全基因组检测与遗传病筛查课件

1、全基因组检测与遗传病筛查1 全基因组检测与遗传病筛查全基因组检测与遗传病筛查 Whole genome： Approach to the Milestone in Genetic Disease Scan 盐城 2014-09-2 全基因组检测与遗传病筛查2 全基因组平台全基因组平台人类人类3.63.6万基因全部测出万基因全部测出 不是人类疾病基因全部测出不是人类疾病基因全部测出 l全基因组测序（HiSeq X10）是 探索并掌握个人遗传组成的最 有效手段， l检测DNA里包含的所有变异， 包括发生在编码区的小范围突 变，也包括用全外显子组测序 等方法检测不到的某些重要的 非编码区变异以及结构

2、变异。 l数据结果不太稳定，精度好 l检测后不知所措：不知道该用 什么措施去认识，分类和治疗 l染色体全基因组芯片 Chromosomal Microarray Analysis (CMA) l稳定的检测所有的染色体结构 变异和部分已知突变 l数据结果比较稳定，分辨率差 l检测后有较成熟的软件分析和 重现性，有FDA批准 全基因组检测与遗传病筛查3 人体遗传变异两种领域 l种系变异生物界 germline variants l出现在各种罕见或常见的 遗传疾病中 l基因异常出现频率占总基 因1/万 l体细胞变异-肿瘤界 somatic variants l体细胞变异则是癌症和遗 传病发生的主要原

3、因 l基因异常出现频率： 癌症基因占总基因1/100（ 300:30000）； 遗传病基因占总基因3/万 全基因组检测与遗传病筛查4 检测遗传学变异检测遗传学变异-两种主流技术平台两种主流技术平台 l基因测序平台检测碱基 突变 l一代测序 l二代高通量测序（产前项目 cFDA通过） l全基因组测序 都有仪器数据分析系统 但报告软件系统没有建立 l染色体芯片分析-检测结 构改变CNV（FDA通过） laCGH 比较基因组杂交 l全基因组CMA： aCGH+SNP l全基因组CytoScan HD l全基因组OncoScan 都有仪器数据分析系统 仪器外报告软件云服务已在建立 全基因组检测与遗传病

4、筛查5 全基因组测序：全基因组测序：HiSeq x 10-10HiSeq x 10-10台测序仪组和服务器台测序仪组和服务器 全基因组检测与遗传病筛查6 GeneChipGeneChip系统系统 :是由高密度GeneChip芯片和试剂，杂交、扫描仪器，数据处理和分 析工具组成检测平台，世界上第一种经欧盟和美国FDA审批的体外诊断的芯片系统。 全基因组检测与遗传病筛查7 片面：片面： 全基因组和高深度测序，才能真正解析基因变异对疾病的影响并全基因组和高深度测序，才能真正解析基因变异对疾病的影响并 更好地开发靶向治疗药物，实现个体化医疗。更好地开发靶向治疗药物，实现个体化医疗。 l全基因组测序缺乏

5、重复性 lHiSeq X Ten是Illumina于2014年推出的最新 测序系统，工厂规模的测序系统，实现了 Illumina测序仪迄今为止最高的测序通量和最 低的测序成本。HiSeq X Ten系统由10台超高 通量测序仪HiSeq X组成，测序读长为 2150bp，单台仪器每次运行可产出高达 1.8Tb的数据，运行时间在三天以内，10台仪 器同时运行时，每周至少可完成320个人类基 因组测序（以30覆盖度计算）， l千年基因的HiSeq X Ten测序实验在CLIA（ Clinical Laboratory Improvement Amendments）及IGN（Illumina Gen

6、ome Network）认证的基因组学实验室开展，其中 CLIA是国际公认的提供临床测序服务的最高 认证，亚太区仅千年基因总部Macrogen及 Takara Bio两个机构通过认证（药明康德仅 PGM通过CLIA认证） l高通量测序缺乏稳定性 lIllumina2011年推出MiSeq，实现1000bp读长 ，获得高通量最精确的测序，但是科研思维 贻害公司（只有枪，至今未见生产子弹，需 客户科研自造） lThermo-LifeTech 2010年推出PGM，以后推 出PROTON,时间快，灵活应用于临床，有少 数子弹供应（CancerPanel，inherit Panel， BRCA1/2，

7、传染病） l高通量测序都遇到政策阻碍，技术本身缺点 文库制作繁琐，质控难 没有规范测序深度， 多次PCR环节，不断放大系统内产物误差 软件自设计自主过滤导致不确定数据采集 全基因组检测与遗传病筛查8 千年基因千年基因HiSeq X TenHiSeq X Ten测序结果展示测序结果展示 注：注：医学临床要求长医学临床要求长readread测序深度至少测序深度至少80X80X 样本名称样本名称Sample R1 Q30 (%)91.0 R2 Q30 (%)85.2 Avg. Q30 (%)88.1 read长度（bp）150 总reads数目875,493,626 总碱基数目（Mb）131,324

8、 平均测序深度（X）45.9 参考基因组长度（Mb）2,858 去除duplicate后可比对reads数目733,598,826 去除duplicate后可比对reads比例91.8% 测序深度大于1X的参考基因组覆盖率99.3% 测序深度大于5X的参考基因组覆盖率99.0% 测序深度大于10X的参考基因组覆盖率98.5% 全基因组检测与遗传病筛查9 为什莫目前高通量和全基因组测序还不稳定？为什莫目前高通量和全基因组测序还不稳定？ lQ30每下降10%，数据过滤时将有约20%的reads被滤掉，意味着75%的Q30将比 85%的Q30少20%的可用数据，而致病变异很可能也同时被过滤掉了， l

9、边合成边测序时第二条read的碱基质量一般会低于第一条read l由于测序试剂、实验操作和GC bias等因素影响，所有待测区域的覆盖深度并 不完全一致。尤其是高GC含量的区域，由于测序偏好性的存在一般覆盖深度 会低于其他区域。 lPCR扩增不可避免引入的完全一致的DNA片段，duplicate reads所占比例的高 低主要取决于实验人员操作的熟练程度。由于这部分数据对后期的变异分析 没有意义，因此会在分析前过滤去除。 全基因组检测与遗传病筛查10 Chromosomal Microarray Analysis (CMA) Chromosomal Microarray Analysis (C

10、MA) 平台分类平台分类 全基因组检测与遗传病筛查11 十余年来，生物界基因组引领十余年来，生物界基因组引领-从微观走向基因组从微观走向基因组 l基于胚系突变的学科进展细胞分子生物学，分 子遗传学，医学遗传学，基因组学，癌症基因组 学（TCGA）, 药物基因组学，转化医学，个体化 靶向治疗. l基于胚系突变的技术进步-核型分析，PCR技术 ，FISH, 定量PCR，SNP（GWAS），LOH, 片段分析 ，基因测序（一代，二代） 全基因组检测与遗传病筛查12 全基因组芯片全基因组芯片从染色体宏观走向基因从染色体宏观走向基因 微观改变微观改变 l更适应解决体细胞个体化治疗分子病理技术 lCNVC

11、NV，突变，突变，FISH, FISH, 表达谱，甲基化，微卫星表达谱，甲基化，微卫星- - -涵盖体细胞染色体病涵盖体细胞染色体病 全基因组检测与遗传病筛查13 Mayo clinic pathologist Dr. Pandita l新的认识：肿瘤启动突变来自于 CNV (C class)和序列突变（M class） l实体瘤主要由CNV启动，不是突变 l强调全基因组CNV分析在临床预测 ，预报和诊断方面的重要性。 l下一代测序技术目前对临床病理最 常见的低丰度CNV，中心拷贝杂合 子缺失nlLOH，纯合子缺失和亚克 隆进展部分细胞形成少量的mosaic 等检测能力不足 ltumors c

12、an be classified in those driven by either mutations (M class) or copy number aberrations (C class). C class tumors noted that predictive copy number changes are more frequent than predictive somatic mutation changes in solid tumor samples. lThese results seem to indicate that there is some risk to

13、limiting tumor profiling to somatic mutations, and emphasize the importance of whole genome copy number analysis in identifying clinically relevant prognostic and predictive markers. lNext generation sequencing technologies have limited ability to detect clinically relevant lower level amplification

14、s, copy neutral loss of heterozygosity, and homozygous deletions, even at significant depth of coverage. 全基因组检测与遗传病筛查14 Copy Number Tumors Revealed l2 solid tumor classes- M class (mutation driven) and C class (copy number driven) lNature Paper : Patients with CN versus SM lOvarian 100% CN, 0% SM lB

15、reast- 90% CN, 20% SM lLung SQ -85% CN, 25% SM lHead 2O)(ql1.2;pl1.2)并有孤独症症状和癫痫症状的同卵双 生兄弟，然而DNA测序并未发现相应的突变，并且关联和连锁分析结果均为阴性。由此 得出结论，KIAA0442基因未必是孤独症的易感基因1 。Kalscheuer等(2007)也报道了 3名在KIAA0442基因(7ql1.2)有新生平衡易位的精神疾病患者。但是，并未观察到这 些患者有孤独症的特征。 l 全基因组检测与遗传病筛查60 Autism Autism 孤独症谱系孤独症谱系-3/4的患者伴有明显的精神 发育迟滞 l1.3

16、 AUTS3 位于l3号染色体的长臂(13q14)区域。Ritvo等(1988)报道了1例患有视网膜母细胞瘤的 孤独症患者有l3ql2至13q14的缺失。Smith等(2002)对散发的外耳道损伤所致语言障碍的孤独症患 者的研究中发现13q有缺失，推测断裂点位于13ql3.2与13q14.1之间。外周血染色体分析发现，缺 失的l3号染色体来自父亲。 l1.4 AUTS4 位于15号染包体的长臂(15ql1)区域。Baker等(1994)报道了两名孤独症患者 15qllql3有重复，且来源于母亲。Cook等(1997)也报道了两名孤独症儿童有源自母亲的l q1l ql3区域的重复，微卫星与甲基化

17、分析发现未受累母亲的15qll q13重复源于其父，且第3代未受 累个体均无此重复。他指出，此家系中的发现表明了父系来源的15qllql3重复的重要性。父系遗 传表型正常，而母系遗传则表现出孤独症或非典型性的孤独症。作者发现孤独症患者l5qllq13区 域细胞水平可见的异常比例小于3 ，因此基因突变的可能性较大，在显微镜下则不能够发现异常。 Filipek等(2003)发现了两名孤独症患儿有15qllql3的倒置重复，两人均无围产期异常，脑电图 与MRI扫描也正常，但均表现为有轻度运动迟滞、嗜睡、严重肌张力减退、中度乳酸性酸中毒。肌 线粒体酶测定发现有明显的脯氨酸过多，局部性呼吸链休克。由此推

18、测此基因可能影响线粒体的功 能。Shao等(2003)运用新的统计学方法对22l例孤独症患者进行了亚型分析，在15alql3区域内， 使得由传统方法所得LOD值由1.4 增加到4.7l，且发现y-氨基丁酸受体p-3(GABRB3)基因位于此区域 。Bonati等(2005)报道了一名孤独症男性病洌，生后肥胖，小脑畸形，染色体组型分型和荧光素原 位杂交分析发现l q远端区域有一个额外拷贝换位到15p，形成15q25.2一qter三倍体，并得出1jq可 能决定一些特异性表型的推论 。 l 全基因组检测与遗传病筛查61 Autism Autism 孤独症谱系孤独症谱系-言语，兴趣，行为障碍 l1.5

19、 AUTS5 位于l5号染色体的长臂(2q)区域。Buxbaum 等(2001)对95个有两个或两个以上孤独 症患者的家系进行了研究，在2q区域得到最大多点遗传异质性LOD值(maximum multipoint bet erogeneitylod score，HLOD为1.96，最大多点非参数连锁值(muhipoint nonparametric linkage ，NPI )为2.39，当对其中49个严格符合孤独症诊断标准的家系进行分析时，HLOD值增至2.99，NI I 增至3.32 。国际分子遗传学孤独症研究协会(2001)对152个孤独症同胞对家系进行连锁分析，在 D2S2l88处得到

20、最大多点I OD值为3.74.采用严格孤独症诊断标准的同胞的最大多点IX)1)值增大至 4.80，进一步确定了与孤独症相的连锁。 l1.6 AU FS6 位于l7号染色体的长臂(17(1l1)区域：国际孤独症分子遗传研究协会(2001)也确 定了孤独症另一个连锁位点l7(1儿，并在Sl C6A4基因中的HT I、INT2得到的多点I OI)值为2.34 。Yonan等(2003)对345个患病同胞对的分析结果显示孤独症与17、5、l1、4、8号染色体均有连锁 ，其中最重要的为l7q1l区域，此处D17S1800得到MI S为2.83，且接近SI C6A4基因 。Sutcliffe等 (2005

21、)用17号染色体上的标记对340个有一名孤独症并且至少还有另一名孤独症或孤独症谱系疾病 患者的家系进行研究，发现l7ql1.2与孤独症连锁，在D17S1800得到I 0I)值(隐性遗传方式)为5.44 ，而只用其中男性受累的189个家系分析时，此值增至7.86;非参数LOD值由4.88增至5.1。 l1.7 AU FS7 位于l7号染色体的长臂(17q21)区域。Cantor等(2005)用l7号染色体上的标记对 6 个(其中48个只有男性患者)孤独症家系的患病同胞对进行研究，发现l7q21 与孤独症有连锁，在 D17S2180处得到的最大LOD值为4.1。 l 全基因组检测与遗传病筛查62

22、Autism Autism 孤独症谱系孤独症谱系-智力落后 l1.8 AUTS8 位于3号染色体的长臂(35一q27)区域。Auranen等(2002)在对38个芬兰孤独症家系的研 究中发现1/3先证者的直系亲属有艾斯伯格综合征或进行性吞咽困难。在对其中19个只有孤独症患 者的家系的研究中发现了3q25一q27与孤独症的连锁。在D3S3037处得到的最大两点LOD值为3.16， 另外包含艾斯伯格综合征的l8个家系的I 0D值为4.3l。 ll.9 AUTS9 位于7号染色体的长臂(7q31)区域。国际孤独症分子遗传学研究协会(1998)对87个 患病同胞对和12个非患病同胞对共99个家系进行了

23、研究，在6条染色体同时得到了多个最大L0D值 1的区域，其中7q3l一(t34最为明显。只用其中的87个患病同胞对进行分析时，在D7S53O和D7S684 区域得到最大I OD值为2.53 。Lamb等(2005)在对219个受累同胞对的研究中发现了7q上的两个连锁 位点，分别为D7S477和D7$530与D7S640之间的区域。D7$530多点连锁分析最大I.OD值为2.31;又增 加了145个男性同胞对后，L0D值在D7S480与D7S530区域增至2.55。这提示基因印记在孤独症的发生 中有重要作用 。Trikalinos等(2006)对9项孤独症或孤独症谱系疾病基因组扫描研究做了荟萃分

24、析 ，得出7q22一q32与孤独症有明显连锁。 l1.10 AUTS1l 位于l号染色体的长臂(1q24)区域。Buxhaum 等(2004)对62个至少有两名孤独症 或孤独症谱系疾病患者的家系进行了研究，家系的选择依据患者是否有强迫观念与行为。研究发现 1q24.2与孤独症有连锁，在D1S1 65l处的多点I OI)值为3.O6，两点非参数LOI)值为3.21.连锁位点 位于I)1$547与D1$346之间 。Barlett等(2005)用后验概率连锁(posterior probability linkage PPI )也得出l(t23一q24区域与孤独症有明显连锁 。 l 全基因组检测与

25、遗传病筛查63 Autism Autism 孤独症谱系孤独症谱系美国美国患病率在12。 l1.11 AUTsl0、l2 分别位于7号染色体的长臂(7q36)与2l号染色体的21pl3一q1l区域。Molly等 (2005)对34个除有一名孤独症患者外.还有孤独症或孤独症谱系疾病亲属、且二者均有退行性病 史的家系进行了金基因组分析，发现7q35一q36与孤独症有明显连锁，在I)7S483附近得到非参数I OD值为3.7，最大多点I OD 值为2.0。此外.此表型亚群与21p13一ql1也呈现连锁.在21pl3一ql1区 域的D21S1437位点非参数LOD值为3.0.最大多点LOD值为3. l1

26、.12 AUTSt3 位于l2号染色体的长臂(12q14)区域。Ma等(2007)在对有6 名孤独症患者的26个 家系的研究中12ql4.2与孤独症连锁，在rslt45442处得到多点非参数LOD值为3.O2。当用仅有男性 患者的家系分析时，LOD值增至4.5l，表明性别与患病之问存有特定关系。 l1.13 AUTS14 位于l6号染色体的短臂(16pl1.2)区域。Weiss等(2008)在对7j1个孤独症家系拷 贝数变异(copy nunJer variations CNV)研究中发现7个来自不同家系(Atlism Genetic Resource Exchange AGRE)的患儿有缺失

27、或重迭，其中丽个患儿的改变是遗传自父母。通过一系 列研究，最终将这个缺失和重迭区域定位于l 6pl1.2，并且发现1% 的孤独症.与此位点关联l、： 。Marshall等(2008)通过基因芯片技术在 127个孤独症谱系疾病家系中发现189(44 )个家系有277个 不平衡CNV，而这些CNV并没有出现在正常人中。虽然大部分CNV是遗传自患音父母，但其中27个为 新改变。4名忠哲在l6pl 1.2区域的CNV 在对照组未出现。 l1.14 AUTSI5位于7号染色体的长臂(7q35一q36)区域。Alarcon等一o 9年，对l 2个家系进行 了孤独症三个亚型的分类.包括：“说第一个字的年龄”

28、、“说 一句短语的年龄”、“承复与刻扳 行为”，并n进行了非参数多极连锁分析.结果显示“说第一个字的年龄”与7q35一q36相连锁.并认 为在孤独症“说第一个字的年龄” 全基因组检测与遗传病筛查64 Autism Autism 孤独症谱系孤独症谱系诊断主观（诊断主观（患病率34/万 -深圳高达1.32%。） l、“说第一句短语的年龄”与7 c1牛f1连锁 “。后来征2005年又增加丁样本最，仍然重复出了 上述结果。 l1.1 5 AU ISX1 位于X染包体的短臂(Xpl 3)区域。Auranen等(2002)对38个芬兰孤独症潞系疾 病家系进行了两阶段基因组扫描，发现了多个连锁位点.包括(1

29、、3q、7q、Xt。其中最大多点I O1)值：DXS7132附近，为2.75。一 Shao等(2002)进行的孤独症两阶段基因组扫描同样得到多个易 感位 篡，分别在2、r、7、1j、19千11 X染色 。其I X染色体I1)XS6789位点的懿夫多点I)I) 人i 2.0 。，1.1 6 AUTSX2 位于 染包 的题臂(Xp22.23)区域。 Fomas等(1999)报道了8名在 Xp22.23处何缺失的女性，其中有3人表现为孤独症。怍酱提出了一系列假说，包括：X染色怍钝化 、单倍制量不足以及镶嵌现象，用以解释为什么只有某些女性的单条染色体缺失会表现出孤独症。 l1.17 AUTSX3 位于

30、X染色体的长臂的Xq28区域。I aIll等(2000)和Carney等(2003)分别在孤独 症病例中发现了MECP2基因的突变，此基因位于Xq28处L”“ 。其中，Carney等(2003)在69名女 性孤独症患者中发现了其中的2人有两个位于MECP2基因中的不同的新发突变。 l1.18 我们将全基因组关联分析(Whole GenomeAssociation Study)与DNA 混合分析(I) A pooling)两种方法相结合，对山东地区38家孤独症患者核心家系进行研究发现D7S5l3(7p21.3)与孤 独症相关联，此位点与孤独症的关联迄今在国内外均无报道，此发现有助于在其附近寻找孤

31、独症的 易感基因。上述方法对其他多基因遗传性疾病的研究，如：原发性高血压、精神分裂症等的研究同 样取得了好结果. 全基因组检测与遗传病筛查65 孤独症孤独症-全基因组芯片唯一适宜全基因组芯片唯一适宜 l孤独症易感基因 2q区域(A I、US5)，l7q区域 (AUTS6)，l7q3l区域(AUTS9) ，7q36区域(AUTS10)， 17q21 区域(AU FS7)，7q35一q36区 域(AU FS15)，Xp22.23区域 (AUTSX2)，Xql3区域 (AUTSX1)， 全基因组检测与遗传病筛查66 全基因组芯片的技术局限性全基因组芯片的技术局限性 l同源性平衡易位检测较差，主要在少

32、数淋巴瘤罕 稀少同源性平衡易位-进一步增高密度解决。 l点突变检测丰度仍然欠缺，主要在少数未知的罕 稀少突变发现较差配合基因测序解决。 全基因组检测与遗传病筛查67 MRMR儿童智力发育障碍儿童智力发育障碍出生即应检测基因出生即应检测基因 l有些先天性代谢异常病，例如苯丙酮尿症、同型胱氨酸尿症、枫糖尿症、组氨酸血症，半乳糖血症、先天性甲状腺 功能低下症（克汀病）等，若能在新生儿期作出诊断及时治疗，多数病儿智力可免受损害或病情得到控制 l苯丙酮尿症、克汀病生后3个月作出诊断及时治疗，多数智力可以恢复正常，超过6个月治疗，几乎 不可避免地智力受到损害，如果34岁以后再治疗，病孩的身体发育亦有困难，

33、难于治疗的程度， 智力障碍很严重。 l正常人的平均智商为100。当一个儿童的智商为100时表示智力正常，假如一个儿章的智商在70分以 下，他的智力就被称为“显著低于”平均水平（简化为“智商低于70分”）。智商低于70分的儿童 ，在100个同龄儿童中仅有两个。 l轻度MR多用智力测验，重度以上MR依靠行为评定量表，两种方法对同一例难于配合同时使用，导致 MR儿童智力发育障碍发病率如孤独症一样在2%-1/万之间 全基因组检测与遗传病筛查68 MRMR儿童智力发育障碍儿童智力发育障碍-发病率一般不超过2%。 l智力低下的发病原因，大致可分为单基因遗传病、多 基因遗传病、染色体异常及原因不明四种情况。

34、染色 体畸变引起的智力低下约占15%30%，单基因遗传 病引起的智力低下约占5%，由多基因遗传和环境因 素（神经系统感染，药物滥用，或脑损伤。 ）引起 的智力低下约占50%以上。 l单基因遗传病，遗传加CUL4B基因突变， 重度发病 l染色体异常，如唐氏综合征，其次如脆性X综合征 连锁遗传，男性发病，女性杂合子不完全显性轻度 发病 l多基因遗传 ，分为器官性和非器官性，加上环境因 素占所有MR的50% l27个非综合征型MR基因被确定,其中23种是X染色体 连锁致病基因,其余的4个基因中,RSS12、CRBN和 CC2D1A为常染色体隐性遗传基因,只有 CDKL3(cyclin-depende

35、nt kinase-like 3)是与非综合 征型MR相关的常染色体显性遗传基因, 全基因组检测与遗传病筛查69 智力低下的遗传成因智力低下的遗传成因-染色体畸变，单基因突变，多基因遗传 ，线粒体基因突变，新病因染色体端部的DNA排列发生异常重组 l染色体数目畸变-常染色体数目畸变和性染色 体数目畸变。 21三体综合征完全型核型为 47，XX(XY)+21、嵌合型核型为47， XX(XY)+21/46，XX(XY)和易位型核型为 46，XX(XY)，-14，+t(14q；21q)三种类型 。完全型21三体综合征病情严重，IQ值在20- 35之间，适应性行为存在严重缺陷。嵌合型 根据细胞异常克隆

36、所占比例大小，智力低下 的程度可有所不同，IQ值在35-70之间。易位 型虽然染色体总数正常，但少了一条正常的 14号染色体，多了一条由14和21号染色体长 臂组成的易位大染色体，实际上等于多了一 条21号染色体，其智力低下的程度类似于完 全型21三体综合征。除21三体综合征外，13 三体综合征、18三体综合征等C组、D组、E 组染色体数目增多都可引起严重的智力低下 ，且D组、E组染色体体积大，携带基因数目 多，增加一条会导致多发畸形，故患儿存活 时 l性染色体数目畸变是指人类的 性染色体数目异常引起，这类 病的共同特征是性发育不全或 智力发育障碍。如先天性卵巢 发育不全综合征(核型为45，X

37、 或46，XX/45，X)，先天性睾丸 发育不全综合征(核型为47， XXY或46，XY/47，XXY)，超 雌综合征(核型为47，XXX)，超 雄综合征(核型47，XYY)等等都 有轻度的智力低下、人格异常 等症状。 全基因组检测与遗传病筛查70 MRMR儿童智力发育障碍儿童智力发育障碍遗传方式遗传方式 l染色体结构畸变分为常染色体结构畸变 和性染色体结构畸变。 l猫叫综合征，为第五号常染色体短臂部分缺 失所致，核型为46，XX(XY)，del(5)(p15)。 IQ值在20左右，性染色体结构畸变核型可表 示为46，fraX(q27-q28)，影响大脑的皮质和 边缘系统发育，男性患病率1/1

38、250 l女性携带者有轻度智力低下;另先天性卵巢发 育不全综合征也可因染色体结构畸变引起， 核型有46，XXp-、46，XXq-等。 l倒位携带者和平衡易位携带者， 106对夫妻 中就有一方为携带者发生率为0.47% l单基因突变常染色体隐性遗传，苯丙酮尿症、半 乳糖血症、黑朦性白痴、精氨酸血症、粘多糖累积症 型、部分白化病等。 l常染色体显性遗传，慢性进行性舞蹈症、结节硬化症 、强直性肌萎缩等都有智力低下的特征。遗传性舞蹈 症常于30-45岁时缓慢起病，患者有大脑基底神经节 的变性，为进行性加重的舞蹈样不自主运动和智能障 碍。 lX连锁隐性遗传，自残综合征、眼脑肾综合征等 l)X连锁显性遗传

39、，口面指综合征、色素失禁症等有明 显的智力低下 l多基因遗传病受遗传和环境双重因素的影响，智力低 下的程度有很大不同，智商水平可在30-80之间， l线粒体基因突变，肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病，线粒 体肌病脑病伴乳酸中毒及脑卒中样发作综合征，慢性 进行性眼外肌麻痹、神经病伴共济失调和视网膜色素 变性等病智力低下。新病因染色体端部的DNA排列发 生异常重组 全基因组检测与遗传病筛查71 智力低下的再发风险智力低下的再发风险-群体发病率 l40岁以上正常人生育患儿的比例明显升高 (1 50-1 100) l智力低下平衡易位携带者患者的子女将有 50%的患病可能。 l单基因突变引起智力低下的再发风险-

40、常染色 体隐性遗传（ 隐性纯合子）再发风险是1/4表 型正常的子代是携带者的概率是2/3；一方患 病，另一方正常，子代再发风险是0，但都是 携带者；若夫妇一方患病，另一方是携带者 ，子代再发风险是1/2。 l(2)常染色体显性遗传杂合子，一方患病，子 代每胎的再发风险都是1/2;若夫妻双方都患病 ，子代的再发风险为3/4;夫妻都正常，子代再 发风险为0。但要注意不规则显性遗传及延迟 性显性遗传的情 l， lX连锁隐性遗传男性发病率高于女性，女性患 者都是隐性纯合子，男性患者是半合子。若 夫患病，妻正常，儿女再发风险是0，女儿都 是携带者；若夫正常，妻患病，儿子再发风 险是1，女儿都是携带者；若

41、夫正常，妻为杂 合子，儿子再发风险是1/2，女儿表型正常， 但有1/2的可能是携带者；若夫患病，妻为杂 合子，儿女再发风险都是1/2。 lX连锁显性遗传此类遗传方式的疾病女性发病 率高于男性，男患者的所有女儿都是患者， 儿子正常，女患者的儿女各有1/2的发病风 l多基因遗传病的再发风险比单基因病复杂， 群体发病率、亲属等级、已有患病人数、遗 传度、病情轻重等因素， l线粒体遗传病的主要特征为母系遗传，若父 患病，母正常，子女均正常；若父正常，母 患病，子女均有患病可能。 全基因组检测与遗传病筛查72 MR:MR:智力发育障碍类型和临床检查智力发育障碍类型和临床检查 l广义MR：自闭症型轻中重

42、l15q11.2 Angelman syndrome (Type 1) 智力和发育迟缓安格尔曼综合症，智力和发育迟缓，睡眠 障碍，癫痫发作,拍手,微笑 lAlpha thalassemia mental retardation (OS) 型地中海贫血精神发育迟滞综合征 l16p13.3Rubinstein-Taybi Syndrome鲁宾斯坦综合征:智力和运动发育迟缓,拇指与 lAutism，X-linked，susceptibility to，2 自闭症、X连锁、易感性相关 lX-linked mental retardation21 X连锁的精神发育迟滞21型 lX-linked ment

43、al retardation54/ lissencephaly / ambiguous genitalia X连锁的智力缺陷54型 、X连锁的无脑回伴随不明生殖器综合征、X连锁的婴儿性痉挛 lX-linked mental retardation30 X连锁的智力缺陷30型 lX-linked mental retardation with isolated growth hormone deficiency X连锁的智力缺陷伴 随单一性生长素缺乏征举例 全基因组检测与遗传病筛查73 医学遗传性疾病是医学临床疾病医学遗传性疾病是医学临床疾病 例：日本唐氏经验例：日本唐氏经验让病人及家庭获益让病

44、人及家庭获益 遗传学诊断遗传学诊断 l先证者临床检查 l家系和流调 l功能性指标初查 l细胞遗传学检查 l全基因组遗传谱芯片诊断（ FDA临床金标准） 临床诊治干预临床诊治干预 l一般化验检查， l影像和B超检查 l生化特检， l临床功能激发和兴奋实验 l病理诊断 l临床干预治疗 l临床家系干预方案 l建档，复查和随访 全基因组检测与遗传病筛查74 临床表现病因非常复杂临床表现病因非常复杂举例举例：X X连锁的智力缺陷伴随单一性生长素缺乏征连锁的智力缺陷伴随单一性生长素缺乏征 l按其病因，以及属于单一性生长激素缺乏或属于多种腺垂体激素缺乏分为： 1特发性GHD(IGHD)IGHD患儿往往有围生

45、期异常，包括早产、难产、小胎龄儿，严重窒息，发 绀及抽搐。1962年Bierch等发现横位、臀部、足先露等非头位胎位在IGHD患儿中高达62，而在正 常儿童中仅占4。用GHRH兴奋试验来鉴别IGHD患者颅内损伤的部位已得出明确结论：在IGHD中大 约23病变部位在垂体水平之上，而垂体本身只是失去了来自下丘脑的GHRH的刺激作用。近年来北 京协和医院应用CT扫描或磁共振影像(MRI)检查，发现绝大多数IGHD患者下丘脑垂体存在明确的异 常改变，主要有垂体柄断裂、垂体腺萎缩和异位后叶高信号。 2遗传性GHDGH基因位于第17号染色体长臂，含5个外显子和4个内含子，前者中有两个为GH基 因(GH-V

46、、GH-N)，另外3个为绒毛膜生长催乳素基因。多数家族性GHD为常染色体隐性遗传，少数为 常染色体显性或伴性遗传，可表现为单一性GH缺乏，或为多发性垂体激素缺乏。 (1)家族性单一性生长激素缺乏所致的GHD：本症较少见，占原发性GHD中510。按遗传方 式可将其分为三型见下表： A型单纯性GH缺乏，有正常的GH-V基因，但存在GH-N基因缺陷。A型患儿在宫内即有生长障 碍出生身长及体重均小。表现为严重生长停滞，具典型垂体型侏儒体态。智力正常，无其他垂体 功能缺陷。本病亦为家族性GHD中最先确定基因突变类型的遗传性侏儒症，患儿体内完全无GH，给 予外源性GH后会产生GH抗体而导致GH治疗无效。

47、B型患儿临床症状与A相似，其GH水平虽低，但仍可以用放免法测出。与A型不同是用外 源性GH治疗不产生抗体而有良效。近年研究发现基因突变亦在GH基因，其第4个内含子剪接位点有 GC或GT碱基转换，形成新的激活剪接位点，阅读框架转移，形成突变的GH蛋白，影响其稳定性 及生物活性。 全基因组检测与遗传病筛查75 临床表现病因非常复杂：临床表现病因非常复杂：X X连锁的智力缺陷伴随单一性生长素缺乏征连锁的智力缺陷伴随单一性生长素缺乏征 l型为常染色体显性传递，父母中有一人为侏懦，临床症状轻重不一。外源GH治疗亦不产生抗体 。近发现其GH基因内含子3剪接位点第6个碱基因TG转换而失活、导致突变的GH蛋白

48、产物。 型为男性患者，不同家系中症状可不全。有的可伴无丙球蛋白血症。本症基因突变性质不明 。 (2)家族性多种腺垂体激素所致的GHD；为近年从GH基因突变研究中区分出的新的侏儒类型。该 症大多系散发，也可以为常染色体或X染色体连锁遗传。为GH基因转录因子Pit-突变。Pit-蛋 白是垂体细胞生长发育和功能成熟重要的转录因子。Pit-结合靶基因启动子而激活靶基因的转录 。Pit-突变所致的GHD的临床表现多种多样。受累患者表现为GH完全缺乏，基础血PRL检测不到或 水平很低，血基础TSH水平可以为正常低限或降低或检侧不到，有些患者可以有明显的甲状腺功能 减退。所有的患者都没有促性腺素和促肾上腺皮

49、质激素的缺乏。 (3)GH不敏感综合征：主要有下列几种情况：对GH不敏感-GH受体病(Laron矮小症)或GH受体 数目减少(Pyg-mics矮小症)，GH受体后缺陷。患者血GH水平很高且有活性，血IGF-水平降低，外 源GH治疗无效，但用重组的人IGF-治疗有效；GH抗体致循环GH作用抑制；GH结构异常； IGF-合成障碍；抗IGF-抗体干扰IGF-的作用；IGF抵抗。 3先天性器质性GHD许多先天性发育畸形可导致GHD，如身材矮小的面裂患儿中，约13有完 全性或部分性GHD。孤立性上颌第二门齿缺乏也是轻型面裂，患者常伴有身材矮小。 4继发性GHDGHD可继发于下丘脑垂体疾病，如肿瘤、感染、

50、创伤、浸润性病变等，这些疾 病可直接损坏垂体，或损害下丘脑，或使垂体门脉系中断，在后两种情况下，下丘脑的促垂体激素 释放因子不能产生或不能到达腺垂体。长期应用较大剂量肾上腺皮质激素亦可抑制生长。 全基因组检测与遗传病筛查76 临床表现病因非常复杂：临床表现病因非常复杂：X X连锁的智力缺陷伴随单一性生长素缺乏征连锁的智力缺陷伴随单一性生长素缺乏征 l【临床表现与并发症】 大多数GHD患儿出生时身长体重一般正常，少数患者出生时身材较小。生长障碍大多在出生后1 2年内发生，但最早可在出生后4个月即出现，也有迟至10岁才起病者。起病后，生长的节律逐渐 变得缓慢，患者与同年龄正常儿童的差别逐渐显著，不

51、过生长并不完全停顿，而是以较缓慢的速度 进行。生长速度缓慢是GHD的重要临床特征。一般认为生长速度在3岁以下低于7cm年，3岁至青春 期小于45cm年，青春期小于556cm年者为生长缓慢，应做进一步的检查。GHD患儿的最终 身高与起病年龄及GH缺乏的程度有关，大多数完全性GHD患儿至成年时身高低于130cm。 皮肤往往较细致，皮下脂肪丰满，面颊亦较肥胖，使面部呈圆形，这是由于生长激素缺乏时脂 肪动员较少所致。身体各部分的比例较其年龄为幼稚，四肢略为短小一些，下颌骨亦相对较小一 般说来，体态还相对匀称。如同时有促性腺激素缺乏，则一直保持性幼稚状态。至青春期年龄，第 二性征不出现。喉头不发育，音调

52、高细。外生殖器发育不好，阴毛、腋毛不生长。乳房到青春发育 期仍不发育，月经来潮延迟或根本不来潮。睾丸未降或很小。只有单一性生长激素缺乏者往往到20 岁左右才有青春期第二性征出现。在用人生长激素治疗后，可发动或加速青春期的出现，可能是生 长激素加强了性器官对促性腺激素的反应之故。 【诊断与鉴别诊断】 1诊断 诊断GHD的目的在于确定是否为可治疗的身材矮小疾患。临床上鉴别身材矮小患者是矮 身材的正常儿童，还是GHD患儿有一定困难。身材比同种族、同地区、同性别和同年龄正常儿童 全基因组检测与遗传病筛查77 临床表现病因非常复杂：临床表现病因非常复杂：X X连锁的智力缺陷伴随单一性生长素缺乏征连锁的智

53、力缺陷伴随单一性生长素缺乏征 l身高均值低2SD(标准差)以下的儿童仍可能是正常的，有些原来身材正常的儿童突发生长停滞，虽 其身高尚未降至厨性别同年龄正常儿童身高均值一2SD以下，仍应尽早进行诊断性研究。 GHD的诊断主要依据其临床特点和GH轴分泌功能的测定。目前国际上常见的诊断准则为：身 高在同地区、同性别、同年龄正常儿童身高3SD以下者，应立即进行常规病因的筛选及垂体分泌 功能的检查；身高低于同性别、同年龄正常儿童身高2SD3SD之间者，作常规病因的筛选检 查；身高在同性别、同年龄正常儿童身高02SD之间者，观察生长速度至少6个月以后再决定 是否需做病因检查；生长速度低于同性别、同年龄正常

54、儿童第三百分位数者，不论其身高是否正 常，均应进行病因检查。 2鉴别诊断 (1)全身性疾病所致的矮小症：患者在儿童时期患有心、肝、肾、胃、肠等慢性疾病或各种慢 性感染，如结核病、血吸虫病、钩虫病等都可因生长发育障碍而致身材矮小。 (2)呆小症：此病系由于甲状腺先天性发育不全或缺乏某些甲状腺激素合成所必需的酶所致。 患儿除身材矮小外，常伴及智力低下。 (3)Turner综合征：为性染色体异常所致的女性分化异常表现为女性型，但第二性征不发育 ，身材短小，血浆生长激素不低，用生长激素治疗不起反应，核型检查(染色体分析)显示性染色体 为XO，可确定诊断。 (4)青春期延迟：生长发育较同龄儿童延迟，常到

55、1617岁以后才开始第二性征发育，智力正 常，无内分泌系统或慢性疾病依据。一旦开始发育，骨骼生长迅速，性成熟良好，最终身高可达正 常人标准。 全基因组检测与遗传病筛查78 临床表现病因非常复杂：临床表现病因非常复杂：X X连锁的智力缺陷伴随单一性生长素缺乏征连锁的智力缺陷伴随单一性生长素缺乏征 l二、检验诊断 生长激素缺乏症主要依据临床特点和血GH明显降低作出诊断，必要时进行GH兴奋试验以确定生 长激素缺乏的原因。 【一般检验项目】 主要包括血常规、尿常规及相关生化检查以了解全身基本情况。一般根据需要及重点怀疑的病 因选择必要的检查，如甲状腺功能检查、性腺功能检查。 【特殊检验项目】 1.血GHGH基础值5gL。单次GH测定诊断意义不大。GH测定是反映GH