首个基于长读长基因组测序的临床诊断案例，历经20年得以确诊

日前，斯坦福大学科学家基于长读长测序技术（三代测序），成功诊断出一种此前一直无法诊断的罕见遗传病。下面就请跟随小编一探究竟吧！

Ricky Ramon在七岁时的一项常规检查中，在其左心房发现了一个良性肿瘤。然而，这对Ramon而言，只是个开始，他完全没有想到未来两年接踵而至的一系列麻烦和手术。

在这期间，Ramon的心脏和全身其他部位再次出现了良性肿瘤，包括脑下垂体、肾上腺和甲状腺结节。

但问题是，医生们始终诊断不出他究竟患了何种疾病。

在Ramon 18岁的时候，医生们认为他所患疾病可能是Carney综合症，一种由PRKAR1A基因突变引起的遗传病，但DNA检测并没有发现这个基因中的致病变异。

如今，八年之后，斯坦福大学医学院研究人员利用长读长测序技术对Ramon又进行了一次系统的诊断，病情最终得到了确诊。这也是首次在临床中使用长读长全基因组测序技术进行诊断，该研究成果于6月22日发表在Genetics in Medicine期刊。

照亮黑暗的角落

文章的主要作者，心血管医学、遗传学和生物医学数据科学教授Euan Ashley博士表示，当前的二代测序技术是将DNA打断成上百个碱基的小片段。而长读长测序则可以将DNA打断成几十kb的长片段。

“这让我们首次照亮了基因组的黑暗区域。” Ashley说，“科技的发展对于医学领域是一股强大的力量，我们能够对病人的基因组进行常规测序，这在十几年前是想都不敢想的。”

据悉，该研究是与PacBio公司共同进行，PacBio公司负责了测序的费用，文章的第一作者为斯坦福临床基因组学系病理学助理教授Jason Merker博士和PacBio公司的Aaron Wenger博士。

基于长读长测序确诊病症

随着科技进步和效率的提升，长读长测序的费用急剧下降。Ashley评估了该研究中测序的费用，每个基因组约为5000至6000美元。

Ashley表示，虽然短读长测序（二代测序）的费用已经低于1000美元，但是当DNA被打断成小片段时，会有一部分基因组序列无法读取到。整个基因组中，一系列的重复序列，例如GGCGGCGGC，可以重复到几百个碱基对。当片段只有100bp时，我们无法知道这些序列到底有多长，而且这些序列的长度还决定着某些人对疾病的易感程度。

此外，人类基因组中还存在着一些冗余的部分，也就是说，大部分100bp的片段可以比对到多个区域，使得我们在基因组组装时，无法判断这些片段应该如何排列。但是在长读长片段的情况下，这个情况发生的几率就小很多。

研究人员指出，如果考虑这个问题，那么基因组中5%的区域都无法唯一比对。任何超过50bp的缺失或插入都太长，导致无法检测到。

Ashley说，对于未确诊的患者，约三分之一的病例，短读长测序可以帮助医生提供诊断，但是Ramon的病例并不属于其中。

二代测序技术最初用于分析Ramon的基因时，并没有鉴定出与Carney综合症相关基因的突变，因此文章共同作者Tam Sneddon博士手动浏览了Ramon的基因组测序数据，他注意到了一些错误。最终，研究人员利用长读长测序对Roman的基因组进行测序，鉴定出了一段2.2kb片段的缺失，并确定为Carney综合症。

这项研究是斯坦福医学院专注于精准医疗的一个很好案例，精准医疗的目的是在健康领域预防疾病、精准诊断并对疾病进行精准治疗。

关于Carney综合症

Carney综合症来源于PRKAR1A基因的突变，而且在某些类型的肿瘤中还存在风险增高的特点，尤其是在心脏和激素生成腺体，例如卵巢、睾丸、肾上腺、脑下垂体和甲状腺。根据美国国立卫生研究院的数据，被鉴定出患有这类疾病的患者数不超过750个。

该疾病最常见的症状是良性心脏肿瘤或黏液瘤。在心内直视手术中，需要移除心脏黏液瘤，当Ramon 18岁时，他已经接受了3次这种手术。他正在考虑心脏移植，因此，对其病情进行正确诊断对于移植至关重要。除了典型的移植手术，Ashley表示，研究人员还需要确认没有其他健康问题会受到免疫抑制剂影响而加剧病情。免疫抑制剂是心脏移植患者必须服用的，用于避免对捐赠器官的排异反应。

虽然研究小组最终确认了Ramon的确患有Carney综合症，但这意味着Ramon无法脱离他的疾病。“我非常沮丧。”他说，“我花费了很长时间来接受这个事实，这种疾病会伴随我一辈子。还是活在当下吧！糟糕的日子是短暂的风暴，它们会过去的。”

Ramon最近进行了他的第四次手术，以移除心脏中的三个肿瘤。心胸外科主席Joseph Woo在斯坦福医院完成了这次手术，Ashley谈道：“心脏中有肿瘤是非常罕见的。这是一次非常勇敢的手术。”虽然Ramon仍然在考虑器官移植，但是需求已经没有那么急迫了。

极具临床价值的长读长测序技术

Ashley表示，他和其他很多医生都相信长读长测序技术是未来基因组学的重要一部分。

“如今我们需要考虑的是如何做的更好。” Ashley说，“如果我们能够将长读长测序的费用降低到每个人都能使用，那么我认为这个技术会非常有用。”

参考资料

[1] Long-read genome sequencing identifies causal structural variation in a Mendelian disease

[2] Researchers use long-read genome sequencing for first time in a patient

来源：测序中国（微信号 seq114）   作者：Reggie