2024遗传性视网膜变性外显子组测序的分子诊断率.docx

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1、2024遗传性视网膜变性外显子组测序的分子诊断率遗传性视网膜变性是临床和遗传异质性疾病,其特征是视力逐渐恶化。本研究旨在评估外显子组测序（ES ）对未经选择的遗传性视网膜疾病 患者队列的诊断率。本回顾性研究纳入了 357例无亲缘关系的患者, 其被诊断为视网膜疾病，并进行了临床ESo根据ACMG指南对ES 变异进行过滤、优先排序和分类。个体临床诊断包括视杆视锥细胞营 养不良（60% ）、黄斑细胞营养不良（20% ）、视锥视杆细胞营养不 良（9% ）、视锥细胞营养不良（4% ）和其他表型（7% ）。大多数病 例（74% ）为单人，6%为一家三口。24%的病例获得分子诊断。6% 的病例检出两个致病性

2、变异，相位无法确定，因此潜在分子诊断率约 为30%o包括意义不明的变异（VUS ）在内，57%的病例报告了潜 在有意义的发现。在确认分子诊断的病例中，EYS. ABCA4. USH2A.KIZ. CERKL、DHDDS、PROM1、NR2E3、CNGB1、ABCC6、 PRPH2、RHO. PRPF31、PRPF8、SNRNP200、RP1、CHM. RPGR变异在不止一个患者中发现。本研究结果支持临床ES在遗传 异质性视网膜疾病诊断中的效用。研究背景视网膜疾病是一类临床和遗传异质性疾病。目前，已描述了 300多 个基因可引起非综合征性或综合征性视网膜变性,并且数量还在增加。 分子诊断对于临床

3、管理、预后评估很重要，更重要的是，遗传性视网 膜变性（IRD ）的治疗前景（如基因疗法）越来越广阔，包括最近FDA 批准 voretigene neparvovec-rzyl （ Luxturna ）用于 RPE65 基因 特异性Leber先天性黑日蒙（LCA ）,其他几种IRD基因疗法相关临 床试验正在进行中。在未来几年内，我们可能会看到基因特异性疗法 和视网膜疾病治疗的快速扩展。鉴于此，确定视网膜营养不良患者分 子诊断的紧迫性对于个体化医疗、患者管理和预防视力丧失至关重要。许多既往用于检测引起IRD的遗传变异的方法，如Sanger测序、聚 合酶链式反应（PCR ）或基于阵列的方法，依赖于对

4、已知是疾病致病 因素的少数基因（基因panel ）或变异进行靶向测序。这些方法针对 特定基因/变异，通量和分子诊断率较低。随着基于二代测序（NGS ） 的方法的出现，以高通量方式分析整个人类基因组中的数百万个变异 成为可能。这彻底改变了疾病相关变异的检测，并迅速扩展了我们对 人类疾病（包括IRD ）分子原因的了解以及识别疾病特定分子原因的 能力。鉴于视网膜疾病的高度异质性，基于NGS的方法（如靶向panel或 外显子组测序（ES）是鉴定与该疾病表型相关的潜在分子变异的理 想选择。ES靶向捕获或虚拟panel能够识别已知与视网膜疾病相关的 罕见特定基因变异。目前，对于IRD ,靶向panel和E

5、S检测全球实验室都常规使用，每 种检测都有其优点和局限性。靶向Panel通常具有更好的整体覆盖率, 但缺乏检测特定panel中未包含的基因变异的能力。ES的好处是可以 同时分析基因组的几乎所有编码区。然而，ES仅限于较多基因的编 码外显子和少数剪切位点碱基，无法检测通常包含于特定靶向panel 的深度内含子变异。此外，捕获对于几个区域（包括感兴趣的基因） 可能不是最佳的。尽管靶向panel和ES有各自的优点和局限性，但 总体结果似乎相似，在大型队列研究中，通常在50%的病例中发现 潜在有意义的分子发现。在这些研究中，基于靶向panel的检测被用 于很大一部分患者或整个队列，导致相比ES对该方法

6、略有偏倚。此 外，在许多已发表的研究中，缺乏对用于确定阳性分子诊断的标准的 描述，只有少数研究使用标准化变异分类指标或特定证据将这些变异 分类为致病性或可能致病性，或确认所识别的变异只是在他们的检测 中鉴定出的罕见良性变异。本研究分析了 357例连续的视网膜疾病患者的临床实验室ES结 果。这些患者就诊于哥伦比亚大学欧文医学中心（CUIMC）眼科诊所, 并在CUIMC个体化基因组医学实验室进行了临床ES检测。基于美国 医学遗传学和基因组学学会（ACMG ）的变异解读指南，对在这些患 者中发现的变异进行了整理和解读。研究结果人口统计特征本研究纳入了 2012年至2018年在我们实验室检测的357例

7、连 续的无亲缘关系的视网膜变性先证者。大多数ES样本作为单人提交(73.6% z 263/357 )o 包括父母双方的一家三口占 6.2%( 22/357 ),包括父母一方的二人占106% ( 38/357 ) o 一部分二人病例后续提交了额外的患病或未患病的非父母一级或二级亲属样本，以确定遗传或阐明报告的结果。其余病例(34/357 ; 9.5% )提交了患病或未患病的非父母一级亲属样本，主要为先证者的兄弟姐妹或子女(图1A )。A22,6%72, 20%TrioB13,4%27,7%Proband (singleton)Proband & family members72, 20%213,

8、60%Rod-cone dystrophy Macular dystrophy Cone-rod dystrophy Cone dystrophy Other cases263, 74%Molecular DiagnosisLikely Molecular DiagnosisPossible Molecular DiagnosisCarriersNegativeC84, 24%132, 37%22,6%21, JFigure 1. (A) Samples sent for clinical ES testing, (B) phenotypes seen in the cohort, (C) c

9、ategorization of ES results.在357例先证者中，182例(50.9% )为男性，175例(49.1%)为 女性。检测时患者的年龄从3个月到92岁不等，中位年龄为52.5岁。大多数病例的临床诊断为视杆视锥细胞营养不良(213/357 ;59.6% ),其次是黄斑营养不良( 72/357 ; 20.2% )、视锥视杆细胞 营养不良(32/357 ; 9.0% )、“其他”(27/357 ; 7.5% )和视锥细 胞营养不良( 13/357; 3.6%)(图1B)。队列选择具有固定基因特异性表型的患者进行了候选基因检测。例如，为了排 除特征性疾病，如X连锁视网膜劈裂、X连

10、锁眼白化病、X连锁视网 膜色素变性、X连锁无脉络膜症、先天性静止性夜盲症、增强蓝视锥 细胞综合征、视杆细胞单色视、RPE65或LRAT或CRBI相关早发性 视网膜营养不良、Bietti结晶样营养不良、视锥细胞营养不良伴超正 常视杆细胞、回旋状萎缩、MAK1相关RPs迟发性视网膜变性 （L-ORD ） BEST1s Doyne蜂窝状视网膜营养不良、家族性显性玻 璃膜疣、母系遗传性糖尿病伴耳聋（MlDD ）、脉络膜炎和Stargardt 病1型。其他表型可能由IRD基因变异引起的病例被送去进行ES0ES检测结果基于ES结果，将病例分为四类。（1 ）有匹配临床表型的常染色体显 性遗传（AD ）疾病基

11、因存在一个致病性或可能致病性变异，X连锁 （XL ）疾病基因存在一个致病性或可能致病性变异，为半合子或纯合 子状态，或常染色体隐性遗传（AR ）疾病基因存在双等位基因致病性 或可能致病性变异，被归为分子诊断。（2 ）识别了两个解释表型的 致病性或可能致病性变异，相位无法确定（无法确定这两个变异是在 同一个等位基因上还是在不同的等位基因上），被归为疑似分子诊 断3炽别了 AR疾病基因两个杂合变异相位无法确定两个VUS 或一个致病性/可能致病性变异加一个VUS变异）,或识别了 AD或 XL基因VUS ,被归为可能分子诊断。（4 ）未发现可能解释临床表 型的变异，被归为阴性。23.5%的病例（84/

12、357 ）被归为分子诊断（图1C;表1 ）。6.2%的 病例（22/357 ）被归为疑似分子诊断，27.4% （ 98/357 ）的病例被 归为可能分子诊断。132/357 （ 37% ）的病例被归为阴性，没有可能 解释临床发现的变异。在其余21例（5.9% ）中，识别了单个常染色 体隐性遗传病相关基因致病性或可能致病性变异，或在女性中发现了 单个X连锁变异。在这些情况下，我们不能排除ES无法检测到的第 二种变异的存在，例如深度内含子变异或CNV。总之，在204例 （57.1% ）病例中发现了具有临床意义或潜在临床意义的分子发现, 132例（37% ）病例被归为阴性，21例（5.9% ）病例存

13、在单个常染 色体隐性遗传病有临床意义的变异（携带者）。PhenotypeMolecular diagnoses (%)Likely molecular diagnoses (%)Potentially clinically significant findings (%)Rod-cone53 (63.1%)13 (59.1%)55 (56.12%)Macular dystrophy16(19.3%)6 (27.3%)19(19.2%)Cone-rod6 (7.2%)3(13.6%)12(12.1%)Cone dystrophy3 (3.6%)0(0%)4 (4.0%)Other6 (7.2%)

14、0(0%)8(8.1%)Ibtal842298Table 1. Molecular diagnosis and likely molecular diagnosis in our cohort. 表1在进行ES的357例病例中，总共报告了 362个变异。根据 ACMG/AMP变异解读指南，在这362个变异中，209个（57.7%） 被归类为致病性或可能致病性，153个（42.2% ）被归类为临床意义 未明（VUS）o分子诊断病例 在84例分子诊断病例中，阳性率最高的是临床诊断为视杆视锥细胞 营养不良的病例，其次是黄斑营养不良、视锥视杆细胞营养不良和视 锥细胞营养不良（表1 ）。6例被归类为其他

15、表型，包括眼白化病、 CACNA1F相关疾病各1例，无脉络膜症和弹力纤维性假黄瘤各2例。仅先证者病例占分子诊断病例的大多数（67/84 ; 79.7% ） o在其余 病例中，8例为一家三口，9例为二人。在84例解决的病例中，40 例（47.6% ）为常染色体隐性遗传病纯合或复合杂合变异，33例（39.28% ）为常染色体显性遗传病杂合变异，11例（13.0% ）携带X 连锁变异，为半合子状态。在多个独立分子诊断病例中识别了几个基因，变异最常见于RPGRs PRPH2和RHo （见表2） 0识别的9个RPGR变异存在于富含 GA的ORFI5（外显子15）,在我们的ES平台中序列覆盖率较差。除了一例病例外，对所有其他RPGR ORF 15变异阳性病例使用基于 扩增子的NGS方法证实了 ORFl 5变异。GeneNo. of casesInheritancePheIIotyPe associationRPGR9X-IinkedCone-Rod Dystrophy, Macular Degeneration, Retinitis PigmentosaPRPH26AD, ARLeber Congenital Amaurosis, Macular Dystrophy, Retinitis Pigmentosa, Choroidal DystrophyRHO5A