新华医院小儿心血管科分子遗传学检验技术的临床应用

分子遗传学检验技术的临床应用信息分析与报告解读检验策略与手段分子遗传学检验基础目录CONTENTS其他分子遗传学检验基础遗传病的分类遗传病的发病时间染色体病单基因病多因子病出生青春期成年受累个体数主要应用：单基因病1对等位基因控制，遵循孟德尔遗传规律；数量众多（7000+），遗传比例高；单个疾病发病率很低，又称罕见病、孤儿病;临床表现凶险；不一定有家族史（隐性遗传，新生变异）单基因病累及人体各个系统常见单基因病伴Y染色体伴X染色体隐性伴X染色体显性常染色体隐性常染色体显性心血管系统（213个基因）：家族性肥厚型心肌病扩张型心肌病限制型心肌病左室心肌致密化不全心律失常性右心室发育不良Brugadasyndrome长/短QT综合症……染色体、基因与变异杂合纯合复合杂合：变异位置遗传方式：AD常染色体显性遗传（AD）：杂合变异即可导致发病遗传方式：AR常染色体隐性遗传（AR）：纯合或复合杂合变异即可能导致发病遗传方式：XRX连锁隐性遗传（XR）：半合子变异导致发病分子诊断单基因病致病基因临床表型扩张型肌病？肥厚型心肌病？长QT综合症？……HGMD收录变异趋势图截至2016-06-30Phenotypes:18,452Genes:7,473Disease-CausingMutation:161,626遗传物质基因

DNA染色体生物遗传信息的载体细胞核中载有遗传信息（基因）的物质线性排列于染色体特定遗传效应的DNA片段调节转录活动增强子尾部区结构基因转录单位非编码区调控区外显子：具有编码意义内含子：无编码意义前导区启动子终止子mRNA裂解信号回文结构编码区非编码区非编码区与RNA聚酶结合位点启动子终止子编码区上游编码区上游基因的功能-基因表达基因中遗传信息经过转录和翻译转变成具有生物活性的蛋白质，决定生物性状的的过程概念过程转录：翻译：DNA为模板合成RNA过程mRNA为模板指导蛋白质合成过程DNARNA蛋白质转录逆转录翻译复制复制基因序列…ATTAACCGTAAGATGTTACCAACTTTAACCGGAATTAACCCTGTCCTTAACCAGTTAACCATACCAATATAGc.11号外显子2号外显子c.30c.31c.31-2ATGp.1c.:核苷酸p.:氨基酸3个核苷酸（密码子）编码一个氨基酸绿色：外显子红色：内含子起始密码子：ATG终止密码子：TAG，TAA，TGA组成DNA的堿基有腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C）及胸腺嘧啶（T）p.5TTATAG密码子与氨基酸第一个碱基(5'端）第二个碱基第三个碱基

(3'端）TCAGT苯丙氨酸Phe丝氨酸Ser酪氨酸Tyr半胱氨酸CysT苯丙氨酸Phe丝氨酸Ser酪氨酸Tyr半胱氨酸CysC亮氨酸Leu丝氨酸Ser终止密码子终止密码子A亮氨酸Leu丝氨酸Ser终止密码子色氨酸TrpGC亮氨酸Leu脯氨酸Pro组氨酸His精氨酸ArgT亮氨酸Leu脯氨酸Pro组氨酸His精氨酸ArgC亮氨酸Leu脯氨酸Pro谷氨酰胺Gln精氨酸ArgA亮氨酸Leu脯氨酸Pro谷氨酰胺Gln精氨酸ArgGA异亮氨酸Ile苏氨酸Thr天冬酰胺Asn丝氨酸SerT异亮氨酸Ile苏氨酸Thr天冬酰胺Asn丝氨酸SerC异亮氨酸Ile苏氨酸Thr赖氨酸Lys精氨酸ArgA甲硫氨酸Met(起始)苏氨酸Thr赖氨酸Lys精氨酸ArgGG缬氨酸Val丙氨酸Ala天冬酰胺Asn甘氨酸GlyT缬氨酸Val丙氨酸Ala天冬酰胺Asn甘氨酸GlyC缬氨酸Val丙氨酸Ala谷氨酸Glu甘氨酸GlyA缬氨酸Val丙氨酸Ala谷氨酸Glu甘氨酸GlyG变异类型错义变异：由于c.893G>A（编码区第893号核苷酸由G变成A），导致的p.Gly298Glu（第298号氨基酸由Gly变成Glu）无义变异：由于c.421C>T（编码区第421号核苷酸由C变成T），导致的

p.Arg141*（第141号氨基酸由Arg变成终止密码子）移码变异：由于c.382dupG（编码区第382号核苷酸G重复），导致的p.Gly128Glyfs*18（从第128号氨基酸开始移码，在变异位置后的18个氨基酸终止）举例男，4个月，临床表现：吐沫一周，发吭，拒乳1天，呼吸困难半天，心脏大，收缩功能减低其父母、哥哥表型均正常家族史（-）举例TNNT2基因是扩张型心肌病1D型（Cardiomyopathy,dilated,1D）、家族性限制性心肌病3型（Cardiomyopathy,familialrestrictive,3）、肥厚性心肌病2型（Cardiomyopathy,hypertrophic,2）、左心室致密不全6型（Leftventricularnoncompaction6）的致病基因，均为常染色体显性遗传方式（AD）。检测策略与手段如何检测？一代测序（Sanger）基因芯片（Chip）

无法独立满足临床需求如何检测？致病基因很大：如COL1A2（马凡综合征）…一种病多个致病基因：Noonansyndrome（8个基因）……症状相似的一组疾病，难以区分：肥厚型心肌病（54genes)，扩张型心肌病（57genes)……如何检测？Sanger?OR相近临床表现的疾病Panel所有已知相关致病基因全部编码外显子￥2,00025%￥2,00016%￥2,0006%￥2,0003%￥2,0001.5%￥2,000<1%PANELTEST+Sangerconfirm

……？Gene1Gene2Gene3Gene4Gene5Gene6如何检测？染色体异常：染色体核型分析染色体微缺失：aCGH,SNP-Array大片段变异：MLPA微小变异：PANEL动态突变：毛细管电泳PANEL的设计与更新设计：必须要和临床紧密结合PANEL不断更新：意义重大更新周期：3-6个月为宜PANEL的设计与更新心血管系统：

心血管病（213genes）：惠汝太，白融，刘文玲…...神经肌肉系统：癫痫(512genes)，智力障碍(453genes)：姜玉武教授……肌病(169genes)：熊晖教授……脑白质病(120genes)：吴晔、王静敏教授……遗传代谢病(267genes)：杨艳玲教授……运动障碍(帕金森、肌张力不全等，105genes)、痉挛性截瘫&HMSN(112genes)、共济失调(142genes)：樊东升教授……其他系统：遗传性皮肤病(312genes):杨勇教授、姚志荣教授……性腺疾病(127genes)：巩纯秀教授……遗传性眼病(290genes)：黎晓新教授……遗传性肾病(262genes)：丁洁教授，魏珉教授……PANEL

VS.全外显子全外显子（100X）PANEL（100X）检测范围50M200k-2M覆盖度50M*98%Max.2M*99%检测基因“所有”基因明确的致病基因变异数量300-400<10结果解读困难/模糊简单/明确应用目的科研临床全外显子检测应用以科研目的为主（寻找新的致病基因）全外显子检测目前无法替代Panel（价格？临床意义？覆盖度？）全外显子检测不建议作为首先采用的临床检验手段我们也有系统的全外显子分析体系尽力帮助大家解决临床问题PANEL：全外显子VS.亚全外显子亚全外显子：4,000+个基因的PANEL问题：各系统疾病在一起，过度检验问题严重解决方案：单系统大包（如神经系统大包）信息分析与报告解读生物信息分析系统：概述二代测序技术流程的核心步骤目的：有效过滤无意义变异需要持续开发、更新及优化43列信息（描述一个变异）生物信息分析系统：结果（43列信息）samplenamepersonalIdNumbersexFamily_sampledisease_gene_focusedmedical_historyPanelName样本名称样本ID性别家系样本重点关注基因临床情况所检测项目GeneNameGeneDescriptionDiseaseInheritanceNMc.p.基因名所编码蛋白相关疾病遗传方式转录本号核苷酸变化氨基酸变化polyphen;SIFT_pred;MutationTaster_predsplicingReferenceRef_posfrequenceInPanelref蛋白功能损伤预测是否是剪切变异所属染色体基因组坐标变异本批次出现次数参考序列AllelevariationfrequencecountDepthtypersid-1AF-1rsid-2AF-2检出序列等位基因频率等位基因计数测序深度变异类型SNP频率信息hgmdTypehgmdPositionhgmdChangehgmdDiseasePubmedCNV_ResultMLPAHGMD收录情况CNV分析结果是否可以做MLPAKangso_altAlleleKangso_altAFKangsoHealthyPeople_altAlleleKangsoHealthyPeople_altAFtrue_positive_numberwithBadCoverageRegionACMGScoring自有数据库频率历史验证阳性次数是否有覆盖度不好的区域ACMG评分生物信息分析系统：应包含内容从临床出发对所发现变异进行深度分析自有数据库频率信息（正常人全外显子，患者历史数据）测序质量、MLPA、CNV……HGMD收录情况、历史验证阳性结果基于ACMG（美国医学遗传学与基因组学学会）指南的变异评分系统结果的判读受检者父亲母亲杂合未发现变异未发现变异AD：情况1受检者父亲母亲杂合杂合变异未发现变异AD：情况2受检者父亲母亲纯合杂合变异杂合变异AR：情况1受检者父亲母亲杂合1杂合变异未发现变异杂合2未发现变异杂合变异AR：情况2受检者父亲母亲杂合1杂合变异未发现变异杂合2杂合变异未发现变异AR：情况3高度可疑考虑家族史高度可疑高度可疑基本可排除结果的判读受检者父亲母亲半合子未发现变异杂合变异XR：姥爷姥姥未发现变异未发现变异姥爷姥姥未发现变异杂合变异姥爷姥姥半合子未发现变异可疑可疑可疑基本可排除检验报告如何有效判断所发现的变异是否可能与临床相关是分子遗传学检验的最大难点。生物信息分析测序家系验证出具报告检验报告中应涵盖的主要内容重点怀疑变异的家系验证结果重点怀疑变异的详细解释（相关疾病、多态性、既往报道等）所有二代测序发现的变异列表及详细信息（相关疾病、ACMG评分、蛋白损伤预测……）CNV分析结果所发现异常的基因对应疾病的详细临床表现拿到报告后做什么？是否疑似阳性结果相关基因异常是否支持诊断完成诊断查询附件中各基因