光学基因组图谱技术揭示自闭症谱系障碍队列中新型结构变异的突破性发现

本研究通过光学基因组图谱(OGM)技术，在26名自闭症谱系障碍(ASD)患者中鉴定出1,593个新型结构变异(SVs)，其中114个在非亲属患者中重复出现，57个与已知基因区域重叠。研究人员通过Sanger测序验证了MAU2和ZFHX3基因的SVs，揭示了大规模基因组重排与神经发育障碍的关联，为ASD的分子诊断和靶向治疗提供了新思路。

　　

自闭症谱系障碍(ASD)是一种复杂的神经发育疾病，全球约1%儿童受其影响，表现为社交障碍和重复行为。尽管遗传因素贡献率达74-93%，但传统研究多聚焦单核苷酸多态性(SNPs)，对结构变异(SVs)的系统研究仍存在技术瓶颈。现有SV检测方法如微阵列杂交和短读长测序，难以捕捉大规模平衡性变异，而长读长测序又面临通量限制。这一领域亟需能够全面解析基因组结构变异的技术突破。

香港中文大学联合新界东医院联网的研究团队在《Computational and Structural Biotechnology Journal》发表重要成果。研究采用光学基因组图谱(OGM)技术，通过荧光标记和单分子成像，对26名中国汉族ASD患者血液样本进行全基因组SV扫描。关键技术包括：超高分子量DNA提取、DLE-1酶标记、Saphyr系统成像，以及基于hg38参考基因组的生物信息学分析。通过PCR和Sanger测序对候选SV进行验证，并利用Bionano Solve软件进行变异注释。

研究结果部分：

1. OGM揭示ASD队列中的新型SVs
   在99,424个原始SVs中，发现1,593个未见于285例正常对照数据库的新变异。分子长度N50达258.8 kbp，有效覆盖374.4X。114个SV在非亲属患者中重复出现，其中47个为缺失，36个插入，19个倒位和12个重复。染色体12携带最多新型SVs(14个)，而13、17、22和Y染色体未检出。

2. MAU2和ZFHX3基因SV验证
   在19p13.11区域发现964 bp的MAU2基因缺失(涉及外显子1和内含子1)，在4名男性患者中检出(占男性19%)。该基因编码黏连蛋白装载复合体组分，与Cornelia de Lange综合征相关。16q22.3区域的ZFHX3基因检出2,207 bp内含子缺失，在40%女性患者中出现。该转录因子调控Wnt和mTOR等神经发育通路，在自闭症患者中曾发现多种变异。

讨论指出，OGM技术克服了传统测序在重复区域的局限，首次系统描绘了ASD相关的大规模基因组重排图谱。MAU2和ZFHX3变异可能通过破坏染色质结构和神经分化通路参与ASD发病。值得注意的是，MAU2缺失均发生在男性患者，而ZFHX3变异在姐妹中同时出现，暗示性别特异性遗传模式。研究建立的ASD-SV数据库为后续研究提供宝贵资源，但需在更大队列中验证变异的致病性。

该研究开创性地将OGM技术应用于ASD遗传学研究，不仅证实了SV检测新方法的可靠性，更揭示了基因组三维结构变异在神经发育障碍中的重要作用。发现的候选基因为ASD分子分型和精准诊疗提供了新靶点，对理解ASD的遗传异质性具有里程碑意义。未来需结合单细胞测序和类器官模型，深入探究这些SV对神经发育的调控机制。