全外显子基因测序能够检测出哪些常见基因突变？如MTHFR的C677T突变可否检出？

幸福侠侣

全外显子基因测序能够检测出哪些常见基因突变？如MTHFR的C677T突变可否检出？

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大力水手

通过筛选潜伏在 12,000 多个肿瘤基因组中的数亿个突变，科学研究人员通过基因测序已经确定了 DNA 变化的模式，这些模式可以为癌症的遗传和环境原因提供了重要线索。
     这项研究是同类基因组研究中较具规模的。研究组人员在不断增长的伴随癌症的“突变特征”目录中添加了数十个条目，并且在某些情况下，有助于癌症遗传研究。
     西班牙巴塞罗那生物医学研究所的计算癌症生物学家揭示了基因组中无法从较小的数据集中挑选出来的罕见突变模式。当拥有拥较多全基因组时，就可以制造出一套完整的突变特征。目前基因组分析还处于早期阶段，但它在诊断和了解这些肿瘤是如何产生的方面具有较大潜力。
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   单个癌细胞可能包含数十万个突变，有时超过一百万个，但其中只有少数会直接导致肿瘤的发展。多年来，研究人员一直在通过基因组数据 寻找这些癌症驱动因素，希望他们能找到新的控制方法。
     许多剩余的“旁观者”突变也可以提供信息。一些致癌剂会产生 DNA 变化的特征模式。例如，紫外线可以导致一个 DNA 碱基或“字母”，称为胞嘧啶，在基因组的某些位点被另一个称为胸腺嘧啶的取代。这种变化经常出现在黑色素瘤中。
   在过去的一年中，科学家们分析了收集的肿瘤样本的约 5,000 个全基因组序列，进行了基因测序，为肿瘤基因组突变特征研究奠定了坚实的基础。
    在这项新研究中，该团队分析了英国国家卫生服务局收集的 12,000 多个癌症基因组，这些基因组是英国基因组学 100,000 基因组计划的一部分。然后，研究人员使用之前发布的数据集来验证他们的发现。这项数据验证将涉及开发新的分析工具和能够处理数十万个突变的算法。
这项工作包括来自 19 种肿瘤类型的样本产生了几十个以前未知的突变足迹，其中一些可以追溯到修复 DNA 的特定细胞方法的缺陷。
     布达佩斯自然科学研究中心的癌症生物学家研究人员现在可能已经发现了所有常见的突变特征。但随着癌症基因组项目在全球范围内的蓬勃发展，寻找特定器官中不到 1% 的肿瘤中出现的罕见特征可能会继续进行。
     除了寻找进一步的突变特征外，科研人员还希望能够追踪尚未与致癌事件相关的神秘的特征的起源。他们还想研究其他类型的基因变化：目前的研究重点是一到三个 DNA 字母的变化，但 DNA 序列也可以被删除、插入或重新排列成较大的块。
     研究人员梳理了代表 20 多种不同类型儿童癌症的 1,700 多个肿瘤的基因组，进行基因测序以发掘潜在的药物靶点，并更好地了解癌症在年轻的患者中是如何发生的。总之，希望这些研究会影响到针对个体的癌症控制。但从识别突变到开发有效药物，还有很长的路要走。
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继续前进

外显子组测序鉴定了来自听力障碍、甲营养不良和癫痫的两个无关家庭的三个候选基因的变异





【关键词】DDOD（耳聋-甲营养不良）、听力障碍、全外显子组测序（WES）、ATP6V1B2、TJP2、KIF11





为了调查先天性听力障碍的遗传原因，对166个先天性耳聋家庭中的542名个体进行全外显子组测序，在两个无关家庭的五名受影响个体中鉴定出三种变异。家族1中，在患有DDOD的母亲和儿子中发现ATP6V1B2基因的无义突变（c.1516C>T，p.R506*）；同时，在患者中检测到TJP2基因中一个新的杂合变异（c.1590T>G，p.D530E）。家族2中，在患有DDOD的父亲和女儿中检测到ATP6V1B2基因的相同突变；此外，女儿的母亲患有感音神经性耳聋和癫痫，在她身上发现了KIF11基因中的一个新的杂合变异（c.733A>G，p.M245V）。本研究主要结果：（1）首次证明ATP6V1B2基因引起的DDOD综合征是一种常染色体显性遗传病；（2）KIF11基因中的变异（c.733A>G，p.M245V）位于驱动蛋白马达结构域中，推测该区域可能参与包括耳蜗细胞在内的中枢神经系统中的蛋白质相互作用。临床价值：扩大了听力障碍候选基因的变异谱，并对ATP6V1B2、TJP2和KIF11基因对听力功能的作用提供了新的见解。详细的基因型-表型分析可以进一步表征听力障碍相关变异和潜在发病机制。





听力障碍是人类最常见的遗传缺陷之一1，分为综合征性听力障碍（SHL）和非综合征性听力障碍（NSHL）。共鉴定出124个导致NSHL的基因。大约30%的听力障碍患者被认为是综合征患者2，目前描述了400多种不同的听力障碍综合征3。DDOD综合征（MIM:220500）的病因首次从3个无关病例中发现ATP6V1B2基因中的新发杂合变异（c.1516C>T；p.R506*）4。在具有更广泛临床表现的患者中也检测到该变异，包括耳聋、甲营养不良、智力残疾（智力迟钝）或癫痫（称为DOORS综合征）5。这是在ATP6V1B2基因中发现的唯一LoF变异。然而，自1961年首次发现DDOD综合征以来，这种LoF变异（c.1516C>T，p.R506*）是否与常染色体显性遗传有关尚不确定6。







本研究招募了两个无关家庭中的五名受影响个体。对有听力障碍和其他症状的患者进行常规临床试验。收集个人和家族史，包括听力障碍、耳鸣、前庭症状、氨基糖苷类药物的使用和其他异常情况。对受试者进行全外显子组测序和生物信息学分析，排除在gnomAD或内部中国外显子组数据库中检测到的MAF>0.001的变异，使用特异性引物进行Sanger测序，并根据ACMG指南对变异进行致病性评级。






临床表型—家庭1
先证者是6岁的男孩（图1A、B），患有双侧深度感音神经性耳聋，于20个月龄时接受单侧人工耳蜗植入术后，听力和言语能力恢复正常。第1和第5指指甲缺失，食指指甲再生性障碍，其余手指的指甲表面粗糙不平。拇指呈指状，第5指异常短。X光显示双侧食指远端指骨缺失（图1C、D）。右脚第1、2趾无趾甲，第3、5趾严重发育不良，左脚第1、3趾无趾甲，4、5趾趾甲残缺和粗糙。足部检查和X线片显示第5趾远端双侧发育不良（图1E、F）。先证者的母亲（图1G）也表现出类似的表型，如双侧深度先天性感音神经性耳聋和甲营养不良（图1H、I）她的脚趾甲发育受到严重影响，（图1J、K）。





图1 家庭1的临床表型

临床表型—家庭2
先证者是7岁的女孩（图2A、B），患有双侧重度感音神经性听力障碍。3岁时，她接受了单侧人工耳蜗植入。先证者不善于主动表达，记忆力差。体检发现她的手指和脚趾出现双侧异常（图2C-F）。第1、3指指甲缺失，其余手指明显发育不良。拇指呈指状，左手五指异常短。脚趾甲完全缺失。她的脚是平的（扁平足）。牙科检查显示牙齿发育不全。先证者的父亲（图2G）表现出与女儿相似的表型，包括严重的先天性感音神经性听力障碍和甲营养不良（图2H、I）。此外，他的足部X光片显示右脚第2脚趾远端发育不良（图2J、K）。先证者的母亲被诊断患有严重的先天性双侧感音神经性耳聋、癫痫和轻度智力残疾。




图2  家庭2的临床表型

ATP6V1B2基因中致病性变异的鉴定
在两个家庭的四名有听力障碍和甲营养不良的患者中发现ATP6V1B2基因的一种已知的致病性变异（c.1516C>T；p.R506*），该变异先前被报道为多例耳聋和甲营养不良以及多例DOORS综合征的新发变异。在这两个家庭中，该LoF变异可以遗传给下一代，与常染色体显性遗传病的形式一致。根据ACMG指南，该变异为PVS14、PP3、PP5和PP1。因此，被归类为致病性变异。目前，在HGMD中已发现ATP6V1B2基因的7种不同变异，只有位于c末端区域的LoF变异（c.1516C>T，p.R506*）与听力障碍和甲营养不良相关4。在本报告中，ATP6V1B2基因中的LoF变异与两个无关家族中的四名受影响个体共分离，表明c.1516C>T变异是常染色体显性DDOD综合征的遗传原因。几乎先前报告的c.1516C>T（表1）病例都是由该等位基因新发突变引起的。
表1 ATP6V1B2基因中c.1516C>T变异导致的DDOD/DOORS患者比较




在家庭1的患者中检测到TJP2基因的变异
家庭1中受影响的母亲和儿子在TJP2基因中携带了一个变异（c.1590T>G，p.D530E，图3A）。TJP2基因是肝内胆汁淤积症和感音神经性耳聋的已知候选基因7。在小鼠胚胎中，TJP2在肝脏、胆管、连接毛细胞和支持细胞的耳蜗膜中高度表达8，表明其在肝脏和耳蜗发育中的作用。在HGMD中，TJP2的59种不同变异与多种疾病有关，如肝内胆汁淤积症、高胆固醇血症和听力障碍。编码蛋白中分散了10种与听力障碍相关的变异（图3B）。在我们的案例中，c.1590T>G（p.D530E）变异位于PDZ3结构域中。




图3 TJP2基因突变分析。（A） Sanger测序色谱图显示受影响的儿子和母亲中存在杂合变异。（B） 在HGMD中治疗的所有TJP2突变均定位于编码的TJP2蛋白；蓝色箭头：在听力障碍病例中检测到的变异；红色箭头：本研究中检测到PDZ3结构域中的p.D530E。另一个导致听力障碍的变异（p.A112T）被映射到PDZ1结构域





在家庭2受影响的配偶中发现的KIF11基因新变异
家庭2中受影响的配偶经WES分析确定了一种KIF11基因的错义变异（c.733A>G，p.M245V）。据预测，这种变异是致病的，未记录在gnomAD或ChES数据库中。在小头畸形、伴有或不伴有脉络膜视网膜病变、淋巴水肿或精神发育迟滞的患者中，已经报告了至少100种不同的突变（MIM:152950和HGMD）。我们发现，KIF11中两个已报道的听力障碍相关变异（c.704C>G，pS235C和c.730C>T，pH244Y）9、10和本报告中发现的变异（c.733A>G，p.M245V）（图4A）都聚集在驱动蛋白马达结构域中的一个小区域（图4B）。推测该区域可能参与包括耳蜗细胞在内的中枢神经系统组织中的蛋白质相互作用。根据ACMG分类，该变异为PM2和PP3。因此，被归类为意义未明的变异。






图4   KIF11基因突变分析。（A） 三种听力障碍相关变异位于KISc域（SmartMotif）。（B） 基于人类KIF11驱动蛋白结构域3D结构，三种听力障碍相关变异均位于驱动蛋白马达结构域个单个β-折叠片的一个小区域






参考文献1.Morton, C. C., and Nance, W. E. (2006). Newborn Hearing Screening - A Silent Revolution. N. Engl. J. Med. 354, 2151–2164.2.Tseng, C., and Lalwani, A. (2000). Cracking the Auditory Genetic Code: Part II. Syndromic Hereditary Hearing Impairment. Am. J. Otolaryngol. 21, 437–451.3.Gettelfinger, J. D., and Dahl, J. P. (2018). Syndromic Hearing Loss: A Brief Review of Common Presentations and Genetics. J. Pediatr. Genet. 7, 1–8.4.Yuan, Y., Zhang, J., Chang, Q., Zeng, J., Xin, F., Wang, J., et al. (2014). De Novo mutation in ATP6V1B2 Impairs Lysosome Acidification and Causes Dominant Deafness-Onychodystrophy Syndrome. Cell Res 24, 1370–1373.5.Zádori, D., Szalárdy, L., Reisz, Z., Kovacs, G. G., Maszlag-Török, R., Ajeawung, N. F., et al. (2020). Clinicopathological Relationships in an Aged Case of DOORS Syndrome with a p.Arg506X Mutation in the ATP6V1B2 Gene. Front. Neurol. 11, 767.6.Feinmesser, M., and Zelig, S. (1961). Congenital Deafness Associated with Onychodystrophy. Arch. Otolaryngol. - Head Neck Surg. 74, 507–508.7.Kim, M.-A., Kim, Y.-R., Sagong, B., Cho, H.-J., Bae, J. W., Kim, J., et al. (2014). Genetic Analysis of Genes Related to Tight junction Function in the Korean Population with Non-syndromic Hearing Loss. PLoS One 9, e95646.8.Walsh, T., Pierce, S. B., Lenz, D. R., Brownstein, Z., Dagan-Rosenfeld, O., Shahin, H., et al. (2010). Genomic Duplication and Overexpression of TJP2/ZO-2 Leads to Altered Expression of Apoptosis Genes in Progressive Nonsyndromic Hearing Loss DFNA51. Am. J. Hum. Genet. 87, 101–109.9.Jones, G. E., Ostergaard, P., Moore, A. T., Connell, F. C., Williams, D., Quarrell, O., et al. (2014). Microcephaly with or without Chorioretinopathy, Lymphoedema, or Mental Retardation (MCLMR): Review of Phenotype Associated with KIF11 Mutations. Eur. J. Hum. Genet. 22, 881–887.10.Mirzaa, G. M., Enyedi, L., Parsons, G., Collins, S., Medne, L., Adams, C., et al. (2014). Congenital Microcephaly and Chorioretinopathy Due to de novo heterozygousKIF11mutations: Five Novel Mutations and Review of the Literature. Am. J. Med. Genet. 164, 2879–2886.





北京安琪尔基因医学科技有限公司--基因检测；全外显子测序；基因医学分析
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感恩由您

如果全外显子测序的覆盖度达到的话，是没有任何问题的。但是这个前提是覆盖度，跟您这边的测序深度和建库的质量有关系（一般测序深度至少30X），一般临床流程是利用全外显子测序进项全面筛查，若发现临床意义的突变位点或者是比较关注的点进行一个简单的qPCR验证即可,qPCR验证的成本比较低一般也就200-1000的市场价格。

长长的路

全外显子基因测序是一种基于高通量测序（Next Generation Sequencing，NGS），也称为二代测序平台下，采用捕获测序的一种方法，捕获的是人类全部基因的全部外显子。之所以有这种技术的广泛应用是由于外显子虽然只占基因组的1-2%，但是缺涵盖大约85%的致病变异，所以全外显子组是一种临床常用于诊断单基因遗传病的一种手段，它能检测到外显子组及其边界的区域。能够检测到可以说全部的外显子区的变异类型，如：错义突变、同义突变、无义突变、移码突变、外显子缺失等等都是能够检测到的。
像您后半句问的MTHFR基因的C677T是完全能够检测到的，只是这个基因的这个位点的突变大多数不代表致病性，而是用来判断叶酸代谢能力的。

继续前进

全外显子，就是基因组所有基因的外显子部分的序列都可以测到（理论上）。所以你说的这个位点，只要在外显子区域，肯定可以测到。