高通量测序在新生儿遗传性疾病诊治中的应用进展

王晖 天津市水阁医院 （天津 300090）

内容提要： 高通量测序技术是近些年发展起来的新型DNA测序技术，对于新生儿遗传性疾病的诊治具有明显的优势。因此本文对近些年关于高通量测序在新生儿遗传性疾病诊治中的应用进展进行综述，以期提高临床新生儿遗传性疾病的整体医疗水平。

高通量测序又被称之为下一代测序或者大规模平行测序，是近些年发展起来的新型DNA测序技术[1]。该技术可以同时对上百万的DNA分子开展平行测序，已经成为当年遗传性疾病诊断的主要方法，其主要技术优势为高通量和敏感性[2]。该技术为新生儿遗传学疾病的诊治提供了新思路，有助于对那些疑似遗传性疾病的危重新生儿提高诊疗准确性和有效性。本文对近些年关于高通量测序在新生儿遗传性疾病诊治中的应用进行综述如下。

1.高通量测序技术

美国ABI高通量测序技术的核心为四种基于荧光标记的寡核苷酸的连接反应。在高通量测序之前，需要构建文本库以及采用乳化PCR进行扩增，以8个碱基荧光探针混合物作为连接测序的底物，样品DNA按照序列位置被探针所标记，在测序过程中DNA连接酶首先选择与模板相匹配的探针进行连接，引发该探针位置处产生荧光信号。高通量测序的优点为读长仅为50～75bp，精确度高达Q40，对于单核苷酸多态性（SNP）检测以及基因组重测序特别适用[3]。同时ABI高通测序仪在测序过程中对于每个碱基判读重复两次，有效降低了原始数据读取错误，采用连接酶取代传统的聚合酶，有效降低了碱基错配失误，同时在测序过程中加入了更换引物，能够有效提高测序精度。

高通量测序技术目前已经广泛应用于临床实践，根据其测序覆盖范围可以将高通测序技术分为WGS、全外显子组测序以及靶向目标基因测序三种类型。WGS高通测序技术主要是对针对基因组水平的变异性进行检测，但是费用昂贵，目前还未能在实验室得到推广应用。全外显子组测序的临床诊断可行性已经被证实，而且在遗传性疾病的诊断方面已经表现出了巨大优势，在疾病基因研究以及分子标志物研究方面起到了积极的促进作用[4]。靶向目标基因测序可以有效发挥高通量测序技术针对遗传病诊疗方面的优势，克服WGS和全外显子组测序过程中大数据对下游生物信息学解析的干扰，适用于临床试验组对遗传性疾病开展分子诊断。

2.高通量测序在新生儿遗传性疾病中的应用

遗传性疾病在临床上通常可以分为五种类型，分别为单基因遗传性疾病、多基因遗传性疾病、染色体病、基因组印记以及线粒体病。目前遗传性疾病在新生儿科中特别常见，据相关数据统计，目前仅中国就有大约1000万罕见遗传病患儿，同时每年新出生存在缺陷的患儿约有90万。

2.1 高通量测序在遗传代谢性疾病中的应用

近年来国内的很多医疗机构开始采用高通量测序辅助遗传代谢性疾病的诊断。杨琳等基于Ion Torrent PGM™平台分别对1例胆汁酸合成障碍患儿、1例甲基丙二酸血症患儿采用高通量测序技术进行基因测序，检测结果均与实际验证一致。而且测序操作简单方便，时间较短，结果直观[5]。郝虎等选取10例经经GC-MS/MS检测的疑似阳性遗传代谢性疾病患儿作为研究对象开展高通量测序工作，结果显示有8例患儿得到确诊，其中有3例患儿检测结果得到准确分型，这为疾病后续的治疗和管理提供了依据[6]。韩国曾选取269例新生儿疾病筛查结果显示为阳性的患儿开展高通量测序，对97个基因突变情况进行了筛查，结果显示有20%的患儿被确诊为遗传代谢性疾病，并且通过此次研究发现了新的能够预防的遗传代谢性疾病患儿，可以通过采取早期的干预措施来避免造成严重的后果。

2.2 高通量测序在先天性畸形中的应用

2015年，复旦大学附属儿科医院与美国贝勒医学院合作，共同建立了一套系统的高通量测序数据分析以及临床诊断流程，具体内容包括测序数据预处理、变异检测、变异注释以及筛选和分类等。基于这套高通量测序分析诊断流程，复旦大学附属儿科医院对87例多发畸形新生儿开展了高通量测序，取得了较为理想的效果，该流程的灵敏度以及特异度均高于96.7%。Lim等在2015年选取15例具有先天性缺陷的患儿为研究对象，基于目标基因探针捕获技术开展基因检测，共有6例患儿被检测出存在致病基因，疾病检出率为40%，该研究表明对存在致病基因的患儿，该技术在检测时间、分析难度以及检测成本等方面具有明显的优势。Carss选取30例孕妇基因开展高通量测序，结果显示该技术能够有效检测导致胎儿发生畸形的基因突变。

3.结束语

高通量测序技术是近些年发展起来的新型DNA测序技术，对于新生儿遗传性疾病的诊治方面具有明显的优势。采用高通量测序技术不仅可以对文中所述的遗传代谢性疾病和先天性畸形进行检测，还可以血液系统疾病以及其他遗传性疾病进行检测。虽然当前技术在推广应用中还不够成熟，相信随着后续的进一步研究，高通量测序将会为新生儿遗传性疾病诊断提供更为可靠的基因检测结果。