NGS「慘敗」，第三代測序首次成功診斷罕見病！

目前臨床上主要利用短讀長測序（SRS）來進行基因組學分析，比如二代測序。SRS的主要特點是通量高、準確基數高以及成本低，但它無法解決高度雜合的基因組、高度重複序列、高GC區域、拷貝數變異、大的結構變異等問題。相比而言，長度長測序（LRS）有著與之互補的優勢，在臨床上可以檢測到SRS遺漏的遺傳變異。第三代測序技術的顯著特徵就是讀長比二代測序更長。近日，科學家們首次利用第三代測序技術成功確定了二代測序未能檢測到的致病性大片段缺失突變，最終確診了一種罕見遺傳病。相關結論發表在BioRxiv上。

他患有疑難雜症，二代測序診斷無果

這名患者為西班牙裔男性，無併發症足月妊娠，出生前10天由於心臟和呼吸問題住院。7歲之前身體保持良好狀態。7歲時，他被發現患有左心房粘液瘤，並接受了手術切除。10歲時，他被發現患有睾丸腫塊，腫塊切除後被確定為睾丸母細胞瘤。13歲時，他被發現患有垂體瘤，並接受了保守治療。16歲時，他又被發現同時患有腎上腺垂體微腺瘤和左心室及右心房心臟粘液瘤複發，並接受了第二次簡單的複發粘液瘤切除手術。18歲時，他再次接受了複發性粘液瘤切除手術。此時，遺傳學家認為他的癥狀可能為Carney 綜合征（Carney complex ），並進行了Carney 綜合征致病基因（PRKAR1A）臨床檢測，但檢測結果為陰性。

19歲時，超聲波檢測發現了多個甲狀腺結節，因而他同時還被診斷為ACTH非依賴性庫欣綜合征。21歲時，他通過經蝶竇切除術來切除垂體腫瘤，但左心室複發性黏液瘤又被發現。到目前為止，他僅接受抗凝血保守治療以減少中風的風險。

2016年，他考慮心臟移植。移植團隊認為心臟移植之前應進行精準的分子診斷。此次他們採用了Illumina 的HiSeq 2500進行全基因組測序。數據分析由斯坦福醫學臨床基因組學服務（Stanford Medicine Clinical Genomics Service）負責。此次測序確定了一些單核苷酸變異和片段缺失以及插入，但並未確定任何可以解釋患者臨床癥狀的變異。

第三次測序首次確定與「疑難雜症」相關的致病性結構變異

為了進一步診斷，研究人員利用 PacBio Sequel系統進行了低覆蓋度的全基因組測序，並且找到了結構變異。他們共發現了大於50bp的6971個缺失片段和6821個插入片段。通過與對照組相比，研究人員排除了一些無關的突變，在疾病基因的外顯子區域確定了3個缺失片段和3個插入片段。其中一個為PRKAR1A基因外顯子的2184bp雜合子缺失，該基因也正是Carney綜合征的致病基因。

這些變異通過Sanger測序得以證實，並被列入到致病變異解釋標準中。該研究首次成功應用全基因組的長度長測序來識別緻病突變，這意味這長度長測序在確定致病性結構變異上具有很大潛質。研究人員呼籲更多的研究來評估長度長測序的診斷率，並開發常見人類結構變異綜合目錄，為將來的研究提供支持。

關於Carney綜合征

Carney綜合征（Carney complex, CNC）是一種罕見的遺傳性疾病，最早於1985年由J Aidan Carney首先描述為由粘液瘤、皮膚色素沉著、內分泌功能亢進所組成的綜合征。多發性內分泌腫瘤和皮膚、心臟累及是本病的基本特點。

已經證實，PRKAR1A基因與CNC的發病有關，又稱為CNC1基因。該基因位於17q22-24，編碼蛋白激酶A（PKA）的調節亞基，在cAMP信號傳導通路中起重要作用。PRKAR1A基因作為一種抑癌基因，其突變可能與內分泌腫瘤的發生有關。

參考文獻：

Long-read whole genome sequencing identifies causal structural variation in a Mendelian disease