WES 應(yīng)用|單基因遺傳病攜帶者篩查策略

BOKER?伯科生物?

單基因遺傳病指受一對(duì)等位基因控制的遺傳病,現(xiàn)有9000多種,綜合發(fā)病率高達(dá)1/100[1]。多數(shù)單基因遺傳病致死、致畸或致殘,僅5%有有效的治療藥物,且大多費(fèi)用昂貴(如脊肌萎縮癥藥物Spinraza治療費(fèi)需75萬美元/年),讓家庭承受著巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[2]。研究顯示,正常人當(dāng)中人均攜帶2.8個(gè)隱性單基因遺傳病致病突變,隱性遺傳病患兒雙親往往沒有任何癥狀,常規(guī)產(chǎn)檢難以檢出,直到患兒出生后才發(fā)現(xiàn)病癥[3]。

圖1.單基因遺傳病現(xiàn)狀

我國(guó)每年的出生缺陷數(shù)80萬-120萬,出生缺陷的發(fā)生率約5.6%,平均每30秒就會(huì)誕生一個(gè)缺陷兒[4]。如夫妻雙方在備孕期或孕早期進(jìn)行單基因遺傳病攜帶者篩查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)致病變異攜帶情況,并通過進(jìn)一步遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷,阻斷單基因遺傳病致病基因的垂直遺傳,幫助科學(xué)的備孕,可以有效避免嚴(yán)重遺傳病導(dǎo)致的出生缺陷。

攜帶者篩查

傳統(tǒng)的攜帶者篩查只針對(duì)特定地域種族中幾種常見的單一疾病。隨著人們對(duì)單基因病的研究發(fā)現(xiàn),越來越多不同種類的單基因遺傳病廣泛發(fā)生于人群之中。如果一次性篩查更多的遺傳病致病基因,可以更全面的發(fā)現(xiàn)潛在的遺傳病生育風(fēng)險(xiǎn),更大程度的降低出生缺陷的發(fā)生率。隨著高通量基因分型與測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,擴(kuò)展性攜帶者篩查 (expanded carrier screening,ECS) 應(yīng)運(yùn)而生,相比于傳統(tǒng)的單一病種逐一檢測(cè)的方式,基于高通量測(cè)序技術(shù)的擴(kuò)展性攜帶者篩查可一次性準(zhǔn)確篩查多種疾病,效率更高,成本更低。擴(kuò)展性則體現(xiàn)為篩查范圍的擴(kuò)展:

從單一疾病向多疾病擴(kuò)展

從單一種族向多種族擴(kuò)展

從遺傳病高風(fēng)險(xiǎn)人群向低風(fēng)險(xiǎn)人群擴(kuò)展

遺傳檢測(cè)公司Counsyl在JAMA期刊發(fā)布研究對(duì)346,790個(gè)個(gè)體樣本進(jìn)行94種疾病的擴(kuò)展性攜帶者篩查數(shù)據(jù)的分析,在不同種族/族裔中,與當(dāng)前專業(yè)協(xié)會(huì)推薦的指南相比,擴(kuò)展性攜帶者篩查可以檢測(cè)出更多的突變和潛在的風(fēng)險(xiǎn)胎兒,檢出率在不同的種族中的提升幅度高達(dá)9%-55%[5]??偨Y(jié)擴(kuò)展性攜帶者篩查三大優(yōu)點(diǎn):

① 擴(kuò)展性攜帶者篩查和基于地域、人種的單一疾病篩查相比,可以大幅提高檢出率,具有更高性價(jià)比[6];

② 及時(shí)發(fā)現(xiàn)致病突變攜帶情況,給夫妻雙方生育更多自主決策的機(jī)會(huì);

③ 讓更多人了解到攜帶遺傳病致病突變是普遍存在的情況,進(jìn)而降低攜帶者受到歧視的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

因此,擴(kuò)展性攜帶者篩查的panel設(shè)計(jì)尤為重要,不僅要考慮疾病本身的患病風(fēng)險(xiǎn),還要考慮備選疾病的變異形式及對(duì)應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)來評(píng)估可行性。對(duì)位點(diǎn)的選擇上也應(yīng)更傾向與明確致病性的變異,即疾病數(shù)據(jù)庫(kù)中報(bào)道的明確致病突變。

WES應(yīng)用于ECS

外顯子組約占整個(gè)人類基因組的1%-2%,卻涵蓋約85%與疾病相關(guān)的突變。因此使用WES應(yīng)用于擴(kuò)展性攜帶者篩查具有明顯的優(yōu)勢(shì):

1、 可排查SNV(點(diǎn)突變)和小于50bp的Indel(插入和缺失)以及單個(gè)外顯子和多個(gè)外顯子的重復(fù)、缺失,檢測(cè)范圍全面,其測(cè)序數(shù)據(jù)允許我們隨時(shí)進(jìn)行回顧性分析。

2、可通過測(cè)序數(shù)據(jù)查看到未關(guān)聯(lián)疾病的基因變異情況,便于進(jìn)行新致病基因的發(fā)掘研究。

正是由于WES的以上特點(diǎn),使得其相比于小panel,在單基因遺傳病的臨床診斷中具有更高的檢出率。而且WES的高檢出率所帶來的確診時(shí)間縮短,以及早確診節(jié)約的各項(xiàng)臨床檢查費(fèi)用、門診住院費(fèi)用,甚至無形中家庭的奔波、精神成本,足以抵消小panel不斷試錯(cuò)所帶來的各項(xiàng)費(fèi)用。因此,WES相比于panel在臨床診斷中具有更高的性價(jià)比。


圖2 WES應(yīng)用于擴(kuò)展性攜帶者篩查優(yōu)勢(shì)


伯科WES檢測(cè)內(nèi)容全面

伯科TargetCap Core Exome Panel v3.0由近40萬條探針組成,以GRCh38 /hg38人類參考基因組設(shè)計(jì),參考Refseq、CCDS、ClinVar等數(shù)據(jù)庫(kù),覆蓋19441個(gè)基因,目標(biāo)區(qū)域?yàn)?3.9 Mb,包含的基因數(shù)目多數(shù)為單基因遺傳病相關(guān),為臨床應(yīng)用提高檢出率:

涵蓋ACOG等權(quán)威協(xié)會(huì)攜帶者篩查指南建議的基因及位點(diǎn)。

涵蓋2016年《Fertility and Sterility》雜志發(fā)表的攜帶者篩查的臨床應(yīng)用文章中提到的623種隱性遺傳病,涉及疾病相關(guān)550個(gè)基因?qū)?yīng)3283個(gè)致病突變位點(diǎn)[7]。

為保證所有變異被檢出,可以定制化補(bǔ)充添加基因及位點(diǎn)。并在7-15個(gè)工作日內(nèi)根據(jù)用戶需求完成全外顯子捕獲試劑的個(gè)性化定制。

圖3. 定制化模塊信息


伯科WES卓越數(shù)據(jù)表現(xiàn)

TargetCap Core Exome Panel v3.0基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高通量長(zhǎng)鏈寡核苷酸合成技術(shù)(Longer synthesizer)、長(zhǎng)鏈寡核苷酸純化技術(shù)(Pure Worker),探針設(shè)計(jì)所使用的設(shè)計(jì)軟件(Cap Designer)由團(tuán)隊(duì)獨(dú)立開發(fā),并匹配完整的高性能雜交試劑、針對(duì)不同測(cè)序平臺(tái)的通用阻斷劑(Universal Blocker)等捕獲配套試劑。其數(shù)據(jù)表現(xiàn)卓越,在特異性方面, On-target Base和Reads分別為61.9%和83.65%,在均一性方面,0.2X Mean Depth 和 0.5X Mean Depth分別為99.54%和94.57%,性能優(yōu)于市場(chǎng)競(jìng)品,如下圖表所示。

圖4.伯科WES優(yōu)異數(shù)據(jù)表現(xiàn)

伯科生物踐行 “健康中國(guó)”的宗旨,不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,持續(xù)為科研及臨床提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù),與科研人員、臨床醫(yī)生、臨床檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)等攜手,為中國(guó)出生缺陷防控事業(yè)貢獻(xiàn)力量。備孕期及孕早期擴(kuò)展性攜帶者篩查屬于出生缺陷防控的一級(jí)預(yù)防,從源頭抓起,從普通人群做起,預(yù)防單基因遺傳病的首次發(fā)生,更有效地減少嚴(yán)重單基因疾病出生缺陷。公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的WES不僅能滿足攜帶者篩查研究的需求,還適用于產(chǎn)前篩查,遺傳病檢測(cè)等,助您快速在實(shí)驗(yàn)室中引進(jìn)準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、高效的生殖遺傳健康全面解決方案!

圖5. 生殖遺傳健康全面解決方案[8]? ? ? ? 注:CMA:染色體微整列分析;PGT/PGD:植入前遺傳學(xué)檢測(cè)/胚胎移植前基因診斷;NIPT: 無創(chuàng)產(chǎn)前篩查;cES:醫(yī)學(xué)外顯子組測(cè)序。


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參考文獻(xiàn):

[1] http://www.who.int/genomics/public/geneticdiseases /en/index2.html

[2] Bell CJ, Dinwiddie DL, et al. Carrier testing for severe childhood recessive diseases by next-generation sequencing. Sci Transl Med. 2011, 12;3(65):65.

[3]《ORPHAN DRUG REPORT》

[4]《中國(guó)出生缺陷防治報(bào)告》

[5] Imran S. Haque, et al. Modeled Fetal Risk of Genetic Diseases Identified by Expanded Carrier Screening. JAMA. 2016;316(7):734-742.

[6] Srinivasan BS et al. A universal carrier test for the long tail of Mendelian disease. Reprod Biomed Online. 2010;21:537–551.

[7] Julio Martin, Asan ,et al. Comprehensive carrier genetic test using next-generation deoxyribonucleic acid sequencing in infertile couples wishing to conceive through assisted reproductive technology. Fertility and Sterility 2015 Nov, 104(5):1286-93

[8] 《全國(guó)出生缺陷綜合防治方案》

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