利用RNA测序诊断遗传疾病的新方法提高了产量

在罕见遗传病的世界里，外显子组和基因组测序是用于诊断的两个强有力的工具。最近工具包中新增的RNA测序已被证明可以帮助研究人员缩小首先通过外显子组和基因组测序确定的候选疾病变体。贝勒医学院(Baylor College of Medicine)的一项新研究发现，从RNA测序开始进行基因分析可以进一步提高诊断产量。研究结果发表在临床调查杂志。

贝勒一直是开发外显子组和外显子组临床应用的领导者基因组测序这一技术目前正在世界各地的诊所中使用。美国国立卫生研究院(NIH)未诊断疾病网络(UDN)的研究人员已经成功地使用外显子组和基因组测序将罕见遗传病的诊断率提高到35%左右。

“这令人印象深刻，因为这些病例已经进行了广泛的研究，”该研究的通讯作者、贝勒大学分子和人类遗传学教授布伦丹·李(Brendan Lee)博士说。“35%的诊断率非常高，但不幸的是，这意味着仍有65%的人未被确诊。”

外显子组和基因组测序确实有局限性。多年来，科学家已经确定了大约4000种致病因素基因和7000种相关的不同临床疾病，但对基因组中大约16000个其他基因的了解相对较少。此外，只有大约1%或2%的基因组在编码，这意味着它被翻译成RNA和蛋白质。研究人员对基因组非编码区基因变化的解释能力有限。

“当对患者的外显子组和基因组进行测序时，我们会解释结果，并得出可能导致疾病的基因突变列表，”贝勒大学分子和人类遗传学罗伯特和珍妮丝·麦克奈尔教授教授李说。“通常情况下，我们不能确定许多DNA突变的影响，因为没有足够的信息。”

为了帮助解释外显子组和基因组测序，UDN越来越多地转向RNA测序。而外显子组和基因组测序鉴定基因变化在DNA中，RNA测序可以揭示这些变化的影响，例如，如果一个基因的表达低于预期。RNA测序还可以告诉我们非编码变化的影响，这在我们从外显子组到基因组测序的过渡中是非常重要的。

尝试新方法

RNA测序已被用作辅助工具，以帮助确定通过外显子组和基因组测序确定的疾病基因候选基因的优先级，并已被证明在不同程度上提高诊断率。贝勒大学的研究小组想在UDN的案例中尝试一种不同的方法。利用与德国合作者开发的一种新型管道，他们从RNA测序开始，首先确定基因表达和拼接的独特差异。然后，研究人员可以将问题追溯到外显子组中相应的基因变化和基因组测序数据。

“这种策略确实颠覆了我们通常处理病例的方式，即观察RNA中的最终结果，并反向工作，在外显子组或基因组中找到原因。它可以让生物学告诉我们在哪里进行诊断，”该研究的主要作者、分子生物学助理教授大卫·默多克博士说人类遗传学贝勒。

“我们发现这种RNA测序的第一种方法是非常强大的，”李说。“它能够非常迅速地指出我们应该关注的基因。此外，它还能在我们无法仅通过外显子组和基因组测序来确定候选疾病基因的情况下做到这一点。如果我们使用老方法并生成优先候选列表，这些基因突变甚至不会出现在优先候选列表中。”

诊断产量增加

研究小组发现，外显子组和基因组测序有时会遗漏基因中的小缺失。然而，RNA测序数据显示，这些缺失会显著影响基因表达。RNA测序还发现了由非编码区域的变异引起的表达和剪接变化，而这些在常规的外显子组和基因组测序中不会被标记出来。

“我们在非编码区域看到了很多变化，但没有办法知道它们是否重要，”Lee说。“但RNA测序将显示与该基因相关的表达减少了80%，然后我们可以将因果关系分配给非编码变体。”

贝勒大学的研究发现，从RNA测序开始，可以比传统的外显子组和基因组测序方法提高17%的诊断率，使其总体诊断率达到约50%。作为研究的一部分，研究人员分析了皮肤细胞和血细胞，发现皮肤细胞因其同质性和更好的基因表达，在诊断中信息量更大。

“我认为用这种方法进行RNA测序最终会成为标准做法，特别是当我们从外显子组基因组测序。它使我们能够诊断更多的病人，并给家属们他们一直在寻找的答案。”

“诊断不是非黑即白的。它涉及到不同程度的确定性，”李说。“这种工具的可用性将改变确定性水平，提高诊断率，增加诊断的信心。”

阅读这项工作的所有细节临床调查杂志．

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