

2

microdeletionsy

n

d

r

o

meLeri-

Weill

dyschondrostosis

(

LWD)

-SHOX

deletion2

q3

7

monosomyWAGR

1

1

p1

3

deletion

syndromeRecurrent

1

6

p1

2

.

1

m

i

c

r

o

d

e

l

e

t

i

o

n(

neurodevelopmentalsusceptibility

locus)Leri-

Weill

dyschondrostosis

(

LWD)

-SHOX

deletion3

q2

9

microduplication

syndromePotocki-

Shaffer

syndrome1

6

p1

1

.

2

microduplication

sy

n

d

r

o

meSteroid

sulphatase

deficiency

(

STS)3

q2

9

microdeletion

syndrome1

2

p1

3

.

3

3

Microdeletion

SyndromeMiller-

Diekersyndrome

(

MDS)Xp1

1

.

2

2

-

p1

1

.

2

3

MicroduplicationWolf-

Hirschhorn

Syndrome1

2

q1

4

microdeletion

syndromeCharcot-

Marie-

Tooth

syndrome

type

1

A

(

CMT1

A)Xp1

1

.

2

2

-

linked

intellectual

disabilityMature

Variant

Report

-

FGFR3(

c.

1

1

3

8

G>

A)Prader-

Willi

syndrome

(

Type

1

)Hereditary

Liability

to

PressurePalsies

(

HNPP)Pelizaeus-

Merzbacher

diseaseCri

du

Chat

Syndrome

(

5

pdeletion)Angelman

syndrome

(

Type

1

)Smith-

Magenis

SyndromeXq2

8

(

MECP2

)

duplicationFamilial

Adenomatous

PolyposisPrader-

Willi

Syndrome

(

Type

2

)Potocki-

Lupski

syndrome(

1

7

p1

1

2

duplication

syndrome)Xq2

8

MicroduplicationAdult-

onset

autosomal

dominant

leukodystrophy

(

ADLD)Angelman

syndrome

(

Type

2

)NF1

-

microdeletion

syndromeAZFdiabetes)1

7RCqA2D1(.

3r3e1narleccuyrsrtesnatndmicrodeletion

syndrome(

Koolen

de

Vries

syndrome)Williams-

Beuren

SyndromeSotos

syndrome(

WBS)1

5

q2

4

1r5ecqu1r3re.n3t

mmiiccrrooddeelleettiioonn

ssyynnddrroommee-12-Prader-Wi

l

l

i綜合征(PWS)[OMIM#176270]Angelman綜合征(AS)[OMIM#105830]發(fā)病率1/10000-1/20000PWSASPM-

13-u單基因病——由染色體上單個(gè)基因的一個(gè)或兩個(gè)等位基因突變所致的遺傳性疾病稱(chēng)為單基因病。單基因病遵循孟德?tīng)栠z傳定律，重型β地中海貧血又稱(chēng)孟德?tīng)栠z傳病。父源母源甲型血友病-

14-抗VD佝僂病同源染色體等位基因等位基因手足裂u

常染色體遺傳——常染色體顯性遺傳：成人型多囊腎病——常染色體隱性遺傳：SMAu

X連鎖遺傳——X連鎖顯性遺傳：Rett——X連鎖隱性遺傳：假肥大型肌營(yíng)養(yǎng)不良u

Y連鎖遺傳：外耳道多毛癥-

15-表型MELAS、PEO、NIDDM/耳聾PEOMELAS心肌病

心肌病/肌病心肌病肌病(PEO)MERRFMERRF/MELAS肌病

NARP/LEIGHLHONLHONLHONLHON相關(guān)基因

tRNALeu(UUR)tRNALeu(UUR)tRNALeu(UUR)tRNALeu(UUR)tRNALeu(UUR)tRNAIletRNAAsntRNALystRNALystRNAProA6ND4ND1ND1COX1ND6Cyt6遺傳病分類(lèi)u線粒體遺傳病——線粒體DNA缺陷導(dǎo)致疾病突變

nt-3243nt-3256nt-3271nt-3303nt-3260nt-4269nt-5730nt-8344nt-8356nt-

15990nt-8993nt-

11778nt-4160nt-3460nt-7444nt-

14484nt-

15257LHONLHON-

16-遺傳病分類(lèi)u多基因病——也稱(chēng)又稱(chēng)為復(fù)雜性狀病(complex

disease)或多因素病(multifactorialdisease)，是由一個(gè)或多個(gè)基因與一種或數(shù)種環(huán)境因素共同作用產(chǎn)生的疾病，沒(méi)有嚴(yán)格的孟德?tīng)杺鬟f規(guī)律。遺傳因素與環(huán)境因

素相互作用是該病發(fā)生的基礎(chǔ)。在不同的疾病中遺傳因素與環(huán)境因素對(duì)

發(fā)病作用有區(qū)別。——多基因遺傳病有家族聚集傾向，患者親屬發(fā)病率高于群體發(fā)病率。如唇腭裂，神經(jīng)管畸形，先天性心臟病，高血壓，冠心病等神經(jīng)管畸形唇腭裂-

17-遺傳病分類(lèi)u體細(xì)胞遺傳病——累積的突變只發(fā)生在特定的體細(xì)胞中，體細(xì)胞突變是此類(lèi)疾病發(fā)生的基礎(chǔ)。如惡性腫瘤，自身免疫性疾病，衰老以及部分先天性畸形?！袗盒阅[瘤都涉及基因及基因組異常-

18-遺傳病診斷u臨床診斷：分析病史、癥狀、體征和輔助檢查結(jié)果確立診斷u遺傳學(xué)診斷：通過(guò)檢測(cè)遺傳物質(zhì)、蛋白產(chǎn)物和代謝產(chǎn)物對(duì)遺傳性疾病進(jìn)行診斷；——蛋白質(zhì)是影響機(jī)體表型的直接原因，DNA是根本原因——用基因組學(xué)解釋遺傳病，將基因型與表型聯(lián)系轉(zhuǎn)錄DNA逆轉(zhuǎn)錄基因表達(dá)產(chǎn)物量的改變?缺陷?蛋白質(zhì)RNA-

19-u遺傳診斷病種——染色體病——基因組病——單基因病——線粒體遺傳病u體細(xì)胞遺傳病：疾病分型，預(yù)后判斷，個(gè)體化治療；u多基因病：臨床應(yīng)用還有待發(fā)展。-20-u遺傳診斷的應(yīng)用(1

)診斷性檢測(cè)(diagnostic

testing)：也稱(chēng)臨癥診斷(symptomatic

diagnosis)。對(duì)先證者及其他已出現(xiàn)臨床癥狀患者的遺傳學(xué)檢測(cè)為診斷性檢測(cè)。(2

)癥狀前檢測(cè)(presymptomatic

diagnosis

)：對(duì)遺傳病家系中患病高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體在癥狀出現(xiàn)前進(jìn)行的遺傳學(xué)檢測(cè)，做出預(yù)測(cè)性診斷。癥狀前檢測(cè)主要針對(duì)遲發(fā)型顯性遺傳病。(3

)攜帶者篩查(carrier

screening)：又稱(chēng)雜合子檢測(cè)(heterozygote

testing)。常染色體和X連鎖隱性遺傳病致病基因攜帶者不會(huì)患病，但有生育患者的風(fēng)險(xiǎn)。(4

)產(chǎn)前診斷(prenataltesting)：對(duì)羊水細(xì)胞、絨毛及臍血等胎兒樣本進(jìn)行遺傳學(xué)檢測(cè)，以判斷胎兒是否存在遺傳病。(5

)胚胎植入前檢測(cè)(PreimplantationGenetictesting,PGT)：指在體外受精過(guò)程中，對(duì)具有遺傳高風(fēng)險(xiǎn)患者的胚胎進(jìn)行植入前活檢和遺傳學(xué)分析，以選擇無(wú)遺傳疾病的胚胎植入宮腔，從而獲得正常胎兒。-1bp

100bp

1kb

10kb

100kb

2Mb

>5MbGap-

PCR

FISH臨床常用遺傳學(xué)診斷的技術(shù)Sanger測(cè)序熒光定量PCRQF-

PCRASO靶向性檢測(cè)技術(shù)全基因組水平檢測(cè)技術(shù)全外顯子組測(cè)序/全基因組測(cè)序基因芯片/CNV-seq核型分析-

22-核型分析G顯帶Q顯帶C顯帶N

顯帶分子生物學(xué)技術(shù)FISHQF-

PCRMLPA微陣列芯片雜交(CMA)—CNV-seq

(拷貝數(shù)變異全基因組測(cè)序)靶向性檢測(cè)FISHMLPAGap-

PCR熒光定量PCR全基因組范圍內(nèi)檢測(cè)—CNV-seq

(拷貝數(shù)變異全基因組測(cè)序)微陣列芯片雜交(CMA)測(cè)序技術(shù)為基礎(chǔ)Sanger測(cè)序高通量測(cè)序(panel

，WES

，WGS)PCR技術(shù)為基礎(chǔ)Gap-

PCRASOQF-

PCRMLPA1bp

1kb

2Mb

5Mb

100Mb

亞帶、帶、臂、染色體、染色體組u選擇合適的診斷策略與相應(yīng)的遺傳學(xué)檢測(cè)方法是遺傳學(xué)診斷的核心內(nèi)容點(diǎn)突變、片段突變微重復(fù)、微缺失基因病(單基因病，線粒體病)數(shù)目異常及結(jié)構(gòu)變異基因組病染色體病-23-方法易位倒位拷貝數(shù)變異＜1

kb序列變異全基因組水平檢測(cè)方法目染色體核型分析C

M

A√(＞5Mb)×√(＞5Mb)×√(＞5Mb)√××CNV-

seq××√×WES-

plus××√√高深度

WGS標(biāo)區(qū)域檢測(cè)方法√√√√多重探針連接擴(kuò)增(MLPA)××√√定量PCR××√√熒光原位雜交(FISH)√√√×二、染色體病與基因組病的遺傳學(xué)診斷u染色體病與基因組病的主要診斷方法-24-二、染色體病與基因組病的遺傳學(xué)診斷u

染色體核型分析——是常見(jiàn)染色體病診斷及產(chǎn)前診斷的金指標(biāo)——數(shù)目異常：所有染色體——結(jié)構(gòu)異常：大于5-10Mb以上片段的缺失、重復(fù)、倒位、易位(非平衡與非平衡)等——嵌合型：兩種及兩種以上細(xì)胞系染色體核型的不一致——局限性：僅能對(duì)染色體病作出診斷，微小的染色體變異可能被誤診細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)要求高46

,X,psuidic(X)(p22

.3

)-25-47,XY,+2145

,XO—u

熒光原位雜交(Fluorescence

In

Situ

Hybridization

，F(xiàn)ISH

)—采用熒光標(biāo)記的DNA探針，利用探針與被檢測(cè)樣本DNA堿基對(duì)的互補(bǔ)性，在探針與樣本的DNA雜交后，通過(guò)熒光顯微鏡檢測(cè)熒光信號(hào)而得出結(jié)果，從而檢測(cè)細(xì)胞，組織樣本中的染色體或基因異常。-26-FISH技術(shù)——靶向性的檢測(cè)技術(shù)——染色體數(shù)目異常，不同探針組合可實(shí)現(xiàn)平衡性或非平衡性的染色體結(jié)構(gòu)異?！梢詸z測(cè)端著絲粒染色體短臂等其他技術(shù)難以觸及的區(qū)域——間期或分裂期細(xì)胞，不經(jīng)培養(yǎng)：適合于各種細(xì)胞、組織及污染樣本(核型分析的補(bǔ)充)——特定疾病檢測(cè)、其他檢測(cè)結(jié)果的驗(yàn)證，如解決核型與芯片結(jié)果不一致的問(wèn)題、核型的假陰性或假陽(yáng)性問(wèn)題)——通量低(一般最多只能同時(shí)檢測(cè)5條染色體)——雜交效率問(wèn)題綠色信號(hào)為P-X探針紅色信號(hào)為P-Y探針?biāo){色信號(hào)為P-18探針綠色信號(hào)為P-13探針紅色信號(hào)為P-21探針-羊水21三體綠色信號(hào)為P-13探針紅色信號(hào)為P-21探針流產(chǎn)組織三倍體染色體芯片分析技術(shù)(CMA)又稱(chēng)為“分子核型分析”，是一種高分辨率全基因組拷貝數(shù)變異分析技術(shù)。CMA技術(shù)的基本原理是用大量的涵蓋染色體重要片段的DNA探針，固定于固相支持物上然后與標(biāo)記的樣品分子雜交，通過(guò)對(duì)雜交信號(hào)的監(jiān)測(cè)分析獲得樣品分子的數(shù)量和序列信息。-28-CMA檢測(cè)范圍u全基因組范圍內(nèi)檢測(cè)>100Kb拷貝數(shù)變異；u多倍體、非整倍體、>10％的染色體非整倍體嵌合；UPD、LOH、樣本污染、連鎖分析；檢測(cè)的局限性：u不能檢測(cè)染色體平衡易位、倒位及復(fù)雜性重排u不能檢測(cè)出點(diǎn)突變和小片段插入。適應(yīng)癥：u產(chǎn)前診斷各種B超異常、發(fā)育遲緩，產(chǎn)后智力落后和(或)發(fā)育遲緩、多發(fā)畸形、自閉癥譜系障礙。-29-全基因組拷貝數(shù)變異測(cè)序(copy

Number

variation

sequencing，CNV—seq)。CNV—seq采用NGS技術(shù)對(duì)樣本DNA進(jìn)行低深度全基因組測(cè)序，將測(cè)序結(jié)果與人類(lèi)參考基因組堿基序列進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)生物信息分析以發(fā)現(xiàn)受檢樣本存在的CNVs。-30-CNV-seq檢測(cè)范圍u非整倍體、缺失／重復(fù)u>5％的染色體非整倍體嵌合檢測(cè)的局限性：u不能檢測(cè)染色體平衡易位、倒位及復(fù)雜性重排u不能檢測(cè)出點(diǎn)突變和小片段插入。u不能檢測(cè)UPD、LOHu47，XXX與45，X兩種性染色體非整倍體構(gòu)成的嵌合體，若其細(xì)胞比例各占50％，則CNV-seq會(huì)將其判斷為X染色體拷貝數(shù)無(wú)異常。適應(yīng)癥：u產(chǎn)前診斷各種B超異常、發(fā)育遲緩，產(chǎn)后智力落后和(或)發(fā)育遲緩、多發(fā)畸形、自閉癥譜系障礙。-31-WES-plus檢測(cè)范圍u可檢測(cè)多倍體、非整倍體、染色體缺失/重復(fù)u檢測(cè)外顯子水平的缺失及點(diǎn)突變局限性u(píng)WES探針覆蓋均勻性差，call出的CNV可靠性差，存在不可避免的捕獲不均一，導(dǎo)致更多的假陽(yáng)性u(píng)需要依賴(lài)相同批次實(shí)驗(yàn)建庫(kù)方案、相同性別的對(duì)照樣本作為controluWES占全基因組比例小(<1.5%),很大范圍區(qū)域無(wú)探針覆蓋，不一定有代表性。高深度WGS檢測(cè)范圍u非編碼區(qū)與編碼區(qū)點(diǎn)突變、更高分辨率CNV及CNV嵌合體分析、LOH分析u復(fù)雜結(jié)構(gòu)變異檢測(cè)

u線粒體突變檢測(cè)u端粒及部分STR檢測(cè)u檢測(cè)外顯子水平的缺失及點(diǎn)突變。-32-CNV-seq與CMA為產(chǎn)前染色體病的一線技術(shù)手段-33-CNV-Seq與CMA著絲粒區(qū)域及部分染色體區(qū)域無(wú)信號(hào)-34-WGS未檢出異常的病例中，假陰性比例主要集中性發(fā)育異常病例，男性生育力減低病例，反復(fù)流產(chǎn)的夫婦和染色體重排的攜帶者。這也提示，對(duì)于這幾類(lèi)病人，不應(yīng)單獨(dú)使用WGS進(jìn)行檢測(cè)，至少也要同時(shí)做一個(gè)染色體檢查，以排除可能的低比例嵌合和平衡易位之類(lèi)的結(jié)構(gòu)異常。[

PMID

]30248410

-35-2006-2015

年所有14957

例核型分析的患者進(jìn)行WGS

30x8.1%的核型異常被漏診漏診主要的原因是斷裂位點(diǎn)位于DNA重復(fù)片段的異常和低比例嵌合體(其中性染色體嵌合體占了很大一塊)。-36-1

、末端片段整個(gè)缺失

(即包含長(zhǎng)臂端粒)2

、長(zhǎng)臂靠近末端片段發(fā)生中間缺失(還保留端粒和接近端粒的部分重復(fù)片段，因?yàn)樾酒騑GS對(duì)此無(wú)法檢出)3

、形成環(huán)狀染色體；不同的結(jié)構(gòu)異常的再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、遺傳咨詢(xún)內(nèi)容、有風(fēng)險(xiǎn)家系成員的確定都是不一樣的。芯片或測(cè)序技術(shù)不能區(qū)分，會(huì)影響到對(duì)患者進(jìn)行正確的遺傳咨詢(xún)與臨床管理。4

、實(shí)際上是易位形成的衍生染色體(易位片段為重復(fù)序列)1

5

號(hào)染色體的長(zhǎng)臂部分缺失-37--38-22女，24

歲，門(mén)診咨詢(xún)生育風(fēng)險(xiǎn)身高1

4

3

cm

，2

0

2

0

年孕2

3+1

周，胎兒股骨測(cè)值偏短，羊穿行CMA檢測(cè)提示染色體異常終止妊娠。羊水CMA檢測(cè)結(jié)果：1

.

arr[

GRCh3

7

]

Xp2

2

.

3

3

p2

2

.

3

1

(

1

6

8

5

5

2

-

8

4

2

8

9

0

8

)

×08

.

2

6

0Mb2

.

arr[

GRCh3

7

]

Yq1

1

.

2

2

q1

1

.

2

3

(

1

6

0

9

9

8

7

6

-

2

8

7

9

9

6

5

4

)

×1

2

.

7MbSHOX:臨床癥狀從嚴(yán)重的Leri-Weill軟骨發(fā)育障礙到輕度身材矮小。男女均可患病。女性臨床表型更為重。ARSE：X連鎖隱性點(diǎn)狀軟骨發(fā)育不良。臨床表現(xiàn)為點(diǎn)狀軟骨發(fā)育不良遠(yuǎn)端指趾骨短小、鼻頜骨發(fā)育不良。部分患者可能存在呼吸窘迫、頸椎狹窄、聽(tīng)力障礙及智力障礙。女性攜帶者一般無(wú)相關(guān)臨床表型。STS：X連鎖魚(yú)鱗病，可伴有精神發(fā)育遲緩。-39-46

,X,der(X)t(X;Y)(p22

;q11

)外周血CNV-seq

1.arr[GRCh37]Xp22.33

p22.31(2801234-8409401

)

×1

5

.6Mb2

.

arr[GRCh37

]Yq11

.22

q11

.23

(16140356-28800978

)

×1

12.7Mb-

40-基因組時(shí)代，基因組實(shí)驗(yàn)室應(yīng)保留的細(xì)胞基因組學(xué)能力！-41-按對(duì)多肽鏈氨基酸序列改變分類(lèi)同義突變錯(cuò)義突變無(wú)義突變終止密碼突變剪切突變移碼突變

非移碼突變剪切突變?nèi)?、單基因病的遺傳學(xué)診斷基因突變主要類(lèi)型片段突變?nèi)笔е貜?fù)插入動(dòng)態(tài)突變點(diǎn)突變堿基替換按對(duì)DNA序列改變分類(lèi)-42-突變類(lèi)型檢測(cè)技術(shù)已知突變未知突變點(diǎn)突變等位基因特異性寡核苷酸探針雜交(ASO)√×Sanger測(cè)序√√新一代測(cè)序技術(shù)(panel

，WES

，WGS)√√缺失、重復(fù)(>1kb)Gap-PCR√×熒光定量PCR

(Q-PCR)√×多重連接探針擴(kuò)增技術(shù)(MLPA)√×新一代測(cè)序技術(shù)(panel

，WES

，WGS)√√插入、倒位Gap-PCR√×動(dòng)態(tài)突變QF-PCR√×第三代測(cè)序技術(shù)√√三、單基因病的遺傳學(xué)診斷u基因診斷的方法-43-1.點(diǎn)突變的診斷u已知突變并且存在突變熱點(diǎn)——等位基因特異性寡核苷酸探針雜交(ASO)—

real

time

PCR——基因芯片—

PCR-

RFLPu未知突變或無(wú)突變熱區(qū)——變性高效液相色譜(DHPLC)——Sanger測(cè)序——新一代測(cè)序技術(shù)(NGS)u等位基因特異性寡核苷酸探針雜交(ASO)診斷β地中海貧血HBB:c.52

A＞T突變雜合型原理示意圖野生型2.基因缺失、重復(fù)和插入的診斷u基因內(nèi)較小的突變，包括缺失(deletion)、插入

(insertion)、重復(fù)(duplication)或缺失/插入(indel)，可以利用基因點(diǎn)突變檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。u較大的大片段缺失、重復(fù)和插入突變—Southern印跡雜交—

Gap-

PCR——實(shí)時(shí)熒光定量PCR(Real

time

PCR)——多重連接探針擴(kuò)增技術(shù)(MLPA)——新一代測(cè)序技術(shù)(NGS)uGap-PCR診斷缺失型α地中海貧血1

2

3

4

5

6

7

8原理示意圖

1

：--

sea/

αα5

：α/

α2

：--sea/

αα6

：αα/αα3

：αα/αα7

：αα/αα4

：--sea/αα8

：Marker階段癥狀第一期囊泡期，部分病兒在四肢或軀干可見(jiàn)到大小不等的皰疹，可反復(fù)出現(xiàn)，持續(xù)數(shù)周到數(shù)月，易誤診為膿皰病，但皰疹破潰液中查不到細(xì)菌。第二期疣狀皮疹期，有紅斑和水泡，排列成行，出生時(shí)即有或出生2

周內(nèi)顯著，常波及四肢及軀干，不侵犯面部，約70

％患者發(fā)病，是繼水泡后在相同部位出現(xiàn)的損害，這些損害通常1歲時(shí)消失也可持續(xù)多年。以上兩階段皮膚均沒(méi)有色素沉著。第三期色素沉著期，有些病人無(wú)上述兩個(gè)階段，生后即見(jiàn)此階段?？梢?jiàn)皮膚有黃褐色或灰黑色色素沉著，圖形奇特，可呈螺旋狀、線條狀、網(wǎng)狀或片狀，有的像大理石花紋，主要分布在四肢及軀干。第四期萎縮期，數(shù)年后，病人皮膚色素可完全消退或變淺。以軀干部損害最顯著，萎縮部位皮膚無(wú)毛發(fā)。色素失禁癥(Incontinentiapigmenti

，IP)，一種罕見(jiàn)的X連鎖顯性遺傳性疾病，發(fā)病率約為1：50000

。95%以上的病例為女性，男性病例一般死胎或出生后死亡。-48-8

0

％的IP病例中NEMO

(IKBKG)基因的外顯子4-10

號(hào)缺失無(wú)功能的假基因△NEMO

，只包含外顯子3-10

，22kb大小-49-失(HHeett)結(jié)果IKBKG基因或△IKBKG假基因4-10號(hào)外顯子缺失(

1

.

8

kb)△

IKBKG假基因4-

1

0

號(hào)外顯子缺失

(2.5

kb)IKBKG基因4-10

號(hào)外顯子缺失(2

.

6

kb)正常陰性(—)陰性(—)陰性(—)IKBKG和△IKBKG缺失陽(yáng)性(+)陽(yáng)性(+)陽(yáng)性(+)△IKBKG缺失陽(yáng)性(+)陽(yáng)性(+)陰性(—)IKBKG基因缺陽(yáng)性(+)陰性(—)陽(yáng)性(+)50結(jié)果正常內(nèi)對(duì)照

(7

3

3

bp)4-1

0

號(hào)外顯子缺失

(1

0

4

5

bp)正常陽(yáng)性(+)陰性(—)IKBKG或/和△IKBKG缺失陽(yáng)性(+)陽(yáng)性(+)3.動(dòng)態(tài)突變(dynamic

mutafion)的診斷u在基因的編碼區(qū)、3’或5’-UTR

、啟動(dòng)子區(qū)、內(nèi)含子區(qū)三核苷酸重復(fù)及其他短串聯(lián)重復(fù)序列在減數(shù)分裂或體細(xì)胞的有絲分裂過(guò)程中發(fā)生擴(kuò)增，而造成

遺傳物質(zhì)的不穩(wěn)定狀態(tài)。這種三核苷酸重復(fù)在親代向子代傳遞過(guò)程中呈現(xiàn)重復(fù)次數(shù)明顯增加。(CAG)

nW

T…

ATG-

CAG-

GTT-

CAG-

TGC-

CAG

…

CAG-

AGC-

CCA-

GTG-

CTG-

GCA-

GGC

…蛋氨酸-谷氨 -纈氨酸-谷氨- 半胱

- 谷氨

…

…

谷氨-絲氨酸-脯氨酸

-纈氨酸-賴(lài)氨酸-丙氨酸-甘氨酸(谷氨酰胺)nm>n

(CAG)

m…

ATG-

CAG-

GTT-

CAG-

TGC-

CAG

…

CAG-

AGC-

CCA-

GTG-

CTG-

GCA-

GGC

…蛋氨酸-谷氨 -纈氨酸-谷氨- 半胱

- 谷氨

…

…

谷氨-絲氨酸-脯氨酸

-纈氨酸-賴(lài)氨酸-丙氨酸-甘氨酸(谷氨酰胺)m-51-3.動(dòng)態(tài)突變的診斷u診斷方法——Southern印跡雜交——擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性

(Amp-FLP

，

STR基因分型)——第三代測(cè)序技術(shù)即單分子實(shí)時(shí)測(cè)序(singlemolecule

real

time

sequencing，SMRTS)-52-u擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性

(Amp-FLP

，

STR基因分型)—基于STR基因分型，靶向檢測(cè)技術(shù)—應(yīng)用于動(dòng)態(tài)突變相關(guān)疾病檢測(cè)、親子鑒定、母血污染、連鎖分析、X染色體的非隨機(jī)失活等-53-疾病類(lèi)型致病基因三核酸重復(fù)類(lèi)型三核苷酸重復(fù)數(shù)正常參考范圍SCA1ATXN1CAG＜39SCA2ATXN2CAG＜31SCA3ATXN3CAG＜44SCA6CACNA1

ACAG＜18SCA7ATXN7CAG＜19SCA8ATXN8

OSCTA/

CTG＜50SCA1

2PPP2

R2

BCAG＜32SCA1

7TBPCAA/

CAG＜40D

R

P

L

AATN1CAG＜35FRDAFXNGAA＜33常染色體顯性小腦性共濟(jì)失調(diào)(autosomal

dominant

cerebellarataxia,ADCA)是一大類(lèi)單基因神經(jīng)系統(tǒng)遺傳性疾病,主要表現(xiàn)為共濟(jì)失調(diào),伴構(gòu)音障礙、意向性震顫、眼肌麻痹、錐體和(或)錐體外系征等。因其病變部位主要位于脊髓、腦干與小腦,故又稱(chēng)為脊髓小腦性共濟(jì)失調(diào)(spinocerebellar

ataxia,SCA)。-

54-三核苷酸重復(fù)數(shù)正常參考范圍患者20/66＜44患者丈夫19/20＜44患者女兒19/67＜44患者丈夫患者患者之女脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)3

型-55-高通量測(cè)序技術(shù)是遺傳病研究和臨床基因診斷的有效手段u可以一次性檢測(cè)單個(gè)基因、一組基因、OMIM基因、外顯子組、全基因組。

u單核苷變異(分辨率1

bp)，插入/缺失變異，大片段缺失或重復(fù)。WholegenomeExomeOMIM基因(醫(yī)學(xué)Exome

)一組基因

(Gene

panel)單個(gè)基因-56-基因panelW

E

SW

G

S基因數(shù)量1-數(shù)百個(gè)2

0

0

0

0

+2

0

0

0

0

+檢測(cè)范圍基因編碼區(qū)、非編碼區(qū)基因編碼區(qū)及外顯子附近1

0-2

0bp基因編碼區(qū)、非編碼區(qū)以及調(diào)控區(qū)。適用情況疾病特異性強(qiáng)，表型特異性較高，屬于某一系統(tǒng)類(lèi)疾病u疾病具有高度遺傳異質(zhì)性，表型特異性低；u表型復(fù)雜，涉及多個(gè)系統(tǒng)，無(wú)法預(yù)料是否會(huì)出現(xiàn)新的表型u其他測(cè)序方案陰性

u表型比較復(fù)雜u重癥狀態(tài)優(yōu)點(diǎn)u測(cè)序深度深，更有利

于低頻突變的檢出；u數(shù)據(jù)易分析u基因編碼區(qū)占基因組的2%，包含了＞85%的致病突變，數(shù)據(jù)分析量小于WGS；u可以發(fā)現(xiàn)新致病基因，定期再分析價(jià)值。u

WGS檢測(cè)不用捕獲，對(duì)整個(gè)基因組進(jìn)行檢測(cè)。u

WGS不僅可以檢測(cè)編碼區(qū)，還可以檢測(cè)非編碼區(qū)以及調(diào)控區(qū)。u可檢出SV

(含平衡易位、倒位)。更高分辨率CNV及CNV嵌合體分析、

LOH分析u線粒體突變檢測(cè)u端粒及部分STR檢測(cè)u特殊變異形式(如密碼子串聯(lián)重復(fù))局限u臨床表型指征性較差時(shí)，

Panel漏診率高；u新的致病基因沒(méi)有包括，需定期更新。u目前已知的與人類(lèi)疾病相關(guān)的致病突變有約1

0%是在非編碼區(qū)u特殊基因組區(qū)域難以捕獲(高GC含量、重復(fù)序列、假基因)u特殊變異類(lèi)型難以識(shí)別(復(fù)雜拷貝數(shù)變異、結(jié)構(gòu)異常)u信息分析工作量大，解讀困難。

u深度低(30X)，突變分析準(zhǔn)確度低，容易導(dǎo)致大量假陽(yáng)性突變，驗(yàn)證困難。不同NGS檢測(cè)策略的臨床應(yīng)用-57-檢出率：家系全基因組＞家系全外顯子＞先證者外顯子＞基因panel＞單個(gè)基因檢測(cè)性?xún)r(jià)比：家系全外顯子最優(yōu)選擇哪種檢測(cè)策略，是Sanger測(cè)序、panel、先證者WES、家系WES還是WGS？需在測(cè)序策略的診斷潛力和其實(shí)用性與成本之間尋找平衡Nat

Rev

Genet.

2018

May;19(5):253-268-58-SUCLA2chr13-48523158c.1234C>Tp.R412X雜合AR腦肌病型線粒體

DNA耗竭綜合征SUCLA2chr13-48569262-48571020Del

(1758bp)

雜合AR腦肌病型線粒體

DNA耗竭綜合征G3

P2，2

0

1

2

年生育一男孩，現(xiàn)8

歲，出生后3

個(gè)月不能抬頭?，F(xiàn)無(wú)法坐立、行走。

MR檢查雙底節(jié)異常信號(hào)：營(yíng)養(yǎng)不良性脫髓鞘改變？胼胝體、腦干發(fā)育不良；雙側(cè)腦室擴(kuò)大，大枕部大池伴部分囊腫形成，雙側(cè)聽(tīng)力極重度障礙。2

0

1

7

年WES-Trios基因檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)明確突變，CNV-seq未檢出致病性CNV

，遺傳代謝病篩查未見(jiàn)明顯

異常。SUCLA2

；c.

1234

C>T

(p.

R412

X)Del

(chr13

-

48569262

-

48571020)(1758

bp)先證者HetHet先證者父親NHet先證者母親HetN先證者弟弟HetHetSanger測(cè)序及Q-PCR家系驗(yàn)證結(jié)果2018年孕8+月胎兒室管膜下囊腫終止妊娠(男性胎兒)。2020年1

月，生育一男孩，出生后一個(gè)月不能抬頭，聽(tīng)力篩查未通過(guò)。孕期CMA檢查未檢出致病性CNV。全基因組測(cè)序(30X)結(jié)果基因 染色體位置 變異位點(diǎn) 基因型

遺傳方式

疾病-59-G

T

T

C

T

G

G

G

A

A

G

T

T

C

T

G

G

A

T

T

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A

T

A

CATGAGTATG

GAATTATTGCAAGAAGCTGGTGTCTCCGTTCCCAAAGGATATGTGGCAAAGTCACCAGATGAAGCTTATGCAATT—

—

—

—

—

—

GCCAAAAAATTAGGTACTAAATTAAGAAAAGCTTTTGCCACCTTGACATGAGAGCTCTGAGAAGATTTGAAGTTTGTTTTTGGTTTGATAACA

ACTTTTAGCTTTTTTTTAAAAAAAATACATTTTCTTTGCTTAAAATAGAAGGTAGAACTTTATTATTATTGAAATTCTAAAATTATTATTATT

ATTATTATTATGAGCACCCATAATGCCAGTGACGTGGGAGTCACTTACATTGGCATTAGGAAGCTGAAGTCCTGTTTTTAGTTGGAATATAAT

TATGGGGAAGGGAATTCTACTACTACCACTCTAACTACTCTGGAGCTTAAAGGATGGCAGTTGTGATGATTCTTCAGGGAAATGGTGAAGGAA

AATCTTAGCTGTTTATGTGCTTATAAGGAGAGGTCCGTGCTTCCCCCTCCATTTTTTTGTCATGAAAAATATGGAACCAAAGGGGAACAAAAA

GTAGAGTGCTAGAATGTAAACTCCTTGAGAGCAGAGTTTCTTTTTCTTTTCTTTTTTTTTTTTTTTTGAGACGGAGTTTCATTCTTATTGCCC

AGGTTGGAGTGCAATGGTGCAATCCTGGCTCACTGCAACCTCCGCTTCCCGGGTTCAAGGGATTCTCCTGCCTCAGCCTCCCGAGTACCTGGT

ATTACAAGCACCACCACCATGTCCGGCTAATTTTTTTGTATTTTTAGTAGAGACGGGTTTTCACTATGTTGGCCAGGCTGGTCTTGAACTCCT

GACCTCGTGATCTGCCCGCCTCCGCCTCCCAAAGTGCTGGGATTACAGGTGTGAGCCACCACATACAGCCCGAGTTTCTTTTTCTTATTTGTT

CACTGATATATCCCAAAATCTTAGAAGAATGCCTGACACTTAGGTAATCAATAAATACTAAATGAATAAATATTAAATGAATTTAATAGTTGC

CCATGTTTATTAGCAGATTCCTTTATTGATAACAGAAGCCTTAATAGCTTTTGTCAATTTGAATTAATCTCTTAATCAAAAAATAATTTTTGA

TTTCAGAAAATAAGCTTACATTTTTAAAGATTTAGCATGAAAACCATGAGCTGATGTACTAGCTATACACTGCAGTTTCTTTTTAGCAGTATT

TTAAATCCCACCAATTTTACGTAGATTAGCATAAATAATCTCTCTTCTATGTACATTTAATTAATAGGCTTTAAATATGATTTGGTGAATACT

TTGCTTTTATATTTTTTAAGAAAGATGAGCATTTTCAAAGTGATTGAAATTTTAAAAGTATTCATCTTGTGTAGTACTTATTTGTATCTAGAA

TGGATTTTTCTTTCAAAATTAAGGATATATACAAGTTCAGAAAACTGTCATATAAGCTATGTTTTTGAATGAGATGGCCATGATTTCCTTGACTTGGAAGCATGATTTTTCATTTATAGTTTTGTTGTTTTTATTGTTGTTAATCAGAAAGAATTATTTTAAATCAGATTACAAGCAAACTTTTTA

TTAAGCAAAAGCTTTGTATAAGTTCATACTAATTGTGGTGAAATTTTTGTTAATGGTGACCTATAATTGGAACTTCTGCATGGTTAATGTTAA

TGGGACCTGATTTATATATAATTACGTCGGTAAAAATGGTTTTCCTCTTGTTTCCAGATTTTAAAATTCCAAAAAAAAATTTTTTTTAGAGAT

AGGGTCACTA

TGTTGCCCAGGCTAGTCTGAAACTCCTGGGCTCAAGTGA

TCCTCCTACTTAGGCCTCTGA—

—

—

—

G

T

A

G

C

T

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A

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T

G

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T

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