单基因遗传病的诊断模式不可一错再错！！！

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今，面对单基因遗传病这个困扰临床多年的“老大难”问题，作为临床医生的您，一定有着这样的困惑——为什么我使用了“高大上”的高通量测序技术，仍有许多病例依旧找不到真正的病因？

答案应该是多方面的，但其中一个至关重要却一直被忽视的原因是：很可能，您所使用的单基因遗传病的诊断模式是错误的！

此话怎讲？

 

接触过遗传病基因检测的人都知道，脱离了先证者的家系背景来谈遗传病基因诊断缺乏最基本的科学性和严谨性。然而，目前的情况却是，就算您在送检时同时收集了先证者和父母三个人的样本，却并不意味着真正的遗传病家系检测，因为在其后的检验和分析阶段，国内大部分基因检测公司的策略是先对先证者进行测序，找到疑似的一个或几个致病基因位点，然后，再对其父母的相应基因位点进行检测和对比，从而来验证这些疑似位点的致病可能性。

 

这种先证者单人检测后再行父母验证的模式虽说也遵循了孟德尔遗传学理论，但是，在实际的基因数据分析过程中和最终的临床确诊阶段，其检出效率却大打折扣，特别是，当一次检测涉及的基因数量较多时（如临床全外显子组检测或全外显子组检测），由于产生的疑似致病突变太多（一次全外显子组测序可得出几十万个SNP），使用这种分析模式就会感到明显的力不从心，不知从何下手，甚至可能延误临床诊断。

 

众所周知，遗传病的精准诊断涉及其后的个体化治疗及产前咨询，需要高度的科学性与严谨性。近几年来，国内的很多基因检测公司采用上述这种“伪家系”模式来诊断遗传病，也许是基于测序发展初期检测成本高昂，为了迎合市场的接受度所采取的一种权宜之计。然而，现今的基因测序成本已经一降再降，“伪家系”诊断模式却仍在沿用，实在让人难以苟同。是时候，让这种落伍的诊断模式退出历史舞台了，因为，遗传病基因诊断的模式不可一错再错！

什么才是正确的遗传病基因家系诊断模式呢？

Trios模式就是一种正确的“先证者 父母”家系诊断模式，其关键点在于对遗传病先证者和其双亲三个人同时进行二代测序检测及数据平行比对分析，以此来寻找隐藏于疾病表型之下的致病突变和变异类型，确认疾病的始发根源。

纵观国外近几年有关各种遗传病的研究文献，无一不是使用的Trios家系检测模式。

2014年，JAMA上发表了一篇名为“Clinical Exome Sequencing for Genetic Identification of Rare Mendelian Disorders”的文献【1】，研究对象为临床上诊断未明的疑似遗传疾病患者共814例，检测方案为临床全外显子组测序（Clinical exome sequencing ，CES），并分别采用家系（trio-CES）和先证者（ proband-CES ）两种诊断模式，研究结果如下：

此项研究的结果提示，不论是总的疑似遗传病患者组还是发育迟缓患儿组，Trios诊断模式的阳性率都明显高于先证者模式（图一）。并且，文章还指出——“两种诊断模式在阳性率方面的显著差异来自于Trios模式对于新生突变和复合杂合突变的识别”。

Trios家系诊断模式的理论依据 

通过Trios家系诊断模式来进行基因突变的数据分析，是根据医学遗传学对各种单基因遗传病显性和/或隐性遗传方式的认识与积累，来判断某个基因是否符合家系遗传共分离原则。

 

所谓共分离是指遗传病表型与基因型是共同绑定着的，因此，在一个家系当中，患者和非患者的基因型是不一样的，在疑似致病基因上，患者应该是以致病方式携带，而非患者应该是非致病方式携带的。

 

基于对这个规律的认识，Trios家系模式就可发挥非常强大的遗传学过滤分析作用，其逻辑如下:

 

如果孩子是先证者，父亲和母亲表型正常，那么，以孩子的某个突变基因为核心，对比其父母在相同基因位点上是否携带此变异以及变异的呈现形式（杂合或纯合），将三者进行平行比对，从而判断这个基因的变异是否为致病突变。

上面这个表格展示了几种典型的突变基因家系共分离的分析过程。

 

具体是怎么分析的呢？例如，表格中的基因2：

在这里，先证者基因有一个杂合突变，关联一种常染色体显性遗传病，家系横向对比发现，父母都不携带，此突变可确认为新生突变（De-novo），并从遗传学意义上确定这个基因的致病可能。

 

再来看看表格中的基因5，情况是这样的：

这个基因关联一个常染色体隐性疾病，先证者此基因上有两个杂合突变，经家系比对发现，父母各自携带一个杂合突变，这就是典型的复合杂合所导致的隐性遗传病。

 

同理，在对检测得出的拷贝数变异（CNV）数据进行分析时，结合先证者和父母的CNV携带情况，Trios家系模式也同样可发挥去伪存真的作用，帮助我们判断某个CNV是否具有致病性。

举个“栗子”来尝尝 ~~

例1．某患儿，采用临床全外显子组先证者筛查＋后期父母位点再验证的检测诊断模式。

检测过程如下----

首先，二代测序及分析后得出几个疑似致病基因位点：

其后，医生结合其相关疾病遗传方式和患儿临床特征综合分析考虑，认为DOCK8基因上的复合杂合突变致病可能性高，随后针对父母的此基因突变位点进行一代测序对比验证：

最后，从父母一代测序验证结果来看，患儿DOCK8基因上的两个杂合变异均来自其父亲，不符合家系共分离规律，为此，医生只能很遗憾的排除此基因的致病可能。

例2.  某患儿，采用Trios诊断模式，二代测序结果如下：

在常染色体显性遗传病的基因PIK3R2上，先证者携带一个杂合变异，父母都不携带，这就是新生（de-novo）变异，而其下面的那些基因变异都不符合共分离原则，可以过滤掉。

 

 

从以上的两个例子不难看出，一次二代测序后会得出很多疑似致病的基因变异，先证者诊断模式想要不漏掉可疑的变异，需要对很多突变做父母的一代测序验证和共分离分析，这就不可避免的延长了整体的诊断时间，也增加了临床医生后期选择突变位点进行一代验证的难度，导致检测效率降低。而且，从验证费用上看，如果要想把所有先证者检测后的疑似变异都做一代验证，成本会非常高昂。而Trios家系模式可以一步到位发现新生突变和复合杂合变异，过滤掉不符合家系共分离的假阳性变异，精准锁定具有高度致病性的突变，大大提高了分子诊断的效率和阳性率，即便后期需要做一代验证，费用也低得多。

Trios家系诊断模式优势总结

与先证者再验证模式比较，Trios家系诊断模式的优势主要突显在以下几个方面：

关于遗传方式，我们想说……

当然，单基因病的遗传规律不止显性和隐性遗传这么简单，常常夹杂着很多复杂因素在里面。

比如，女性会存在X染色体的选择性失活，又如，隐性遗传病仅仅发现一个单杂合突变，但这个突变的关联疾病和患者的表型非常吻合，那么，有可能另一个杂合突变存在于非编码区，尽管这种非编码区突变导致疾病的概率远远小于编码区突变。

 

所以，在分析具体案例时，还需要考虑是否涉及这些复杂因素，综合考量判断，不能简单地“一刀切”。

结语

放眼未来，基因测序和分析技术日新月异，成本却在不断下降，Trios家系诊断模式的性价比也在节节攀升，最重要的是，Trios模式能够大大提高分子诊断的真阳性率，缩短测序后数据分析的时间，帮助医生高效率找到遗传病致病根源。

 

所以，要想真正解决单基因病诊断难题，请坚决采用Trios家系诊断模式！

【参考文献】

[1] Lee H, Deignan JL, Dorrani N, Strom SP, Kantarci S, Quintero-Rivera F, et al.  Clinical exome sequencing for genetic identification of rare Mendelian disorders. JAMA. 2014; 312(18):1880-7.