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全国各地接连公布新冠病毒全基因组测序结果,全基因组测序究竟是何方神圣?

栏目:脑胶质瘤|编辑:INC|发布时间:2021-11-16 16:08

  经过疫情防控的历练,核酸检测大家应该耳熟能详。但基因测序可能鲜为人知。究竟什么是基因测序?基因测序在新冠疫情防控工作中能起到什么样的作用?它的重要性又体现在哪里呢?

全国各地接连公布新冠病毒全基因组测序结果,全基因组测序究竟是何方神圣?

部分地区全基因组测序截图

  甘肃省疫情防控检测组组长、微生物实验室主任介绍:“我们中心疫情防控检测组承担着全省新冠病毒基因测序工作。省内各市、州核酸检测机构确认阳性且病毒载量较高的样本,省疾控中心都将进行新冠病毒基因测序工作。通过检测新冠病毒的全基因组序列,再将这个序列通过算法与数据库中的数据进行比对,可以初步判断该份样本地域来源。将序列与既往病例序列进行比对,如果序列在同一进化树分支上,则可以判断这些病例来自同一传播链或传染源”。

  “目前实验室检测出来的所有阳性标本都会进行全基因组测序,测序工作结束以后,对序列进行分析,然后将它的序列跟最早武汉一些早期病例的序列做一个对比,分析它的突变类别,基本上可以分析出来是哪个型,比如我们最后确定“德尔塔”型就是通过测序分析出来的。病毒基因序列测定完成后,还要马上进行生物信息学分析,将病毒序列与数据库中的序列进行比对,查看有无变异位点,进行同源性比较。同时也跟其他省的一些病例进行对比分析传染的来源、途径,对后期的防控可以起到一定的指导意义。在完成数据比对后,还要及时撰写溯源报告。现在二代测序的结果最快15小时左右就出数据了。得到的数据我们要继续做序列的分析,同时把原始数据传给国家疾控中心,国家疾控中心用这个序列跟近期各省的病例做了一个对比,把分析的结果再反馈给我们。”

  基因测序这样高、精、尖的技术对大家来说只是听听,你平时只是偶有听说,但是这次的疫情防控中配合流调组的疫情追踪溯源却发挥了他与众不同的作用。有这样一个真实的案例:一个确诊病例,在流调溯源的过程中,发现他的活动轨迹比较复杂,接触人员也很多,通过首次排摸,他与近5日内的确诊病例并不存在时空交集,经过一再的询问,终究没有得到有用的线索。正当大家一筹莫展的时候,基因测序的结果出来了,发现这个病例与之前报告的某一个确诊病例的基因型是高度同源的。通过流调队员第二轮的排摸和大数据分析,发现该病例与这个确诊病例在某地有时空交集,并从患者那里得到了证实。至此,细节得以重现,传播链条也得以清晰展现,迅速排查这个点潜在的风险,精准锁定密接人员让流调组欣喜异常。基因测序为本病例的流行病学调查提供了有力的技术支撑,功不可没。

  全基因组测序究竟是什么?

  基因测序是指通过一定的技术手段分析DNA或者RNA片段中的碱基序列,从而为生物学和医学的研究发现提供支持。基因测序能够从血液或唾液中分析测定基因全序列,预测罹患多种疾病的可能性,个体的行为特征及行为合理,如癌症或白血病,运动天赋,酒量等。

  下一代测序(NGS)技术近年来在遗传病检测领域得到了广泛应用,以靶向测序及全外显子组测序为代表的技术已成为遗传病诊断的重要工具。全基因组测序(WGS)理论上可以同时检测单核苷酸变异、结构变异(含拷贝数变异)及线粒体变异等,有望进一步提升临床遗传检测的效能。由于WGS产生的数据涵盖受检者的几乎全部遗传信息,为了实现其临床意义以及妥善处理检测相关的复杂遗传咨询问题,39位医学遗传学专家共同探讨了WGS作为临床遗传病检测手段的关键特征,并从检测申请、检测及分析流程、报告及遗传咨询等方面给出了建议。本共识适用于以NGS技术为主的高覆盖度WGS(通常>40X)在遗传病临床诊断性检测中的应用,主要针对符合孟德尔遗传规律的基因或基因组疾病。

  遗传病是指由于基因或基因组的结构或功能改变所导至的疾病。下一代测序(next-generation sequencing,NGS)是遗传病检测领域的一项革新性技术。近年来靶向测序和全外显子组测序(whole exome sequencing,WES)得到广泛认可,逐渐成为辅助医生进行遗传病诊断的重要工具。这些检测手段尽管有效,仍然存在一些技术限制,特别是在检测结构变异(structural variations,SV)等方面。全基因组测序(whole genome sequencing,WGS)有望进一步提升临床遗传检测的效能。WGS对受检者基因组中的全部DNA序列进行检测,较WES所覆盖的区域更广,不仅覆盖了几乎全部基因的外显子序列,也覆盖了内含子序列和基因间序列。现在认为WGS可有效避免在对相关基因组区域进行靶向富集时产生的技术偏差,不仅可以检出单核苷酸变异(single nucleotide variations,SNV),还可以对SV进行分析,并常规性地对线粒体基因组(mitochondrial genome DNA,mtDNA)变异进行分析。同时其操作步骤相对简化,能更加快速地获得更完整的基因组信息。因此,WGS应用于临床遗传诊断有望提高诊断率,缩短诊断流程,节省时间及降低诊疗费用。

  WGS与其他遗传病检测方法对比

全国各地接连公布新冠病毒全基因组测序结果,全基因组测序究竟是何方神圣?

  有限:指技术固有局限,对CNV识别不全。

  可测:指某些特定情况可测,取决于探针设计。

  WGS的送检目的

  对临床诊断不明的遗传病疑似患者,送检目的为寻求分子诊断或鉴别诊断Ø对临床诊断明确的遗传病患者,送检目的为寻求分子诊断或指导治疗或生育。

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  WGS的临床适应征:

  推荐WGS

  ·高度怀疑遗传病可能

  ·患者表型非特异性或临床诊断明确但目标疾病遗传异质性高

  ·为时间或经济效益寻求一次性全面性检测

  可使用WGS

  ·目标疾病遗传异质性低,虽已有公认靶向方案,但可能部分致病变异不在靶向检测的范围

  不推荐使用WGS

  ·目标疾病相当一部分变异不在WGS检测范围

  ·目标疾病致病基因存在同源基因情况

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  推荐的临床流程

  检测前遗传咨询应包含:

  送检的目的和意义检测方法、周期及局限性预期结果及可能的风险数据及样本处理的相关规则数据再分析的可能性

  建议的检测流程应包含信息和样本采集

  ·尽可能详细的临床表型

  ·建议HPO或者CHPO

  ·家族史及实验室检查,病理检查和影像及其他检查

  ·样本来源未做要求

  标准操作程序:遵照SOP

  确认性实验应包含:

  ·样本真实性的追踪及确认

  ·用于诊断目的的变异的确认

  ·对新发变异应通过父母来源关系检测确认

  检测的局限性应留意:

  ·涉及高度重复或同源的基因组区域的检测及分析可能不准确

  ·对于mtDNA变异识别存在局限性,需用特异性高的mtDNA检测方法进行验证。原因是线·粒体基因组变异有杂质性的特点

  ·部分基因组区域还存在参考序列的误差和空白间隙

  ·GC比高区域的覆盖可能不完全

  ·部分变异类型,如环状染色体等复杂结构变异,有待确认

  检测报告的要点:

  报告的发放对象:建议检测报告先发给送检者指定的有遗传咨询或临床遗传医师资质的专业人员,考虑国情也可同时发放给送检者(或其法定监护人、代理人)

  报告的形式和内容:一般信息检测信息及局限性检测结果的报告、解读和结论遗传咨询和建议

  检测后遗传咨询的注意事项

  ·检测结果做出明确的基因诊断

  ·是否需要针对性的辅助检查来进一步明确检出变异的致病相关性,尤其是对意义不明的变异是否需要进一步对受检者或家庭成员进行检测验证或排除诊断

  ·根据基因检测结果,是否需进行适当的治疗干预,调整治疗方案或饮食,明确药物禁忌等

  ·根据做出的基因诊断对患者的病情预后发展等进行评估,制定治疗及随访观察计划、并发症的预防干预

  ·对患者和家属提供心理干预或社会救助资源和渠道等

  ·根据遗传规律对父母的再生育风险的评估及其再生育指导,包括产前诊断或辅助生育计划的方式等

  ·患者或先证者的下一代风险评估及其再生育指导

  ·家族内其他家庭成员的风险评估疾病的有关研究进展信息

  其他问题

  共识中还对于检测的次要发现进行了探讨;在样本和数据处理方面鼓励WGS数据共享和数据的再解读再分析,并对研究与临床诊断的界限给出了建议。

  小结

  这份专家共识给与了遗传检测工作者们很好工作指导,尤其在遗传咨询部分对WGS的使用场景做了充分分析,强调了技术的优势又给出了理性的使用指导,可以为医务人员们在今后开展WGS检测提供实操及参考。

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