【佳学基因检测】视网膜病变基因检测

遗传性视网膜变性 (遗传性视网膜变性 (IRDs)

遗传性视网膜变性 (IRDs) 是一组单基因遗传性眼病，特征是进行性的感光细胞和/或视网膜色素上皮细胞 (retinal pigment epithelium, RPE) 功能丧失，贼终导致失明。根据《眼科疾病的基因解码基因检测》，全球范围内，遗传性视网膜变性 (IRDs) 的发病率为 1/3,000 至 1/2,000。根据是否伴有全身症状，遗传性视网膜变性 (IRDs) 可以分为单纯性和系统性。单纯性遗传性视网膜变性 (IRDs) 主要包括视网膜色素变性 (retinitis pigmentosa, RP)、锥杆细胞营养不良 (cone-rod dystrophies, CORD) 和 Leber 先天性黑朦 (Leber congenital amaurosis, LCA)；系统性遗传性视网膜变性 (IRDs) 则主要包括 Usher 综合征 (Usher syndrome, USH) 和 Bardet-Biedl 综合征。

遗传性视网膜变性 (IRDs) 的临床和遗传异质性

遗传性视网膜变性 (IRDs) 种类繁多，涵盖至少 20 种疾病。截至目前，已报道的遗传性视网膜变性 (IRDs) 致病基因超过 300个。这种高度的临床和遗传异质性使得 遗传性视网膜变性 (IRDs) 的诊断极为复杂。通过基因解码揭示遗传性视网膜变性 (IRDs) 的致病基因，并开发和应用相关的分子诊断技术，是诊断、预防和治疗 遗传性视网膜变性 (IRDs) 的前提条件。

高通量测序技术在 遗传性视网膜变性 (IRDs) 诊断中的应用

近年来，随着高通量测序技术（即新一代测序技术）的快速发展，遗传性视网膜变性 (IRDs) 的基因诊断逐渐成为临床诊断的重要环节。基于高通量测序技术开发的各种基因诊断芯片和全外显子组测序 (whole exome sequencing, WES) 是遗传性视网膜变性 (IRDs) 分子诊断中贼常用的技术手段。高通量测序技术能够同时对大量基因片段进行平行测序，具有高效、快速且正确的优点。目前已有研究显示其诊断率可达 50% 以上。

靶向捕获芯片因其高正确性、高灵敏性和低运营成本等优势，越来越多地被应用于 遗传性视网膜变性 (IRDs) 的分子诊断中。近年来，WES 的成本也逐渐降低，并且 WES 具有发现单基因遗传病新致病基因的优势，被广泛应用于 遗传性视网膜变性 (IRDs) 的基因诊断中。因此，选择哪种方式为 遗传性视网膜变性 (IRDs) 患者进行基因诊断已成为临床医生面临的一个难题。

视网膜病变基因检测的目的

视网膜病变基因检测采用 WES 和本课题组设计并定制的“遗传性眼病基因诊断芯片” (hereditary eye disease enrichment panel, 遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)) 检测 遗传性视网膜变性 (IRDs) 家系的致病基因，以明确遗传学诊断，并在视网膜病变基因检测范围内对比 WES 和 遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP) 两种检测方法的差异。

视网膜病变基因检测概述

视网膜病变基因检测收集了182例IRDs家系样本，并分别通过全外显子组测序 (WES) 和“遗传性眼病基因诊断芯片” (hereditary eye disease enrichment panel, HEDEP) 进行检测，共检测到29个IRDs致病基因突变。其中，贼常见的三个致病基因为USH2A、ABCA4和RPGR。在所有致病突变中，有43个突变尚未在其他研究中报道。此外，研究还发现6个家系携带RPGR ORF15突变。通过对比遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)和WES在基因诊断中的数据，结果表明遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)是IRDs患者初次基因诊断的先进方法。

高通量测序技术的发展和应用

近年来，随着高通量测序技术的快速发展和应用，分子诊断逐渐成为IRDs诊断和分类的金标准。视网膜病变基因检测结果显示，遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)基因诊断阳性率高于WES (56.04% vs. 33.00%)，提示遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)应当作为IRDs临床基因诊断的先进方案。对于遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)筛查中可能由新致病基因变异导致的IRDs病例，可以选用WES进行进一步研究。

遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)的优势

与WES相比，遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)有以下几点优势：

测序深度和覆盖度高：遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)的测序深度和覆盖度显著高于WES，确保了更正确高效的诊断结果。Consugar等[12]的研究也证明了基因靶向捕获芯片在单核苷酸突变检测上的高敏感性和特异性。

CNVs检测优势：遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)能够敏感地捕捉到拷贝数变异 (CNVs) 导致的测序覆盖度变化，提示CNVs的存在。WES数据难以正确检测CNVs，这对于诊断IRDs非常重要。

深内含子区变异检测：遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)可以加入深内含子区域的特定变异，增加阳性率，而WES则难以覆盖这些区域。

数据处理简便：遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)针对性检测441个遗传性眼病基因，数据分析更加容易，结果也更高效。WES产生海量数据，分析复杂且成本高。

成本优势：遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)价格仅为WES的一半，且后续数据存储成本不高，适用于临床大样本检测。

WES的优点

尽管遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)在许多方面优于WES，但WES也有其独特的优点。WES不仅能发现已知致病基因上的突变，还能发现新的致病基因。ACMG推荐其他基因诊断方法结果阴性的家系使用WES，作为补充手段。WES和遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)均不依赖家族史和家系中患病成员数量，适用于散发病例，提供正确的致病基因诊断，帮助进行遗传咨询。

研究发现与应用

视网膜病变基因检测发现USH2A和ABCA4基因的突变频率分别为11.54% (21/182) 和6.59% (12/182)，RPGR基因的突变频率为3.85% (7/182)，是中国IRDs患者中贼常见的致病基因。目前，IRDs没有有效的治疗方法，产前预防是贼好的干预手段。视网膜病变基因检测发现了43个新的致病突变，涉及41个家系，为这些家系提供了遗传咨询及产前预防的可能，新致病突变的发现还丰富了突变频谱，为基因治疗方案研发奠定了基础。

此外，基因诊断亦发现了新的表型-基因型对应关系。例如，CEP290基因不仅是LCA及IRDs的致病基因，还可导致RP，进一步丰富了该基因的表型信息。

研究中的挑战

尽管视网膜病变基因检测在基因诊断方面取得了显著成果，但仍有101例患者未能确诊致病基因。主要原因包括：

遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)和WES均无法100%覆盖所有目标区域；

无法检测到基因深部内含子区及基因调控区的突变；

WES无法检测CNVs；

某些家系可能由新的致病基因突变所致。

未来工作需要结合使用其他测序方法 (如全基因组测序) 以提高阳性率。

结论

视网膜病变基因检测证实遗传性眼病基因诊断芯片（HEDEP)是一种快速高效的基因诊断手段，应当作为IRDs基因检测的先进方法，而WES可作为补充方法。研究发现的43个新突变位点，丰富了IRDs基因的突变谱，为未来IRDs基因诊断、遗传咨询和基因治疗奠定了基础。