自动化遗传分析如何帮助罕见病诊断

医疗器械 来源:中国罕见病网 作者:翻译:渐冻人尘雾
2016
09/13
10:42
中国罕见病网
作者:翻译:渐冻人尘雾
医疗器械

斯坦福大学研究人员正在设计(新的)方法,让计算机帮助执行一些目前科学家在研究患者基因组从而诊断疾病时需要手动完成的密集遗传分析。

1997年,当Shayla Haddock出生时,她的父母立即意识到有些不对劲。作为家里的第六个孩子(共七个孩子),Shayla的面部特征与众不同,足部畸形,而且四肢短于正常状态,体形小于大多数新生儿。听力测试表明她还存在耳聋问题。

医生2012年分析了Shayla Haddock的基因组,寻找导致其足部畸形、耳聋和四肢短于正常状态的原因。虽然初步分析没有提供诊断,但2015年的一次重新分析揭示了答案:Shayla罹患的是有一种被称为Wiedemann-Steiner综合征的罕见遗传病。这次重新分析使用了斯坦福大学新近开发的计算工具。

Shayla的父母,Cheryl和Levko Siloti,寻找了这些异常的答案,他们忧虑的是:在Cheryl怀孕期间,是否发生了一些本可以预防的问题而导致Shayla的症状?能够确诊并改进Shayla的治疗方案吗?如果Shayla的兄弟姐妹们将来成家立业,他们的孩子会面临相同的疾病风险吗?

“这是一种情感过山车”Cheryl Siloti说。多年来,就Shayla的状况,医生们提出了许多可能的诊断,但医学检查反复否定了他们的理论。“医生告知我们这些可能性,随后他们又否定了这些可能‘不,这个不是答案’”。

这个位于加州斯托克顿市的家庭所面临的问题说明了诊断罕见遗传病的挑战,也是阐释斯坦福大学医学院(Stanford University School of Medicine)科学家们为什么设计新方法以及如何提供帮助的一个范例。

医生们和Shayla的父母一样渴望做出诊断,但他们几乎得不出任何确切的结果。2012年8月10日——就在斯坦福西尔·帕卡德儿童医院(Lucile Packard Children's Hospital Stanford)的医生得出“无法将Shayla的遗传模式和症状与(任何)一种疾病相匹配”的结论两周后——一篇科学报告揭示了基因缺陷和一种罕见疾病之间联系的新发现,这篇文章允许医生们对Shayla做出诊断。但在那个时候,无法定期进行基因测试结果的重新分析,以考虑到新的知识。Shayla的家人和医生们仍然不知道他们已经可以获得答案。

——遗传再分析

去年,作为一项科学研究的一部分,Shayla的父母同意对她的基因组进行重新分析。这一次,斯坦福大学的计算机科学家使用他们开发的新型计算工具将Shayla的基因序列与科学文献进行比较。他们发现了2012年的(那篇)科学报告并预测Shayla罹患的是一种被称为Wiedemann-Steiner综合征(Wiedemann-Steiner syndrome)的罕见遗传病,预测得到了Shayla医生的证实。

“每过一个月,都会有更多的全球遗传多样性反映在科学数据库中,每次都会有更多信息,更容易解释接下来看到的(问题)”Shayla在帕卡德儿童医院的临床遗传学家Jon Bernstein博士说道。Jon Bernstein博士是7月21日在线发表于《医学遗传学》(Genetics in Medicine)的新报告的作者。研究中10%的患者——包括Shayla在内的4人,在首次遗传分析(平均于20个月之前进行)后没有获得诊断——基于最近的发现而被诊断为不同的罕见疾病。

这些“近在咫尺的遗漏”凸显了精准健康领域中的一个巨大挑战:虽然获得个人基因序列的速度、成本和工作量近年来急剧下降,但训练有素的专家依然需要工作大约20到40个小时来将患者的罕见突变与可能揭示诊断结果的科学文献信息相匹配。在疑似罹患罕见遗传病的患者中,75%无法在首次DNA分析后获得诊断。不过,知识库正在快速增长,研究人员每年都会发现大约250种遗传病的原因,同时找到9200个特定基因病因与已知疾病之间的关联。

——太多需要手动诊断

“我们的研究表明,由于存在稳定的发现率,因此对患者基因测试结果进行重新分析是有用的”Bernstein说道。Bernstein同时是斯坦福大学医学院的儿科学副教授。

“但是我们没有足够的人力资源,无法像临床医生和科学家们过去所做的那样来继续所有的手动分析”该研究资深作者,发育生物学、计算机科学和儿科学副教授Gill Bejerano博士说道。

Bejerano领导的计算机科学家们设计了新研究中使用的自动化方法。数百万美国人可能罹患某种形式的罕见遗传病,他指出——对于手动诊断而言太多了。“我们团队认为,相对于在每位患者的分析中继续投入数十个小时,更有意义的是将时间用于构建能够帮助我们完成大量工作的计算机科学工具”他说道。

在新的研究中,这些科学家测试了将未确诊患者基因组与现有基因数据库进行自动对比(的方法)能否加速诊断。结果表明这种方法有效。

“基因组根本上是一种程序语言”Bejerano说,“我们确实想使用机器学习和其他方法来构建计算机系统,将尽可能少的工作留给人类专家。在这些工作中,电脑不如人类,但我们认为我们能够通过计算机处理这种方法中80%到90%的工作,并在循环过程中为人类节省大量的时间。”

——对比患者和父母的基因

Bernstein和Bejerano表示,新研究的另一项关键发现是:将患者的基因序列和父母的基因序列进行对比,能够极大地加快诊断过程。这种对比有助于发现父母不携带而在患者中发生的新致病突变。“如果(患者)父母的数据摆在你的面前,这些(发现)就会更容易地显现。”Bernstein说道。

在Shayla的病例中,她的诊断为家人带来了他们一直寻求的答案。她的致病性突变不是从父母那里遗传的,而是自然发生的。这不是可预防的问题,也不会影响她兄弟姐妹们的孩子。“知道这些,真的让我们长长地舒了一口气”Siloti说道。

诊断也帮助Silotis找到了其他拥有同样患儿的家庭。他们在Facebook群组分享故事,而且感觉他们已经发现了支持和群体的新意义。“我们一直相信知识就是力量”Siloti说,“得到答案的感觉真好,特别是在经历长时间的寻找之后。”

这项新的研究由斯坦福大学儿科学系、斯坦福发现基金、国防高级研究计划局和国家卫生研究院(U01MH105949)资助。共同领导作者是研究科学家Aaron Wenger博士和 Harendra Guturu博士。

为什么难以诊断罕见遗传病,下面的数据能够带来启示:

1. 人类基因组的大小:30亿个碱基。碱基是构成我们基因和控制基因的基因组区域的“单词”中的单个“字母”;

2. 罹患某种形式罕见遗传病的美国人的数量估计为:2500万;

3. 每年新识别出原因的单基因疾病数量:250;

4. 每年新识别的与现有疾病相关联的基因改变的数量:9200;

5. 在怀疑罕见遗传病时,分析个人基因信息所需的时间:20到40小时;

6. 疑似罕见单基因疾病患者中首次基因测序就能获得诊断的比例:25%;

7. 为了帮助未确诊患者匹配新发现而进行重新分析的典型频率:一直很少,但得益于新的自动化基因分析技术,有望变得更为常见。

原文检索

Automating genetic analysis helps keep up with rapid discovery of new diseases

来源:中国罕见病网   作者:翻译:渐冻人尘雾

为你推荐

石药集团与阿斯利康成立合资公司,收到1000万美元里程碑付款资讯

石药集团与阿斯利康成立合资公司,收到1000万美元里程碑付款

双方将在河北石家庄建设新一代生物制剂生产基地,该合资公司的初始业务将聚焦于为全球市场生产及供应双方约定的生物制剂药物原液(DS)。

2026-08-05 20:49

全球首款!核心医疗人工心脏产品获欧盟CE认证资讯

全球首款!核心医疗人工心脏产品获欧盟CE认证

Corheart®6 可用于桥接心脏移植、短期心肌功能恢复治疗以及长期终点治疗,完整覆盖终末期心衰从短期生命支持到永久循环辅助的全场景临床需求

2026-08-05 20:37

国家药监局批准3款创新医疗器械上市资讯

国家药监局批准3款创新医疗器械上市

近日,国家药品监督管理局批准了河南赛美视生物科技有限公司的“三焦点环曲面人工晶状体”和深圳北芯医疗科技有限公司的“心脏脉冲电场消融仪”、“一次性使用心脏脉冲电场消融...

2026-08-05 16:47

2000年-2025年国家基本医保药品目录相关数据资讯

2000年-2025年国家基本医保药品目录相关数据

药品数量仅指药品目录西药和中成药的编号数,截至2026年7月3日,目录内3253种药品对应药品通用名5890个。

2026-08-05 14:19

80亿美元,全球两家核药公司合并资讯

80亿美元,全球两家核药公司合并

美东时间8月3日,Curium Pharma宣布与Lantheus Holdings, Inc 达成最终合并协议。Curium将以每股102 5美元现金收购Lantheus全部流通股,基础对价70亿美元,若2030年前达成...

2026-08-05 13:51

英卓凡正式在华上市,联合英飞凡用于晚期或不可切除的肝细胞癌资讯

英卓凡正式在华上市,联合英飞凡用于晚期或不可切除的肝细胞癌

为晚期肝癌患者点亮长生存新希望

2026-08-05 11:03

章科:坚持为人民出政绩  推动医疗保障事业高质量发展资讯

章科:坚持为人民出政绩 推动医疗保障事业高质量发展

医疗保障制度依法保障每一位参保群众的医保权益,有力提高全社会医疗服务的可及性,有助于增进民生福祉、缩小贫富差距,促进社会公平和共同富裕。

2026-08-05 10:48

康宁杰瑞与PathosAI达成22亿美元ADC授权协议,1.25亿美元首付款资讯

康宁杰瑞与PathosAI达成22亿美元ADC授权协议,1.25亿美元首付款

8月4日,康宁杰瑞生物制药宣布其全资子公司江苏康宁杰瑞生物制药有限公司与美国临床阶段生物技术公司Pathos AI就TROP2 HER3双特异性抗体偶联药物JSKN016达成独家授权许可协议。

2026-08-04 22:14

剂泰科技与恒瑞医药达成AI制剂合作资讯

剂泰科技与恒瑞医药达成AI制剂合作

8月3日,剂泰科技发布自愿公告,宣布自主研发的AiTEM人工智能制剂创新平台将在恒瑞医药进行本地化部署,加速药物制剂配方开发效率。

2026-08-04 13:01

以专业教育与患者为中心的创新实践,解码中国代谢健康新图景资讯

以专业教育与患者为中心的创新实践,解码中国代谢健康新图景

近日,礼来中国今日于上海世博展览馆举办年度心血管代谢健康高峰论坛。

2026-08-04 11:41

东阳光药甘精胰岛素首批115.2万支发货美国资讯

东阳光药甘精胰岛素首批115.2万支发货美国

近日,东阳光药发布公告,首批甘精胰岛素注射液(商品名:Langlara)已于7月27日自湖北宜都生产基地分批启运美国,预计8月中下旬完成全部发货。首批计划发货115 2万支。

2026-08-04 11:37

维利信LBL-024用于转移性结直肠癌获批IND资讯

维利信LBL-024用于转移性结直肠癌获批IND

8月3日,维立志博发布公告,公司自主研发的PD-L1 4-1BB双特异性抗体维利信(LBL-024)联合用药治疗转移性结直肠癌(mCRC)的开放、多中心Ib II期临床试验申请已获得国家药品监...

2026-08-04 10:22

药明康德半年业绩超预期,大幅上调全年业绩指引资讯

药明康德半年业绩超预期,大幅上调全年业绩指引

预计2026年公司整体收入由人民币513-530亿元上调至人民币585-605亿元,上调幅度约14%,持续经营业务收入同比增速由18%-22%上调至35%-39%。药明康德计划向全体股东每10股派发现金红利5 1元(含税)。

2026-08-03 20:46

3.3亿元天使轮融资,主动科技刷新国内脑机接口领域融资纪录资讯

3.3亿元天使轮融资,主动科技刷新国内脑机接口领域融资纪录

上海主动科技有限公司正式宣布完成3 3亿元人民币天使轮融资。

2026-08-03 17:48

安永吴晓颖:中国创新药全球化步入深水区,交易价值兑现成行业分水岭资讯

安永吴晓颖:中国创新药全球化步入深水区,交易价值兑现成行业分水岭

近日,安永正式发布《从中国创新到全球价值:中国创新药全球合作与交易观察》白皮书

文/张蓉蓉 2026-08-03 17:33

微创持续葡萄糖监测系统获批资讯

微创持续葡萄糖监测系统获批

7月30日,上海微创生命科技有限公司的AccuSense 妙感持续葡萄糖监测系统(CGMs)获国家药品监督管理局(NMPA)批准上市。

2026-08-03 15:34

医院要求医药代表提供相关专业学历证明资讯

医院要求医药代表提供相关专业学历证明

根据《医药代表管理办法》第十条规定,医药代表应当具有医学、药学或相关专业大学专科及以上学历。

2026-08-03 13:37

消息称阿斯利康与百时美施贵宝正洽谈合并资讯

消息称阿斯利康与百时美施贵宝正洽谈合并

知情人士透露,两家公司近几个月已就合并进行了多轮磋商,交易有望在近期落地,但也存在推迟或破裂的可能。

2026-08-03 10:55

国家医保局召开全国深化医保基金管理突出问题专项整治工作中期推进会资讯

国家医保局召开全国深化医保基金管理突出问题专项整治工作中期推进会

7月31日,国家医保局会同最高人民法院、最高人民检察院、公安部、财政部、国家卫生健康委、税务总局、市场监管总局、国家中医药局、国家药监局,10部门联合召开全国深化医保基金...

2026-08-03 10:40

第12批国采,哪家企业中选品种最多?资讯

第12批国采,哪家企业中选品种最多?

本次集采65个品种全部采购成功,全国共4 5万家医药机构报量,327家企业的521个产品获得拟中选资格,覆盖抗感染、抗肿瘤、抗血栓、降血糖、降血压、降血脂、风湿免疫、消炎镇痛...

2026-08-02 19:58