Medical Genetics：PacBio HiFi测序揭示自闭症KCNC2基因突变

　　

100个孩子中就有1个患有自闭症，发病率很高，这群可爱的孩子有着天使般的面庞，却鲜有快乐。不聋，却充耳不闻；不盲，却视而不见；更多的时候独自坐在一旁，不开口说话。其实，他们患的是一种复杂的神经发育障碍疾病，30%的患者都与蛋白质编码的de novo 突变和大的拷贝数变异相关。目前，检测个体相关变异的一种方法是利用全新的基因组检测技术—PacBio HiFi 长度长测序技术，受到国内外多个科学家的青睐。

就在2022年02月，华盛顿大学医学院遗传学系Tychele N. Turner教授在Medical Genetics杂志上发表了一篇名为Germline mosaicism of a missense variant in KCNC2 in a multiplex family with autism and epilepsy characterized by long-read sequencing的文章，文中使用PacBio HiFi 长读长测序技术对自闭症患者家族的基因组进行表征，发现了KCNC2基因突变，该突变被定相到父本的染色体上。同时发现，相较于其他组织，该突变在脑中富集较多，尤其在丘脑GABA能神经元，KCNC2基因编码的蛋白与Kv3.2钾离子通道相关。作者在文中提及PacBio HiFi长读长测序在发现这个自闭症家庭的相关变异方面很有用，这几年来患者的病因一直是一个谜，这种技术一旦广泛应用，将在临床中带来巨大的好处，有助于针对自闭症癫痫等神经认知相关症状的女性提出新的治疗方法。

自闭症患者家族情况

文中的自闭症患者为25岁和23岁姐妹，均在儿童阶段被确诊为自闭症。同时结合临床表现为正常的父母和兄弟的基因组数据进行遗传分析。

图1 本次研究参与的家族情况

测序策略和结果

文中通过使用PacBio HiFi 长度长测序对家族中五个成员的基因组进行表征。发现了存在于两个女性自闭症患者而不存在其他人中的位于12号染色体上KCNC2基因的一个错义突变（导致第473个氨基酸从缬氨酸突变为丙氨酸）。

通过PacBio HiFi数据分析可将二倍体样本进行单体型（H1，haplotype 1和H2，haplotype 2）组装。KCNC2突变仅能在自闭症患者（PB.100.p1, PB.100.p2）中发现。作者使用Sanger数据进行确认，验证了这一发现。

图2 PacBio数据显示家族五人的基因组情况。二倍体定相的数据以及两位患者的KCNC2基因突变情况

图3 Sanger数据确认KCNC2突变只存在两名患者的基因组中

使用DeepVariant分析软件对PacBio HiFi数据进行进一步分析，在4880bp区域中根据鉴定出的SNV进行定相分析，发现了KCNC2 de novo突变。该突变与在两个自闭症患者中发现的突变位于同一条染色体上，结合家族成员的测序结果来看，可判断该突变遗传自父本。

图4 对PacBio数据进行定相分析揭示KCNC2 de novo 突变遗传自父本

文中作者对PacBio HiF测序技术给予了很高的肯定。其实，随着PacBio HiFi测序技术的不断发展，酶读长的进一步提升，更加精准而具有长读长的HiFi测序将能够在人类基因组的研究与发现中扮演更为重要的角色，在过去的一年中，我们也欣然看到基于这一技术，对肿瘤药物、遗传肾病、乳腺癌致病基因发现等有了更清晰的认识。想必在不久的将来，这一技术也将更为广泛的造福于人类医学的相关研究。

参考文献：Germline mosaicism of a missense variant in KCNC2 in a multiplex family with autism and epilepsy characterized by long-read sequencing

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