地中海贫血病一种常染色体隐性遗传的单基因病,根据发病原因主要分为α地中海贫血和β地中海贫血。在地中海贫血患者中,控制α和β球蛋白产生的基因发生突变或缺失,这导致相应的球蛋白链的产生减少和血红蛋白结构缺陷和功能改变。
患有α重型地中海贫血的胎儿通常在孕期或出生后的第一年内死亡,而患有β重型地中海贫血的儿童可以存活到婴儿期以外,但只有定期输血和铁螯合疗法才能存活。
地中海贫血属于常染色体隐性遗传疾病,所以杂合子一般不会表现出明显的症状。可是当两个杂合的亲本结婚后,他们的子代有1/4的几率会是地中海贫血症患者。
在我国南方,携带有地中海贫血症致病基因的人口比例较高,每年受地中海贫血影响的新生儿数仍超过20,人。由于需要定期接受输血以及铁螯合治疗,这给这些患儿家庭造成了严重的经济负担。
目前,毛细管血红蛋白电泳结合血常规的联合筛查是地中海贫血的筛查手段,但是要确诊地中海贫血,还需要进行基因检测。由于地中海贫血相关基因变异的复杂性,现有的基因检测方法有一定的漏检概率。
PacBioSMRT测序以其长读长及高准确性,为地中海贫血筛查提供了一种全新的方法学可能。即通过长片段PCR获得包含HBA1/2和HBB基因位点的长片段,再进行长读长测序之后,可以使用标准生物信息学工具简单分析两个等位基因的整个序列,以鉴定所有可能的致病变异。如下图所示:
贝瑞基因基于PacBioSequel测序平台,建立了使用长分子测序(LongMoleculeSequencing,LMS)技术对地中海贫血进行筛查的方法,并对LMS方法在检测地中海贫血症上的敏感性和特异性进行了单盲验证。
对于HBA1/2携带者的样本,LMS可以准确检测到常见的-SEA,-α3.7和-α4.2缺失以及4种不同的罕见单核苷酸变体(SNV)。对于HBB携带者的样本,LMS能够准确检测出最常见的中国indel变异体c._delCTTT以及14种不同的SNV/indels,并且能够区分混合杂合SNV的反式构型并鉴定与良性SNP相关的变异(顺式构型)。如下图所示:
通过对已知携带者地中海贫血状态的64个样本和10个正常样本的LMS测序,与现有金标准(CFDA批准的试剂盒)检测结果进行对比。只有一个样本FJ结果不同,其中LMS检测到HBA2-α3.7缺失和HBB插入缺失c._delCTTT,而标准PCR分析仅检测到HBB插入缺失c._delCTTT。为了确认FJ的真实变异情况,研究小组又重新分析了样本FJ。通过重复LMS,再次确认了LMS检测到了HBA1/2-α3.7缺失和HBBindelc._delCTTT。在同一基因组DNA样品上重复进行GAP-PCR分析后,贝瑞基因的科学家最终确认样品FJ中存在HBA2-α3.7缺失,既该缺失由LMS成功检出。综上所述,在本次单盲验证中LMS具有%的敏感性和特异性。
参考文献:
XuL,MaoA,LiuH,etal.Long-MoleculeSequencing:ANewApproachforIdentificationofClinicallySignificantDNAVariantsinα-Thalassemiaandβ-ThalassemiaCarriers[publishedonlineaheadofprint,May29].JMolDiagn.;S-(20)-7.
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