發(fā)布日期：2017-06-26
Euan Ashley及其同事使用長讀長基因組測序診斷出一種罕見疾病。這是該技術首次被應用于臨床診斷
日前，斯坦福大學科學家基于長讀長測序技術（三代測序），成功診斷出一種此前一直無法診斷的罕見遺傳病。下面就請跟隨小編一探究竟吧！
Ricky Ramon在七歲時的一項常規(guī)檢查中，在其左心房發(fā)現(xiàn)了一個良性腫瘤。然而，這對Ramon而言，只是個開始，他完全沒有想到未來兩年接踵而至的一系列麻煩和手術。
在這期間，Ramon的心臟和全身其他部位再次出現(xiàn)了良性腫瘤，包括腦下垂體、腎上腺和甲狀腺結節(jié)。
但問題是，醫(yī)生們始終診斷不出他究竟患了何種疾病。
在Ramon 18歲的時候，醫(yī)生們認為他所患疾病可能是Carney綜合癥，一種由PRKAR1A基因突變引起的遺傳病，但DNA檢測并沒有發(fā)現(xiàn)這個基因中的致病變異。
如今，八年之后，斯坦福大學醫(yī)學院研究人員利用長讀長測序技術對Ramon又進行了一次系統(tǒng)的診斷，病情最終得到了確診。這也是首次在臨床中使用長讀長全基因組測序技術進行診斷，該研究成果于6月22日發(fā)表在Genetics in Medicine期刊。
照亮黑暗的角落
文章的主要作者，心血管醫(yī)學、遺傳學和生物醫(yī)學數(shù)據(jù)科學教授Euan Ashley博士表示，當前的二代測序技術是將DNA打斷成上百個堿基的小片段。而長讀長測序則可以將DNA打斷成幾十kb的長片段。
“這讓我們首次照亮了基因組的黑暗區(qū)域。” Ashley說，“科技的發(fā)展對于醫(yī)學領域是一股強大的力量，我們能夠?qū)Σ∪说幕蚪M進行常規(guī)測序，這在十幾年前是想都不敢想的。”
據(jù)悉，該研究是與PacBio公司共同進行，PacBio公司負責了測序的費用，文章的第一作者為斯坦福臨床基因組學系病理學助理教授Jason Merker博士和PacBio公司的Aaron Wenger博士。
基于長讀長測序確診病癥
隨著科技進步和效率的提升，長讀長測序的費用急劇下降。Ashley評估了該研究中測序的費用，每個基因組約為5000至6000美元。
Ashley表示，雖然短讀長測序（二代測序）的費用已經(jīng)低于1000美元，但是當DNA被打斷成小片段時，會有一部分基因組序列無法讀取到。整個基因組中，一系列的重復序列，例如GGCGGCGGC，可以重復到幾百個堿基對。當片段只有100bp時，我們無法知道這些序列到底有多長，而且這些序列的長度還決定著某些人對疾病的易感程度。
此外，人類基因組中還存在著一些冗余的部分，也就是說，大部分100bp的片段可以比對到多個區(qū)域，使得我們在基因組組裝時，無法判斷這些片段應該如何排列。但是在長讀長片段的情況下，這個情況發(fā)生的幾率就小很多。
研究人員指出，如果考慮這個問題，那么基因組中5%的區(qū)域都無法唯一比對。任何超過50bp的缺失或插入都太長，導致無法檢測到。
Ashley說，對于未確診的患者，約三分之一的病例，短讀長測序可以幫助醫(yī)生提供診斷，但是Ramon的病例并不屬于其中。
二代測序技術最初用于分析Ramon的基因時，并沒有鑒定出與Carney綜合癥相關基因的突變，因此文章共同作者Tam Sneddon博士手動瀏覽了Ramon的基因組測序數(shù)據(jù)，他注意到了一些錯誤。最終，研究人員利用長讀長測序?qū)oman的基因組進行測序，鑒定出了一段2.2kb片段的缺失，并確定為Carney綜合癥。
這項研究是斯坦福醫(yī)學院專注于精準醫(yī)療的一個很好案例，精準醫(yī)療的目的是在健康領域預防疾病、精準診斷并對疾病進行精準治療。
關于Carney綜合癥
Carney綜合癥來源于PRKAR1A基因的突變，而且在某些類型的腫瘤中還存在風險增高的特點，尤其是在心臟和激素生成腺體，例如卵巢、睪丸、腎上腺、腦下垂體和甲狀腺。根據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院的數(shù)據(jù)，被鑒定出患有這類疾病的患者數(shù)不超過750個。
該疾病最常見的癥狀是良性心臟腫瘤或黏液瘤。在心內(nèi)直視手術中，需要移除心臟黏液瘤，當Ramon 18歲時，他已經(jīng)接受了3次這種手術。他正在考慮心臟移植，因此，對其病情進行正確診斷對于移植至關重要。除了典型的移植手術，Ashley表示，研究人員還需要確認沒有其他健康問題會受到免疫抑制劑影響而加劇病情。免疫抑制劑是心臟移植患者必須服用的，用于避免對捐贈器官的排異反應。
雖然研究小組最終確認了Ramon的確患有Carney綜合癥，但這意味著Ramon無法脫離他的疾病。“我非常沮喪。”他說，“我花費了很長時間來接受這個事實，這種疾病會伴隨我一輩子。還是活在當下吧！糟糕的日子是短暫的風暴，它們會過去的。”
Ramon最近進行了他的第四次手術，以移除心臟中的三個腫瘤。心胸外科主席Joseph Woo在斯坦福醫(yī)院完成了這次手術，Ashley談道：“心臟中有腫瘤是非常罕見的。這是一次非常勇敢的手術。”雖然Ramon仍然在考慮器官移植，但是需求已經(jīng)沒有那么急迫了。
極具臨床價值的長讀長測序技術
Ashley表示，他和其他很多醫(yī)生都相信長讀長測序技術是未來基因組學的重要一部分。
“如今我們需要考慮的是如何做的更好。” Ashley說，“如果我們能夠?qū)㈤L讀長測序的費用降低到每個人都能使用，那么我認為這個技術會非常有用。”
參考資料
[1] Long-read genome sequencing identifies causal structural variation in a Mendelian disease
[2] Researchers use long-read genome sequencing for first time in a patient
來源：測序中國（微信號 seq114）
