单基因遗传病基因检测概述

肌肉活检组织
100mg
肌肉活检组织采集后应立即液氮冷冻保存，干冰 运输。
主要内容
背景介绍 检测方案 病例分享 现状与展望
病例一、Leigh综合征
• 临床信息
- 患者信息：男，27岁
- 临床表现：高热后逐渐出现复视、行走不稳4个月；双眼活动受限，四肢肌力III级，双上肢掌全 颌反射(+)，双下肢Babinski征(+),四肢健反射低，双下肢音叉振动觉下降；
全基因组疾病
• 扩增一个性状或一个疾病的基因 • 检测点突变和缺失重复 • 发现新突变、但不能发现新基因
• 检测相关基因组合 • 临床意义明确 • 结果解释容易 • 可以发现新突变、不能发现新基因
• 可以检测75-85%致病突变 • 对整个外显子组捕获测序 • 发现点突变和缺失重复 • 可能发现临床意义不明的突变，难以解释 • 发现新基因
正
诊
断
118个近亲生育 阿拉伯裔MDD患者
10个患者 纠正诊断
100个智力低下者 及正常父母（Trios）
13个个体发现de
检
novo 突变，3个XR
出
率
高
250个各种单基因病患者，62个检测出致病突变
全外显子组测序检测的优势
单一疾病、 单一系统 分析
全外分析
➢ 是目前最综合（覆盖基因全面，性价比 高）的基因检测方式之一；
* 数据来源：http://www.who.int/genomics/public/geneticdiseases/en/index2.html
单一发病率低， 但种类多，总 发病率达2.5%。 其中，全球出 生人口单病累 计发病率为 10/1000*
机遇与挑战
Source: North Carolina Institute for Rare, Orphan, and Neglected Diseases
女方再次怀孕，生育出一名疑似患者，主要表现为6个月不能抬头。
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辅助检查
先证者（哥哥）:
➢ 心肌酶 CK 491U/L , CK-MB 28 U/L，LDH-L 352 U/L，LDH-1 79 U/L， AST79U/L，肝肾功能、电解质正常
➢ 代谢酶学检查：
酸性-β半乳糖脑苷脂酶 GM1
己糖胺酶A（Hex A）
氨基酸改变
功能改变
Hom/Het
（突变率%）
突变类型
MT-ATP6 chrM
9176
m.9176T>C
p.Leu217Pro
missense
Hom(99.4%)
Leigh综合征， 已知致病突变
患者和患者母亲sanger验证 检测到患者母亲m.9176 T>C杂合 突变，符合线粒体基因母系遗传 规律；致病突变与患者症状相符， 确定疾病和致病原因。
GM2
己糖胺酶B（Hex B）
Sandhoff病
半乳糖脑苷脂酶
Karbbe脑白质营养不良
β-葡糖脑苷脂酶
Gaucher Disease
α-半乳糖脑苷脂酶
Fabry Disease
酸性α-葡萄糖苷酶
Pompe Disease
芳香硫酸酯酶A（ASA） MLD
酸性鞘磷脂酶（ASM） Niemann pick's Disease
• 确定致病突变，精确诊断；
• 指导医疗干预或治疗； • 指导预后保健； • 了解致病基因携带情况，评估患病风险； • 为受检者提供建议，采取适当措施降低患病风险；
• 指导优生优育，避免将致病基因遗传给下一代
技术方法
目标区域捕获+新一代高通量测序技术
检测技术 : 目标序列捕获高通量 测序（主要） PCR-Sanger 定量PCR
➢成本相对较高，但大样本测序成本低 ➢CNV灵敏度、准确性稍低 ➢检测周期相对较长
主要内容
背景介绍 检测方案 病例分享 现状与展望
单基因遗传病系列产品及检测策略
Sanger,QPCR, Panel单一疾病检测
Panel疾病组合或 全Panel检测
全外显子组测 序检测
全基因组重测 序
单一疾病
一类或一个 系统疾病 全外显子组疾病
单基因遗传病基因检测
主要内容
背景介绍 检测方案 病例分享 现状与展望
什么是单基因遗传病？
定义
遗传方式 危害性
特点
发病率
单个基因 变异引起， 符合孟德 尔遗传规 律
常显（AD） 常隐（AR） X连锁（XL） Y连锁（YL） 线粒体遗传
致畸、致残、 致死，无有效 治疗方法， 重在预防
先天性 终身性 遗传性 临床表型和 遗传异质性
DMD基因外显子长度和数目很大，常规Sanger测序检测成本高、效率低。高通量 测序能覆盖多个外显子，还对其中ຫໍສະໝຸດ 微重复、点突变、框移突变都能检测。
纯合缺失型: EX3_7del
杂 合
缺
失
型
正 常 女 性
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芯片捕获+测序结果
ID=indel792; status=novel; support=V64/W20; reads_ratio=76.19%; mut_type=Het; region=Gene; gene=DMD; NM_ID=NM_004006; strand_of_gene=-; wild_type=AT; flank_+15=TTTTTTTTCAATGTC; function=insertion
➢ 可能会有一些揭示受检者未来患病风险 的偶然发现；
➢ 可以随着知识和研究水平的提高更新结 果；
➢ 有发现新基因的可能。
服务流程
样本类型及运输要求
样品类型 血样 DNA
体积/总量
运输/保存
成人不低于5ml， 婴幼儿不低于2ml。
浓度不小于30ng/μL； DNA总量不低于3μg； OD260/280值在1.8-2.0 之间，无降解，无蛋白 或RNA污染。
Sanger 测 序，PCR， qPCR
➢明确、简单、对于已知基因或 位点的检测快速有效 ➢测序的“金标准”
➢通量低 ➢成本高 ➢需要设计引物和探针，优化反应条件等， 操作较复杂
NGS
➢通量高 • 全面解决多基因、遗传异质性疾 病、新变异位点等问题 • 多个个体同时检测（降低成本） ➢准确性高 • SNV、缺失/重复的检测准确性 高
- 头MRI：中脑 双底节 胼胝体压部多发异常信号；
- 生化检测：血清乳酸slac:3.7mmol/l 脑脊液乳酸csf-lac:3.74mmol/l
- 临床诊断：线粒体脑病？
MitoExon测序（线粒体遗传病panel） • 致病突变：MT-ATP6基因的m.9176T>C突变
基因
染色体 突变位置 核苷酸改变
恰当的方法有助于提高单基因病致病突变的检出率。
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案例三、脑白质病变
简要病史描述：一对夫妻结婚后生育一患儿，六岁不能行走。 先证者主诉：出生至今不能跑跳、独走 病史：系G2P1足月剖宫产，产时无窒息，出生即哭声低弱，吸吮无力，6月会竖 头，2岁以后会坐，至今不能独走、跑跳，可短时独站十余秒，近1-2年有倒退， 智力正常。 体格检查：头围52cm，神清，心肺腹无异常，双上肢近端肌力III级，远端肌力 III+级，双下肢肌力IV级，膝腱反射、跟腱反射可引出（减弱），跟腱挛缩，平卧 不能爬起，腓肠肌无肥大，颌关节挛缩，牙齿咬合不全。 患儿临床诊断：先天性肾上腺脑白质营养不良。 基因检测结果：相关基因ABCD1未发生突变。
先天性肌营养不良1A型背景介绍
先天性肌营养不良1A型
(congenital muscular dystrophy 1A, MDC1A)
肌酶 肌电图 头颅核磁
遗传方式：常染色体隐性遗传 致病基因： LAMA2
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生育指导
EX5del/wt
c.2045_2046delAG/wt
解决方案
EX5del/c.2045_2046delAG
• 可对所有疾病检测 • 结果包括大量临床意义不明突变，难以解释 • 科研为主，没有用于临床 • 可以用于PGD、胎儿基因组等用途 • 费用高，周期长
根据疾病类型不同设计不同的检测方案
1 单基因遗传病11大基因检测 400+疾病，1200+基因
单基因遗传病基因检测的意义
辅助诊断 指导治疗 风险评估 遗传咨询
分子机制
• DMD基因位于X染色体（Xp21.2），
• 基因全长2.22Mb，是人类最大的基因，包含79个外显子 • 编码区长11,334bp，编码Dystrophin蛋白，由3,777个
氨基酸组成。
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DMD基因捕获及测序
该病突变类型： -约60%缺失型， - 5%-10%由微重复所致， - 30-35%为点突变或框移突变，主要散发在整个DMD基因的编码区
患者
基因检测可以确定疾病和致病原因。
患者母亲
病例二、假肥大性肌营养不良症--DMD DMD MLPA结果：
怎么办？
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DMD背景简介
临床表现
• 首先影响骨盆带肌肉，以后累及肩胛带肌肉。患儿双侧腓 肠肌逐渐呈假性肥大，腱反射减弱或消失。
实验室检查
• 血中磷酸肌酸激酶（CK）浓度显著增高，肌电图和肌肉 活体组织检查。
EX5del/c.2045_2046delAG
自然怀孕+产前诊断 领养 供精/供卵 PGD单基因+产前诊断
准确的临床诊断，有利于寻找致病基因，指导下一胎生育。
参考文献: Guicheney P, et al.PCR based mutation screening of the laminin alpha2 chain gene (LAMA2): application to prenatal diagnosis and search for founder effects in congenital muscular dystrophy. J Med Genet. 1998 Mar;35(3):211-7.
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常见基因检测技术
方法
优点
Array-CGH， ➢检测精度高、准确性高 SNP Array ➢通量高
MLPA
➢同时检测缺失/重复 ➢一对引物检测多个位点
缺点
➢检测1M以上的缺失/重复 ➢依赖已有数据库，不能发现新变异 ➢基因SNP具有种族差异（假阴性）
➢检测已知突变 ➢基因SNP具有种族差异（假阴性）
EDTA或柠檬酸钠抗凝，充分颠倒混匀，避免血 液凝固，采集后如即刻寄送，室温（秋冬季）7 天内送达，炎热天气（春夏季）3天内送达，冰 袋/干冰运输最好。冻存外周血，需在-20℃保存， 保存时间不超过2年，反复冻融不超过5次，需冰 袋/干冰运输。
提取DNA后如即刻寄送，建议选择干冰运输； 对于冻存的DNA样本，-20℃保存不超过2年，反 复冻融不超过5次；不建议运送冻存DNA。
2 临床全外显子组检测内容
全外显子组测序
22,000多个基因 180,000多个exon
单基因病
2752个基因 4000多种疾病
主诉相关 12类疾病
其他
主诉无关的 偶然发现
ACMG推荐 报道的57个
基因
核心内容
携带者筛查
全外显子组测序检测意义及重要性
纠
Bartter 综合症？
SLC26A3(D652N) 先天性氯化物腹泻
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诊断思路
脑白质病变 肌肉疾病
继发性 原发性
缺氧 自身免疫性 感染 代谢性疾病 脑血管病 肿瘤 中毒性
遗传性脑白质病
肌营养不良 肌病 肌炎
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LAMA2： 父亲： p.Lys682LysfsX22,c.2045_2046delAG
Sanger验证
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定量PCR验证
对照 母亲 父亲 先证者 EX5存在缺失 34
➢ 血尿代谢筛查 正常，脂酰肉碱 正常，
➢ 极长链脂肪酸 正常。
➢ 头颅MRI提示白质异常，胼胝体、脑干正常 ➢ 脑电图正常 ➢ 肌电图提示肌源性损害
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家族史
其弟: • 足月，剖宫产，产时无窒息，出生时家长即觉患儿吸吮无力，吃奶慢，哭声
低弱，活动少，不会蹬被子，家长自觉患儿活动少 ，60天可竖头但不稳，3 月可逗笑，6月不能抬头， 9月不能独坐，康复治疗近1月觉好转。 • 查体：头围40cm，四肢肌力IV级，肌张力低，双侧膝反射、跟腱反射未引出， 颅神经检查未见异常，仰卧拉起时可竖头，俯卧时不能竖头 。 • 肌酶 AST:152 U/L，LDH-L755 U/L，LDH-1 113 U/L，CK 5354 U/L，CKMB 197 U/L。 • 肌电图提示肌源性损害 • 4月时MRI正常 • 头颅见白质异常， 胼胝体、脑干正常 • 肌肉见腓肠肌、 大腿内侧肌群异常信号
验证技术: PCR-Sanger 定量PCR LR-PCR
特点: 准确、专业、高通量、 高性价比
目标序列捕获高通量测序技术的优势
MLPA、 一代测序
目标序列捕 获+高通量
测序
不在芯片列表上的疾病？ 芯片无法检测的疾病？
病因不明的疾病？ 尚未发生的疾病？
更强大的检测手段？
全外显子组基因检测（WES）
单基因遗传病数目及检测机构
/statistics/entry /
7693 种
/sites /GeneTests/?db=GeneTests
全球基因检测实验室分布
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