【文章来源】 许喆, 程丝, 李昊. 基因组学技术在卒中研究中的应用进展[J]. 中国卒中杂志, 2023, 18(03): 250-252.
卒中作为典型的复杂疾病，具有病因多样、累及器官多、遗传架构复杂等特点，对我国国民健康造成严重威胁。基因组作为调控个体性状的蓝本，包含全部遗传物质，是研究卒中病因、揭示人群易感性和卒中分子机制的重要对象。随着人类基因组计划的完成，各种基因组学技术蓬勃发展，为卒中研究提供了新的工具，产出的研究成果深化了对卒中的认识。
一代测序技术作为早期的基因组学技术，具有性价比高、技术门槛低等特点，是较早应用于卒中研究的基因组学技术。早在人类基因组计划完成之初，德国开展的一项对721例18～55岁成年急性隐源性卒中患者的基因检测就发现4.9%的男性患者和2.4%的女性患者患法布里病（Fabry disease）。该研究提示在隐源性卒中患者中，不能忽视法布里病的存在。在意大利伦巴第大区开展的卒中相关单基因疾病的协作登记研究（GENS），通过对伴皮质下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病（CADASIL）、法布里病、马方综合征（Marfan syndrome）、线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作（MELAS）等疾病的致病基因进行测序和筛查，发现7%的入组患者是因罹患单基因病而导致卒中发作的。通过对能够导致卒中发病的单基因病进行筛查，研究者发现卒中患者中单基因病的发生率高于流行病学研究估算的发病率，表明在卒中患者中开展基因检测可以提高临床诊断的准确性。
一代测序技术在卒中临床诊断中的应用，使研究者发现了更多的致病基因及致病突变，但也使得卒中患者需要检测更多的基因，才能满足临床诊断的需求。由于一代测序的通量较低，一个反应只能检测一段500～800 bp的核苷酸片段，因此，当二代测序技术和基因组靶向捕获技术日趋成熟，其配合使用便为卒中的临床诊断提供了更便捷、更高效的工具。目前，基因组靶向捕获有液相捕获、固相捕获、基于扩增子的捕获等多种技术，其中液相捕获在捕获效率、目标区域覆盖情况、覆盖度均一性等重要指标上，优于其他技术。在临床实践中，可以根据要检测的单基因病和致病基因不同，灵活选择要捕获的基因和基因组区段，个体化订制捕获试剂盒。但需要指出的是，不同捕获技术在特定的基因组片段捕获方面表现各有优劣，序列捕获之后测序平台的选择余地也会相应变窄，因此，在投入临床使用之前，需要对包含靶向捕获技术、二代测序技术、生物信息分析的全流程进行反复测试和优化，并通过相应的评审和认证。
一项针对使用15个基因的靶向捕获和二代测序技术研究发现，英国1.5%的早发性腔隙性卒中由单基因病导致，检出频率最高的两个致病基因是NOTCH3和HTRA1基因。来自首都医科大学附属北京天坛医院的研究团队梳理了能够导致卒中发生的单基因遗传病，构建的靶向捕获试剂盒覆盖446个致病基因、卒中易感基因和药物代谢相关基因，目前面向中国卒中患者的筛查工作正在进行中。除了在靶向捕获试剂盒上进行优化之外，还有研究团队在后续的生物信息分析方面进行优化，来自瑞典的研究团队从全外显子测序数据中提取与卒中发病相关的常见变异和低频变异，优化后的生物信息分析流程能够为不同病因的卒中患者提供更为全面的基因分析。
在致病突变未知的情况下，测序技术可以获取致病基因的全部遗传信息，为单基因病型卒中的临床诊断提供帮助。但是这类患者在卒中患者中比例较低，更多的卒中患者是在遗传易感性和环境刺激的共同作用下发病。为了研究遗传因素对这类卒中发病的贡献，需要获取全基因组的遗传信息。因此，全基因组分型和测序技术被更广泛地应用于卒中研究中。
全基因组分型技术被应用于卒中研究始于2007年，研究者通过对278例卒中患者和275例健康对照进行全基因组分型，验证了实验体系和分析流程的可靠性。随后，应用同款芯片和实验方案，在冰岛卒中患者中开展的全基因组关联分析（GWAS）发现了两个已知与心房颤动相关的基因变异也与心源性卒中的发生相关。在青年缺血性卒中患者中开展的GWAS发现，FMNL2和ARL6IP6基因的变异和发病风险相关。国际卒中遗传学联盟（ISGC）主导的一项GWAS研究发现了HDAC9基因与大血管型卒中相关。随着卒中领域的GWAS研究日渐增多，相应的数据积累越来越丰富，ISGC于2018年开展了大规模的荟萃分析，整合已经发表的全部卒中GWAS研究，在超过52万人的人群中发现了32个与卒中及其各亚型相关的遗传变异，并于2022年进一步扩展了荟萃分析的规模，纳入更多的亚洲人群数据，使用超过250万人的数据，发现了89个与卒中及其各亚型相关的遗传变异，并进行了共定位分析和遗传易感性预测，为卒中药物研发奠定了基础。
由于技术限制，全基因组分型芯片只能获得基因组上已知遗传变异的基因型，并不能获取基因组的全部遗传信息。而在卒中领域的荟萃分析中，亚洲人群，尤其是作为卒中负担大国的中国人群的代表性不足，都使得在中国卒中人群中开展全基因组测序研究成为我国乃至世界卒中研究的下一个重要目标。目前此项工作正在进行中，此举必将推动卒中遗传学研究，为卒中多组学研究提供坚实的数据基础，同时也将为卒中预防和治疗提供更多方案。
（参考文献略）
本文编辑：栾璟煜，段淑娟
来源：中国卒中杂志
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