盡管近年來(lái)遺傳檢測(cè)技術(shù)迅速發(fā)展，但約一半有疑似孟德?tīng)栠z傳病的人仍無(wú)法獲得準(zhǔn)確診斷，另一些人可能需要等待多年才能確診。

由阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)（KAUST）的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的一種長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序（LRS）平臺(tái)，名為NanoRanger（基于納米孔的鄰近基因區(qū)域快速獲?。F(xiàn)在提供了一種準(zhǔn)確、快速且低成本的方法，可以在幾小時(shí)內(nèi)診斷孟德?tīng)栠z傳病。NanoRanger可以處理常規(guī)臨床樣本（如外周血），并以單堿基對(duì)分辨率解析大規(guī)?；驈?fù)雜的基因組變異。

“精準(zhǔn)、高效的基因組診斷迫切需要以改善患者預(yù)后和促進(jìn)攜帶者篩查，”KAUST的博士生張英姿（Yingzi Zhang）說(shuō)道，她在研究負(fù)責(zé)人李墨（Mo Li）博士的指導(dǎo)下工作。“利用我們自定義開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)分析工具，NanoRanger能夠準(zhǔn)確定位單堿基對(duì)分辨率的斷點(diǎn)，提供有助于診斷遺傳病的詳細(xì)圖譜。初始測(cè)序后，診斷最快可在12分鐘內(nèi)完成，這是一項(xiàng)突破性進(jìn)展?！?/p>

張英姿、李墨及其同事在《Med》期刊上報(bào)告了NanoRanger的發(fā)展及其在人類小規(guī)模研究中的應(yīng)用。在其題為《NanoRanger實(shí)現(xiàn)基因組疾病的快速單堿基對(duì)分辨率》的報(bào)告中，團(tuán)隊(duì)指出，“我們開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單有效的方法，NanoRanger，在解決傳統(tǒng)臨床測(cè)試無(wú)法檢測(cè)到的致病斷點(diǎn)方面顯示出顛覆性可靠性……我們的結(jié)果表明，NanoRanger是一種快速且具有廣泛臨床適用性的低成本方法?！?/p>

“全球超過(guò)4億人患有罕見(jiàn)疾病，估計(jì)其中80%的罕見(jiàn)疾病具有遺傳起源，”作者指出?！氨M管常規(guī)遺傳檢測(cè)在臨床和研究環(huán)境中有所進(jìn)展，但全球約有一半疑似患有孟德?tīng)栠z傳病的人仍無(wú)法獲得準(zhǔn)確診斷。那些幸運(yùn)獲得準(zhǔn)確診斷的人平均需要6年時(shí)間?！辈⑶铱赡苡?0%的罕見(jiàn)病患者會(huì)經(jīng)歷至少一次誤診。

孟德?tīng)栠z傳病——包括神經(jīng)系統(tǒng)和智力發(fā)育障礙——是由特定基因的變異或基因組某一段的異常重排引起的。每種疾病都有一個(gè)特定的“斷點(diǎn)”——結(jié)構(gòu)變異的基因組位置，在那里DNA被刪除、重排或倒置。盡管可以使用傳統(tǒng)篩查技術(shù)識(shí)別這些變異，但重排的復(fù)雜性往往導(dǎo)致其被遺漏?！耙恍┤苏J(rèn)為，外顯子組測(cè)序（ES）未能在大規(guī)模隊(duì)列中為至少50%的疑似孟德?tīng)柌』颊咛峁┓肿釉\斷，是由于其覆蓋范圍有限，相較于全基因組測(cè)序而言，”研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)解釋道。

孟德?tīng)柌【哂羞z傳性，尤其是在父母雙方都是同一缺陷片段的攜帶者時(shí)。這類疾病在親屬結(jié)婚（近親結(jié)婚）普遍的地區(qū)更為常見(jiàn)。研究人員開(kāi)發(fā)NanoRanger，以克服現(xiàn)有技術(shù)的局限，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)擴(kuò)展基因組區(qū)域內(nèi)的各種類型結(jié)構(gòu)變異（SVs），并達(dá)到堿基分辨率。

這種技術(shù)成本低，僅需少量患者或疑似攜帶者的DNA。NanoRanger將基因組DNA樣本用稱為限制性酶的分子剪刀切割成具有相同末端序列的片段。這些片段隨后自連成環(huán)并擴(kuò)增，從而更容易使用Oxford Nanopore Technologies的長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)靶向和測(cè)序感興趣的基因組區(qū)域。

與其他靶向長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序（T-LRS）方法相比，科學(xué)家們指出，“NanoRanger需要的DNA顯著更少，并且只需很少的流動(dòng)池容量，卻能實(shí)現(xiàn)成千上萬(wàn)倍的更高序列覆蓋率?！崩钅忉屨f(shuō)，“NanoRanger采用簡(jiǎn)單的分子生物學(xué)策略‘釣取’懷疑存在復(fù)雜突變、缺失或重排的基因組區(qū)域?！?/p>

在與沙特阿拉伯國(guó)王費(fèi)薩爾專科醫(yī)院和研究中心的福贊·阿爾庫(kù)拉亞（Fowzan Alkuraya）醫(yī)生領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行的試驗(yàn)中，NanoRanger成功識(shí)別出13個(gè)通過(guò)傳統(tǒng)基因檢測(cè)未能發(fā)現(xiàn)的家族性基因組疾病的精確斷點(diǎn)。利用這些斷點(diǎn)，研究人員隨后篩查了相關(guān)家族成員和1000名健康沙特人的攜帶者狀態(tài)。“NanoRanger以單堿基對(duì)分辨率識(shí)別了斷點(diǎn)，從而能夠準(zhǔn)確確定未受影響的家族成員的攜帶者狀態(tài)，以及這些基因組病變的創(chuàng)始性質(zhì)及其在當(dāng)?shù)厝丝谥械念l率，”他們報(bào)告道。

這種檢測(cè)方法促使試驗(yàn)中的一對(duì)沙特夫婦在發(fā)現(xiàn)他們都攜帶一種遺傳性孟德?tīng)柤膊〉幕蛉笔Ш?，選擇進(jìn)行體外受精。“我們已經(jīng)申請(qǐng)了專利，并計(jì)劃將NanoRanger整合到標(biāo)準(zhǔn)診斷程序中，為臨床環(huán)境提供全面的工具包，不僅在沙特阿拉伯，而且在全球范圍內(nèi)，”李墨總結(jié)道。作者們總結(jié)道，“我們預(yù)計(jì)，多重NanoRanger可以作為針對(duì)候選基因明確的遺傳病的補(bǔ)充診斷工具，以及用于常見(jiàn)遺傳病的低成本婚前篩查測(cè)試?！?/p>

參考文獻(xiàn)：https://www.cell.com/med/fulltext/S2666-6340(24)00262-9?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2666634024002629%3Fshowall%3Dtrue

編輯：王洪

排版：李麗