50小时快速诊断新生儿遗传病[创新技巧]

生物通报道 美国儿童慈善医院（Children's Mercy Hospital）的研究人员首次应用全基因组信息来诊断危重婴儿。研究小组介绍了STAT-Seq这种全基因组测序方法，从血液样品到结果返回给医生，仅需50个小时。

STAT-Seq的原理验证研究发表在10月3日的《科学转化医学》杂志上，证明了在Illumina的HiSeq 2500系统上的测序（全基因组测序大约需要26个小时），再加上医院内部开发的自动化分析流水线，可在50小时内给出答案，预计花费13,500美元（包括住院费用和检测费用）。

在这项研究中，获得结果的实际时间大约是一周，因为测序是在Illumina英国公司完成的，数据需要在堪萨斯城和英国之间运输。当医院能够自己运行检测时，周转时间将是50个小时。此外，儿科基因组医学中心的主任Stephen Kingsmore表示，到今年年底，研究小组通过改进比对和变异检出，能够将周转时间缩短至36小时。

研究人员利用STAT-Seq步骤正确诊断了两个回顾性病例，一个患有Tay Sachs疾病，另一个患有Menkes疾病。他们还对五个未确诊新生儿中的四个进行了诊断。

对于一位患有严重癫痫的患者，仅仅1个小时的数据分析就确定了分子基础，而致病基因中的变异只是最近在两个无关的阿米什婴儿中报道过，也尚未收录在参考数据库中。最终，父母选择结束通气支持，患者死亡。尽管这个决定是在父母收到诊断结果之前作出的，但文章的第一作者、临床实验室主任Carol Saunders认为诊断对于父母仍然是有用的。

在一位患有严重皮肤病的患者中，研究小组在一个已知会导致致死皮肤病的基因中发现了一个新的de novo突变，但Saunders表示，他们需要更多证据。于是，研究小组正与其他小组合作，确定此变异是否真正致病。此患者也死亡。“这是这对父母的第一个孩子，很自然他们希望了解再次发生的风险。”

在第三个家庭中，研究人员认为他们可能鉴定出了一个全新的致病基因。这对父母生了两个心脏缺陷的婴儿，且有些内脏是在身体的错误一侧。最初的研究并没有发现任何已知的致病基因。但由于父母未患病，研究人员也对父母进行了测序，并试图发现父母杂合但子女共有的变异，他们在BCL9L基因中发现了两个变异。尽管之前并没有它作为致病基因的报道，但动物模型进一步支持了新的致病基因的鉴定。

对于第五个病例，他们未作出分子诊断。患者在五天后死亡，医生怀疑其患有线粒体疾病。对于这个病例，Saunders认为致病突变可能在他们的检测能力之外。她表示：“目前有许多重要的变异位于我们分析的区域之外，一些类型的变异也不能被这种技术很好地捕获。”她举了大的拷贝数变异和重复扩增的例子。

过去，基因组数据的正确阐释成为了一道难题，阻碍全基因组测序进入临床。对于STAT-Seq，研究小组开发的分析流水线扫清了主要障碍。他们开发的两个软件让大部分分析自动化。

其中一个名为SSAGA的工具提供了一个框架，让医生输入患者的临床表型，随后它列出与那种表型相关的候选致病基因列表，从而缩小了整个基因组的分析。目前，该程序拥有与591种遗传病相关的227个临床术语菜单，但它可以扩展，包含可导致遗传病的所有3,500个基因。

Kingsmore表示STAT-Seq最初将向NICU的患者提供，因为他们非常紧急。尽管13,500美元的费用并不低，但能节省几天时间或带来更有效的治疗，这可能会带来更大的经济效益，不过，Kingsmore表示经济性分析还没有开展。Kingsmore还谈到，STAT-Seq将更加简单，因为它在MiSeq上运行，只测序500个基因，而不是全基因组，且不需要富集步骤。（生物通 余亮）

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原文检索

Rapid Whole-Genome Sequencing for Genetic Disease Diagnosis in Neonatal Intensive Care Units

Sci Transl Med 3 October 2012: Vol. 4, Issue 154, p. 154ra135