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新英格兰医学综述:NGS是遗传病诊断的重要工具

近几年NGS测序在临床诊断中应用越来越广泛。陆续有NGS的试剂盒获得CFDA批准,业内有较为成熟的解读指南并仍在不断完善,国内也已组织过多次室间质评以建立检验机构之间的标准化规范。


但是,在国内仍然存在科研成果的临床转化不足的现象。这里面除了客观的政策环境、患者科普教育等问题以外,许多临床医生仍然存在“做测序是在做科研”的误解。


在大家伙国庆七天乐的时候,新英格兰医学发表了一篇NGS用于临床诊断相关的综述,可以在一定程度上回答我们的疑惑。一起看看吧!


N Engl J Med 2018; 379:1353-1362


01

临床NGS可作为诊断的工具

在这个章节,作者介绍了NGS测序的三种形式:panel测序、全外显子组测序(Whole-Exome Sequencing,WES)、全基因组测序(Whole-Genome Sequencing,WGS)。这三种方法的测序范围依次变大,从对几个基因,直到对整个基因组测序。


Sanger测序、panel、WES和WGS一览

1

sanger仍然是测序金标准。但从684个样本的5个基因测序结果来看,NGS已达99.97%验证率;

2

不首选WGS全基因组测序,是因为测序和数据管理成本;

3

各测序均有其局限性,例如WES无法测序调控区域(内含子、基因间区等);

4

测序目的是为了寻找与临床表型相关的基因变异;

5

如表型直接相关变异未检出,次级发现(非与患者表型直接相关,但可致病,例如肿瘤相关基因BRCA1/2等)仍值得关注。


02

变异分类

由于NGS通量远高于sanger测序方法,通常可一次性得到数以千记的变异信息。如何筛选和评价这些变异与疾病的相关性变得十分重要。本节介绍了目前的情况。


1

根据进化保守性、位点人群频率和蛋白质功能影响对位点进行评估;

2

部分罕见疾病由于报道较少,可能出具报告时证据不足(注:从而给出可能致病或VUS,为后续解读带来挑战);

3

ACMG的五级变异分类方法被广泛使用,ClinVar数据库采用ACMG标准对位点进行收录;

4

临床检验实验室主要报告基因 - 疾病关联明确的变异;

5

有不少优秀的数据库致力于建立基因 - 表型之间的关联,例如Gene-Matcher,DECIPHER和Phenome-Central。


03

诊断率和测试策略

NGS测序最终目的是获得诊断。那么NGS的诊断率自然是大家最为关心的焦点。本节根据过往文献对诊断率进行了讨论,并提出测试的策略。

基因panel

1

遗传背景清楚的情况下,基因panel通常有比WES、WGS更高的诊断率,因为它的测序深度更高,敏感度和特异性更好。在一项遗传性视网膜疾病的222基因panel筛查中,诊断率可达55%

2

遗传背景不确定的情况下,WES诊断率可能更高;

3

增加panel的基因数,诊断率并不能呈线性增加(小编注:因为每种疾病都有核心的一部分基因);

4

基因panel的成本可高可低,但一般低于WES;

5

基因panel可搭配其它技术一起使用,例如MLPA、毛细管电泳等。


WGS和WES

1

在临床中,WGS和WES可用于基因panel诊断为阴性的患者;

2

WGS和WES的诊断率可达25%-52%,可能远超其它诊断工具,例如全基因组芯片(Chromosome Microarray Analysis,CMA);

3

当先证者父母一起参与测试时,三人测试(trio testing)可增加16%的诊断率;


最后,制定NGS测试策略时,需要考虑检测的局限性、基因panel的设计、成本、纳入已知的任何致病基因变异。


04

NGS临床应用

作者描述了NGS在临床的具体实施细节。


1

常使用NGS的临床医生,通常背后都有一套成熟而复杂的工作流程;

2

NGS测序报告可为临床诊断提供支持;

3

由于不同临床检验实验室流程有差异,临床医生应检查和判断;

4

患者知情同意的重要性;

5

还需要考虑患者的隐私和歧视问题。


05

报销问题

作者还考虑了患者的检测费用问题,有如下考虑。


1

大众和患者对于新技术的支付意愿滞后于技术的发展;

2

纳入医疗保险与否,取决于该测试是否为实验性的、研究性的或具临床必要性的;

3

临床医生需提供检测的合理性,和解释患者的受益;

4

可有患者自费和机构援助计划的方案;

5

NGS测序成本下降较快,需要对临床实用性和成本效益进行研究。

06


临床实用性研究

上文提到了临床实用性,在这一节进行了阐述。


1

快速诊断可影响医疗管理,并通过减少尝试性治疗以节约成本;

2

在2项WES新生儿筛查项目中,诊断率分别为52%和51%,影响了25%和72%的临床治疗策略(注:25%的这个研究是平均6岁,72%的是平均33天。显然越早做测序诊断越好)。

3

一项研究中,6名患者由于测序获得诊断,而带来医疗管理的改变,预计节省1-2百万美元。


小编注:从数据可以看出,并不是所有患者进行NGS检测都可以获得诊断,50%的诊断率是在某些特定领域,在我们的不育相关领域要相对偏低,约30%至40%;另外,由于目前药物缺乏,能改变临床治疗方案的靶标还较少。但快速诊断以减少尝试性治疗是患者受益点之一,可节省医疗资源。


07

挑战与机遇

这一个行当的挑战与机遇在哪里?


1

数据的存储、数据再分析和数据库的创建和管理;

2

临床意义不明(VUS)位点的再分析。


小编注:文章中提及的两点,其实都与测序信息的爆炸式积累有关。可能过一年甚至半年,就会多好几篇文章,会出很多新的人群数据库。之前的阴性结果可能会变为阳性,之前的ACMG评级也可能会有变化。这对临床医生和检验实验室提出了很高的要求,需要为这种飞速变化做好准备。


08

健康人

这一节也就是讲行内所谓的“大健康”。由于民众科普的缺乏,基因检测被一些商家滥用和炒作,最终产生“科学算命”的社会恶劣印象。如何让一位健康人正确利用自己的基因组数据,去预测疾病风险、指导用药、指导生育等,并非易事,需要更多的数据和指南支持。


1

迟发性疾病的诊断;

2

常见疾病的风险预测,尽管有快速应用的诱惑,但仍需要高质量的科学方法,以及种族相关的数据和完善的非患病对照数据;

3

药物基因组学,例如华法林剂量与SNP有关。


09

未来方向

作者对基因检测用于诊断的未来进行了展望。


1

整合RNA测序方法进行诊断;

2

结构变异的检测(注:这需要WGS来做);

3

可指导后续医疗决策的NGS测序(注:例如肿瘤领域,可以据结果选择靶向药);

4

基因 - 疾病关系对现有和未来的研究有指导作用;

5

由于近五年的飞速发展,建议临床医生关注该领域。

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