【科普】五花八门的基因检测项目，您了解多少？

您是否在临床医生的建议下做过基因检测？而您了解您做的基因检测项目是哪项吗？为什么同样都是做基因检测，别的病友做的检测项目的费用跟您的相差这么大？本文将带您了解当前广泛应用于临床，并且有助于遗传性疾病的诊断与治疗的部分基因检测项目。

如上图所示，正常人有23对染色体，每一条染色体能包含数百个甚至数千个基因。类比于我们每个人都有自己的身份证号码，染色体上的每个基因都有一段自己特定的序列。概括来讲，基因上包括可以编码蛋白质的外显子和不编码蛋白质的内含子，而蛋白质是执行生理功能的重要大分子。所以，外显子序列的突变与蛋白生理功能改变密切相关，继而和疾病紧紧联系起来。此外，基因有时就像是染色体上的“孤岛”，基因与基因之间存在着大量的非编码序列，这些序列的生理功能尚未阐明。整个基因组就由基因和基因间的非编码序列组成。

有一种形象的说法，如果把人类基因组比喻为一本有10亿单词的百科全书，这本书可以分为23章，每章为一个染色体。而每一个染色体上，又包含着数千个被称为基因的“故事”，这些“故事”由一系列字母单词组成（类比基因组序列）。

不同的基因检测方法擅长于检测不同类型的遗传变异。有些擅长检测基因组序列的改变，也就是“单词字母”是不是出现了错误，有些擅长检测基因的拷贝数变异，可以理解为书是不是“缺页漏页”或者“页面重复”了，或者“故事”里的某个“段落”是不是缺失或者重复了。

下面我们将从常见测序技术及特殊检测技术两个方面，分两个部分为大家介绍。

NO.1  全外显子组测序（WES)

全外显子组测序是一种广泛应用的二代测序技术，利用序列捕获技术对全基因组范围的外显子区域以及邻近的内含子序列进行测序。人类外显子组仅占全基因组的1%左右，但却包含了已知的约85%的致病突变，全外显子组从测序到得到分析报告周期一般为1~2个月，具有筛查较为全面、相对经济和高效的优势。相对于全基因组测序(WGS)的高昂费用和复杂的数据分析而言，WES的性价比更高，所以目前全外显子组测序在临床中备受关注。同时，临床医生常常会建议患者的家属也进行测序验证，目的是为了判断患者的基因序列中检测出来的突变是来源于父母还是受检者在胚胎发育过程中新发产生的突变，并进一步结合临床表现以判断突变的致病性并筛选出真正的致病基因突变，从而帮助诊断遗传性疾病并为患者提供针对性的治疗。

NO.2  全基因组测序（WGS）

WGS是对整个基因组序列进行测序，既包括了外显子，也包括了WES无法测得的内含子以及基因间的非编码序列。内含子和基因间的非编码序列虽然不编码蛋白质，但是也有存在的意义。这些序列可能具有调控蛋白的表达和基因的活性的作用。所以，WGS相对于WES来说基因组信息更加丰富完整，具有其独特的优势，但是同时检测费用也相对昂贵，后期数据分析也更加复杂。

上述提到的WES，WGS均为二代测序技术，主要检测的是基因序列的改变，也就是组成“故事”的“单词字母”是否存在异常。二代测序技术具有高通量的优点，但有可能存在测序假阳性，需要用一代测序进一步验证。借助日益发展的生物信息学分析技术，目前也可以基于上述测序结果分析是否存在基因的拷贝数变异，也就是“故事”的段落，或者“书页”是否存在缺失或重复，但分析结果的准确性尚需用其他的检测进行验证。

NO.3 一代测序

您可能会疑惑，为什么除了自己以外亲属也需要抽血做基因检测？其实，大部分情况下这些亲属做的就是一代测序。虽然一代测序出现早，但是准确性高于现在的二代测序，被称为测序的“金标准”，并且由于测序设备运行时间短，成本低，使得一代测序价格低廉。对于通过使用二代测序检测出来的突变位点，检测机构通常会进行一代测序进行验证，再对该位点进行家系验证（检测受检者家中的直系亲属），这对于给出相应突变的致病性依据是必要的。

但是，一代测序的弊端是每次测序只能得到一条长度在700-1000个碱基的序列，而二代测序则可以同时得到几十万到几百万条核酸分子的序列，因此，如果想要获得

大量基因序列，一代测序成本很高。

NO.4基因靶向检测（基因panel）

基因panel是随着基因检测发展起来后被使用的一个词。简单来说，就是多个基因的组合，小到几个基因，大到几百上千个基因。基因panel，主要是为了简化基因分析和精准针对性的需要，将某个学科或者系统的常见基因缺陷囊括成单类panel，比如说将已知与癫痫相关的基因设计到一个panel中，将已知与认知障碍相关的基因设计到另一个panel中。相较于全外显子组测序（WES），基因panel所包含的基因及序列可人为设计，检测的多是一些研究深入的已知基因，不包括未知以及新近的发现，所以一般情况下，应用panel未检测出致病突变，还需更加全面的基因检测项目。

以本中心的金属代谢panel为例。铜、铁和钙等是人体重要的金属元素，其异常沉积会导致相关疾病的发生。肝豆状核变性是铜代谢障碍的单基因隐性遗传病，ATP7B基因是肝豆状核变性的致病基因，编码一种P型ATP酶，参与体内铜离子的转运。ATP7B发生突变后其编码的ATP7B蛋白无法将细胞内的铜离子转运至细胞外，大量铜离子沉积于各脏器导致患者发病。如果在出现症状后的2年内不能正确的诊断和治疗，将有可能出现不可逆的脑损伤。这个基因panel检测项目包含了与铜、铁和钙异常沉积相关的19个基因，其中包括ATP7B基因全长，覆盖了该基因的外显子和内含子等。由于部分患者在常规一代、二代检测中无法筛查到两个致病突变而耽误病情，我们设计的金属panel能检测个别特殊的内含子变异和长片段缺失（占所有变异的1%左右），保证了筛查的准确性。

NO.5 多重连接探针扩增技术（MLPA）

针对靶基因序列进行定性和定量分析的技术，具有快速和特异性高的特点，但是不能对染色体进行全面分析，一般是在临床诊断相对明确的情况下应用，主要应用于检测基因的拷贝数变异（缺失/重复）。正常基因的拷贝数为2，当缺失或者重复时，拷贝数改变。

我们团队有包括肝豆状核变性致病基因ATP7B的MLPA检测项目、遗传性痉挛性截瘫（HSP）相关致病基因的MLPA检测项目、DMD/BMD肌营养不良基因的MLPA项目、腓骨肌萎缩症（CMT）相关致病基因的MLPA检测项目以及脊髓性肌萎缩症（SMA）相关基因的MLPA检测项目等。以脊髓性肌萎缩症（SMA）相关基因的MLPA检测为例。2022年1月1日，SMA的特效药诺西那生纳入医保，这给予了SMA患者极大的希望，但是诺西那生只针对位于5号染色体长臂上的SMN1基因，即5q型SMA。SMN1基因的突变形式包括外显子缺失和序列变异，大部分的SMA患者都是由于SMN1基因7号外显子纯合缺失所导致的。因此，对于SMA来说，主要突变类型是拷贝数变异，此时需要优先考虑MLPA检测。

NO.6  动态突变检测

基因组中存在一些天然的重复序列，这些序列以多个碱基为一组，成组的发生重复。可以理解为“故事”里的某几个“字母单词”连续重复地出现。正常来说，重复的次数需在一定的范围内，当重复次数超过一定范围后，就有可能导致疾病发生。由于这些序列在代际间传递时具有不稳定性，重复次数可能会发生改变，因此被称为动态突变。常见的由动态突变引起的疾病，包括亨廷顿舞蹈病（Huntington’s disease, HD），当HTT基因1号外显子上CAG重复次数大于等于36次引起疾病，还包括脊髓性小脑性共济失调（Spinocerebellar ataxia, SCA），强直性肌营养不良，脆性X综合征等。目前动态突变的主要检测方式为聚合酶链式反应结合毛细管电泳技术判断重复次数。

目前基因检测的种类很多，最终所需的基因检测项目还是要通过临床医生对患者的临床表现，家系情况等各方面做出评估，有时可能使用不止一种检测方式，会采取叠加并行或者由简及繁的先后顺序的方法，制定专业的、针对性的、全面性的筛查策略（送检流程见上图）。 

文章转自微信公众号，浙二吴志英，点击查看原文链接：