罕見，有時(shí)是好事，比如奇異的珍寶、名貴的字畫；有時(shí)又是壞事，比如罕見的疾病。盡管許多疾病在現(xiàn)階段都得到了很好的治療，但對研究人員來說，罕見病似乎仍是無法逾越的高山。好在，基因組時(shí)代已經(jīng)來臨。在這一期的《Clinical OMICs》上，Jeffrey Buguliskis博士介紹了測序技術(shù)對罕見病診斷的影響。
先進(jìn)的測序技術(shù)和分子診斷檢測正在促進(jìn)稀有基因的快速檢測，但研究人員面對一大堆的遺傳變異，仍然感到束手無策?！拔覀?nèi)绾卫没蚪M醫(yī)學(xué)來提供保??？”HudsonAlpha生物技術(shù)研究所的副總裁Howard Jacob問道。他接著談到了新一代測序（NGS）技術(shù)在罕見病診斷上的寶貴價(jià)值。
明智選擇
隨著NGS的價(jià)格不斷下探，基因組學(xué)不再是一種單純的研究工具，而開始進(jìn)入臨床領(lǐng)域。不過，并非所有的基因組檢測都是相同的，面對市場上的多種選擇，醫(yī)生如何決定使用哪種檢測，哪種能夠報(bào)銷？
AllSeq咨詢公司的聯(lián)合創(chuàng)始人Shawn Baker博士指出：“關(guān)于全外顯子組測序（WES）和全基因組測序（WGS），支持者大約是一半對一半?！比藗儬幷摰慕裹c(diǎn)在于WES更經(jīng)濟(jì)，而WGS的診斷率更高。在盡可能提高診斷數(shù)量時(shí)，WGS勝出。然而，臨床醫(yī)生實(shí)際上正在用靶向方法和外顯子組方法，而無法勝任全基因組的分析。
與許多新興技術(shù)一樣，各種測序模式都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。許多診所利用外顯子組測序來檢測生物標(biāo)志物明確的疾病。對于這些檢測，制造商只要合成少量的基因和變異，這樣一來，檢測成本下降，結(jié)果快速拿到。然而，絕大多數(shù)的罕見病是由de novo突變引起的（大約65%），因此研究人員就很難鑒定這些遺傳標(biāo)志物。他們試圖將每次檢測的基因組覆蓋度最大化。
市場上大多數(shù)的外顯子組捕獲試劑盒都覆蓋RefSeq數(shù)據(jù)庫中大約99%的外顯子組信息。然而，在臨床上，WES對于罕見表型的陽性診斷率大約只有30%，這表明其他的大部分表型是由外顯子區(qū)域以外的變異引起的，或WES沒辦法檢測到。盡管大多數(shù)致病突變都存在于蛋白質(zhì)編碼區(qū)，但基因組的大部分是非編碼區(qū)，可能包含了功能意義被忽視的變異。
達(dá)拉斯兒童醫(yī)療中心的主任Jason Park認(rèn)為：“鑒定致病變異的理想技術(shù)取決于這個(gè)問題的背景。如果背景是特定患者，需要臨床檢測結(jié)果，那么唯一的方法是外顯子組測序或?qū)ｉT的基因集合。從研究背景來看，最好的方法是WGS和RNA-Seq的結(jié)合?！?
WGS相對于WES而言有一些顯而易見的優(yōu)勢，比如WGS覆蓋了WES不包含的區(qū)域，這對發(fā)現(xiàn)引起罕見病的突變至關(guān)重要。此外，WGS通常產(chǎn)生更加均勻的序列覆蓋，并且利用更長的讀取，提供拷貝數(shù)變異及其他DNA結(jié)構(gòu)改變等有用信息。
當(dāng)然，WGS也不是沒有缺點(diǎn)。如今，在選擇使用哪種診斷檢測時(shí)，成本和速度是決定性的因素。盡管讀取的基因組信息要少得多，但WES無疑比它的競爭對手WGS要快得多。同時(shí)，WGS項(xiàng)目的花費(fèi)大約在1500-2000美元，這讓W(xué)ES有了優(yōu)勢。不過現(xiàn)在的優(yōu)勢不是太明顯，因?yàn)橥怙@子組測序的費(fèi)用略低于1000美元。
未來在何方
Baker博士認(rèn)為，為了鑒定大比例的罕見疾病變異，我們需要在人群中積累相當(dāng)大量的基因組，有可能是數(shù)百萬個(gè)，才能提供足夠的覆蓋度和準(zhǔn)確性?！懊總€(gè)新測序的基因組包含幾百萬個(gè)變異，其中大多數(shù)是意義不明的。積累變異的數(shù)據(jù)庫，再結(jié)合醫(yī)學(xué)的表型數(shù)據(jù)，將真正推動臨床測序向前發(fā)展，”他說。
Jacob博士表示：“科學(xué)已經(jīng)做了一個(gè)很好的工作，讓我們到達(dá)了這個(gè)起步點(diǎn)，但我們還需要更深入了解疾病。一些常見病的真正挑戰(zhàn)是需要測序幾十萬甚至幾百萬人的基因組，最大的問題是如何支付這筆費(fèi)用？我們還沒有到達(dá)采用NGS的拐點(diǎn)，目前處在辯論和驗(yàn)證階段。我認(rèn)為這是最大的限制之一?！?
如今，RNA-Seq、納米孔測序、長讀取測序這些更新的NGS技術(shù)已經(jīng)在科研領(lǐng)域出現(xiàn)，并迅速被臨床采用，填補(bǔ)了WGS和WES留下的空白。Park博士指出：“對新技術(shù)而言，短期挑戰(zhàn)在于改善質(zhì)量、成本和速度。長期的挑戰(zhàn)則是分析上和信息學(xué)上的?！?
除了技術(shù)進(jìn)步，研究人員也開始探索新的生物學(xué)途徑，它們可能對罕見病有重大影響。當(dāng)前的文獻(xiàn)顯示，一小部分科學(xué)家正在研究表觀遺傳學(xué)對無法診斷的疾病的影響。盡管這個(gè)角度很罕見，但表觀遺傳參與的證據(jù)是不可否認(rèn)的，也有望帶來新的標(biāo)志物。
當(dāng)然，最好的檢測方法仍然要經(jīng)過人類的決策過程。這種檢測是否適合我的患者？這種方法是否能帶來足夠多的信息，以便做出正確的治療決策？患者是否負(fù)擔(dān)得起？無論是罕見病還是常見病，這些都是擺在我們面前的實(shí)際問題。
