新的疾病诊断方向和研究策略？RNA-seq力助肌肉疾病诊断研究

作者：Koh

转载请注明：解螺旋·临床医生科研成长平台

背景：

全外显子测序（whole-exomesequencing）和全基因组测序（whole-genome sequencing）只能检测大约50%的孟德尔遗传病（由单个等位基因突变引起的遗传病），对于此类遗传病的检测手段还需要进一步发展。

近日，麻省总医院的发表在Science translation medicine的一篇文章探讨了使用RNA-seq来作为孟德尔遗传病的诊断手段的可能性（见参考文献）。

文献解读：

文章以初发的肌肉疾病为模型，收集了63个被认为可能有单基因突变的肌肉疾病样品，其中，13个存在已知的影响转录组的基因突变，这些样品可以作为标准衡量RNA-seq诊断的成功率，而另外50个样品并没有诊断过存在哪个突变。

不同于基因组，不同的疾病组织的转录本存在特异性表达，文章使用了组织差异表达的方法，对比184个正常的肌肉组织，首先鉴定了在肌肉疾病中特异表达的转录本，并在这些转录本中进一步使用RNA-seq研究可能的突变（研究策略见下图）。使用这样的策略，成功检测了13个已知的基因突变。

进一步的，在50个未知的基因突变肌肉疾病中，使用RNA-seq的策略，成功检测出了17个疾病样品的基因突变（35%）。

其中有编码和非编码的转录本，包括很多剪切相关的突变，例如外显子缺失等。对于这些孟德尔遗传突变导致的肌肉疾病中，RNA-seq提供了全新的诊断和认识疾病发生机制的方式。

举例来说，RNA-seq鉴定出了线粒体肌病（nemalinemyopathy）中NEB基因的一个外显子延伸，在胎儿运动不能-运动功能减退序列征（fetal akinesia）中TTN基因的C>T突变导致额外产生一个剪切序列,杜氏肌营养不良中DMD基因内含子的突变导致额外的剪接(三种突变类型见下图)。

值得注意的是，这些特异的转录本突变都是发生在疾病重要的基因上，而且是普通的全基因组测序检测不到的。

最后，通过鉴别其中三个病人的转录组数据，研究者确定了严重的VI型胶原营养不良（severe collagen VI-related dystrophy）新的一类亚型，COL6A1基因的VI型胶原位点的一个内含子突变导致的新的剪接位点，插入了24个氨基酸序列，结果导致了VI型胶原营养不良。

令人欣喜的是，文章又进一步鉴定出了27例并没有基因鉴定的VI型胶原营养不良中也携带COL6A1基因的转录本突变（突变类型和鉴定见下图）。

 

综上所述，RNA-seq有潜力成为那些使用全基因组测序没有检测到基因突变的疾病样品的另一种诊断策略，并且有助于研究剪切突变等导致的转录本突变介导疾病发生的方式和开发对应的治疗手段。

总结：

 一般看来，相对于DNA的单一性，因为RNA的多样性和复杂性，使用RNA-seq作为临床诊断一般被认为是“劳民伤财“的行为，而这一篇文章给传统的基因组的诊断手段提供了一个扩展，提示很多疾病结合RNA-seq诊断才能更为行之有效。

这不仅仅对于临床诊断有借鉴，还对于临床研究者提供了很好的科研策略，即这样的RNA-seq的诊断方式是否不只局限于肌肉疾病，开辟了新的诊断研究方向。

参考文献：Cummings, B. B.et al.Improving genetic diagnosis in Mendelian diseasewith transcriptomesequencing. Sci. Transl Med. 9,eaal5209 (2017)