追根溯因寻真“智”！长读长测序技术“祯”破罕见遗传病疑案

智力障碍（Intellectual Disability，ID）是一种常见的发育障碍，其主要临床特征表现为认知能力低下和社会适应能力缺陷。遗传和基因组变异是ID的主要原因，已知ID与500多个基因变异相关联。研究发现，对ID患者进行核型分析、染色体微阵列分析和基于NGS的分析，诊断率分别达到了约3%、15-20%和28%。然而，仍然有许多和智力障碍相关的病例无法进行分子诊断。因此，使用新技术确定之前无法确定的致病变异很重要。

序祯达生物一直专注于遗传病检测相关项目研究，致力于采用先进的测序技术提供优质的高通量测序服务。我们依据国内外权威指南、文献和数据库等对遗传和基因组变异检测进行了更深入的研究，搭建全方位的长、短读长结合的大数据分析平台，大大提高检出率，为科研及临床诊断提供精准的遗传学依据。欢迎各位感兴趣的行业同仁前来咨询！

日本横滨市立大学医学院研究生院和大阪市妇女儿童医院的科学家发现了一种与智力障碍有关的新型致病变异。研究人员使用长读长PacBio HiFi测序技术发现了之前短读长测序未发现的致病变异。

研究小组在近期的《基因组学》杂志上报道了一对12岁的同卵双胞胎女孩的情况，这对双胞胎自5个月时起出现发育迟缓，眼睑严重下垂和癫痫发作。临床症状符合伴有畸形相和上睑下垂的智力发育障碍（IDDDFP），但尚无分子证据可证实该诊断。这一病例以前曾用基于短读长测序的全外显子组测序进行过分析，但未发现致病变异。研究团队随后转向了PacBio HiFi测序。

该家庭父母及儿子表型正常，而两个双胞胎女儿是智力障碍患者

虽然已知智力障碍（ID）与500多个基因变异相关联，但即使是使用目前最好的分析方法，其诊断成功率也不到30％。

Naomichi Matsumoto 教授

横滨市立大学大学医学院

仍然有许多和智力障碍相关的病例无法进行分子诊断。因此，使用新技术确定之前无法确定的分子遗传学原因很重要。我们使用PacBio HiFi测序以寻找短读长全外显子测序组无法识别的变异。

研究小组使用PacBio HiFi测序，对这对双胞胎之一以及她们双亲的样本进行全基因组测序（15kb HiFi文库，Q20以上测序准确率）。在II-2，I-1和I-2中，人类基因组的平均HiFi测序深度分别为20.4x，10.8x和10.1x，接下来使用pbsv对结构变异进行分析，使用Google DeepVariant对SNVs和Small Indel进行分析。分析结果显示这对双胞胎基因组中存在数百种插入、缺失、重复以及7个倒位变异。

一个在BRPF1基因上，包含Bromodomain和PHD Finger的编码序列的12 kb倒位变异立即引起了研究人员的注意，因为BRPF1基因异常会导致IDDDFP（OMIM＃617333）。研究人员使用IVG仔细检查了该SV，并且确认，这确实是一次倒位。反向区段涉及BRPF1的前两个外显子（具有起始密码子的外显子1和2）和Copine家族成员9（CPNE9）的后四个外显子（外显子18至21）。这两个基因都被倒位变异所破坏，并可能导致基因功能丧失。重要的是，患者的临床特征与IDDDFP相吻合，其特征是智力残疾，面部畸形，颈椎融合和癫痫发作，这令人信服地归因于BRPF1基因功能的丧失。

为了证实12kb的倒位，研究人员还进行了Southern印迹分析。如预期的那样，仅在受影响的双胞胎（II-2和II-3）中检测到与反向等位基因相对应的5.1 kb KpnI片段，而在其哥哥（II-1）或父母（I-1和I-2）中未检测到。

最后研究小组采用家系数据和单倍型定相揭示了倒位变异的起源。图a，是由WhatsHap生成的12 kb倒置位置（红色半透明矩形）和单倍型定相块（蓝色矩形）的示意图。图b，根据WhatsHap单倍型信息对HiFi reads进行分组。HiFi reads中的多个SNV（彩色线条）可用于构建区域单倍型。绿色虚线框代表父本传播的染色体。粉色虚线框表示母本传播的染色体。与12 kb倒位相关的SNP单倍型分别由等位基因G_A_C_A_A表征，并从母亲那里遗传（等位基因3）。

总结

随着测序技术的迅猛发展，测序应用变得广泛且高效。但因短读长特性无法准确识别跨度大或复杂度较高的染色体变异，导致很多引起疾病的变异检测率不足。长读长测序技术以其无GC偏好性、覆盖度均一等优势可以轻松获取基因组高GC和重复序列区域的信息，同时在HiFi模式下可以得到既长又准确的reads，可全面挖掘人类基因组的各种变异信息，对疾病诊断、治疗具有重要意义。