【佳學(xué)基因檢測(cè)】神經(jīng)肌肉疾病相關(guān)基因的檢測(cè)

神經(jīng)肌肉疾病相關(guān)基因的檢測(cè)

神經(jīng)肌肉疾病 (NMD) 影響著全球約 1500 萬(wàn)人。在具有先進(jìn)認(rèn)知水平的入環(huán)境中，基于 DNA 的診斷已經(jīng)改變了護(hù)理途徑并導(dǎo)致了基因特異性治療。然而，受影響賊嚴(yán)重的家庭位于中低收入家庭 (LMIC)，這些家庭獲得基于 DNA 的診斷的機(jī)會(huì)有限。大多數(shù) (86%) 已發(fā)布的基因數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)及歐美國(guó)家。這種明顯的基因數(shù)據(jù)不平等妨礙了對(duì)遺傳多樣性的理解，并阻礙了所有收入環(huán)境中的正確基因診斷。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)建立了基于云的國(guó)際協(xié)作合作伙伴關(guān)系，以建立多樣化、深度表型和基因特征化的隊(duì)列，以提高遺傳結(jié)構(gòu)知識(shí)，并可能促進(jìn)診斷和臨床管理。

神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)連接了美國(guó)，巴西、印度、南非、土耳其、贊比亞、荷蘭和英國(guó)的 18 個(gè)中心。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)共同開發(fā)了基于云的數(shù)據(jù)解決方案，并培訓(xùn)了 17 名國(guó)際神經(jīng)病學(xué)研究員進(jìn)行臨床基因組數(shù)據(jù)解讀。通過定制的生物信息學(xué)流程分析單基因和全外顯子組數(shù)據(jù)，并在全球網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上與臨床和表型數(shù)據(jù)一起審查，以指導(dǎo)遺傳結(jié)果決策。

神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)在前 43 個(gè)月招募了 6001 名參與者。初步基因分析“解決”或“可能解決”了約 56% 的患兒。對(duì)四種賊常見的臨床類別（肢帶型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥、遺傳性周圍神經(jīng)病、先天性肌病/肌營(yíng)養(yǎng)不良癥和杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥/貝克爾肌營(yíng)養(yǎng)不良癥）的深入基因數(shù)據(jù)審查得出約 59% 的“解決”結(jié)果和約 13% 的“可能解決”結(jié)果。近 29% 的致病變異是新發(fā)現(xiàn)的，增加了多樣化的致病變異知識(shí)。未解決的參與者代表了一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)隊(duì)列。該數(shù)據(jù)集為遺傳和轉(zhuǎn)化研究提供了來(lái)自代表性不足的人群的大量資源。

總之，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)建立了遠(yuǎn)程國(guó)際協(xié)作伙伴關(guān)系，以評(píng)估不同人群中 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)的遺傳結(jié)構(gòu)。它支持基于 DNA 的診斷，可能實(shí)現(xiàn)遺傳咨詢、護(hù)理途徑和基因特異性試驗(yàn)資格。全球基因組神經(jīng)學(xué)實(shí)踐的其他領(lǐng)域可以采用類似的虛擬伙伴關(guān)系，以減少遺傳數(shù)據(jù)不平等并造福全球患者。

關(guān)鍵詞：基因組醫(yī)學(xué)、遺傳性神經(jīng)肌肉疾病、能力建設(shè)、中低收入家庭、平等與多樣性

Wilson等人介紹了一項(xiàng)國(guó)際合作的研究成果，該合作旨在研究來(lái)自 12 個(gè)中低收入地區(qū)的代表性不足的多樣化人群中神經(jīng)肌肉疾病的遺傳原因。在 55% 的病例中確定了遺傳原因，30% 的變異是新的，這提高了人們對(duì)神經(jīng)肌肉疾病遺傳學(xué)的理解。

神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)將診斷與治療的影響

據(jù)估計(jì)，全球有 1500 萬(wàn)兒童和成人患有神經(jīng)肌肉疾病 (NMD)。它們會(huì)導(dǎo)致預(yù)期壽命縮短或終身慢性殘疾，對(duì)個(gè)人和經(jīng)濟(jì)造成影響。雖然個(gè)別情況下很少見，但總體而言，它們約占所有非傳染性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的 20%。在中低收入家庭 (LMIC)，神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)的患病率和發(fā)病率報(bào)告不足，因?yàn)樵\斷僅限于少數(shù)?？浦行?，而這些中心可能在地理位置上遠(yuǎn)離大部分符合條件的人群。

在高收入環(huán)境中，診斷技術(shù)的改進(jìn)，尤其是基因分析，為患者護(hù)理途徑帶來(lái)了重大進(jìn)展。許多通過正確的 DNA 診斷實(shí)現(xiàn)的干預(yù)措施相對(duì)便宜，包括遺傳咨詢、廣泛使用的藥物的量身定制應(yīng)用、已知并發(fā)癥的篩查（例如心臟、呼吸、胃腸、代謝）和物理治療?；蜻M(jìn)步也帶來(lái)了新的先進(jìn)療法，例如 RNA 靶向方法（用于脊髓性肌萎縮癥 (SMA)）和 AAV 介導(dǎo)的基因療法或針對(duì) SMA 和杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (DMD)的試驗(yàn)。

實(shí)現(xiàn)中低收入家庭患者 DNA 診斷益處的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于，大約 86% 的已發(fā)表基因組研究來(lái)自主要為收入較高的人群，而非高收入人群的代表性不足。 對(duì)高收入人群以外的遺傳多樣性的了解有限。更好地了解 神經(jīng)肌肉疾病（NMD)分布和相關(guān)的表型和遺傳變異需要大量、多樣化、表型正確的患者和家族隊(duì)列，并具有相關(guān)的遺傳數(shù)據(jù)。隊(duì)列的其他益處包括為代表性不足的人群生成等位基因頻率數(shù)據(jù)以幫助變異分類，以及將參與者與臨床試驗(yàn)和新療法聯(lián)系起來(lái)的潛力。

這里神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)描述了神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)在七個(gè)家庭的 18 個(gè)中心建立 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)基因組醫(yī)學(xué)合作伙伴關(guān)系的方法和遺傳結(jié)果。

國(guó)際神經(jīng)肌肉疾病基因組醫(yī)學(xué)中心的結(jié)構(gòu)

國(guó)際神經(jīng)肌肉疾病基因組醫(yī)學(xué)中心 (ICGNMD) 于 2019 年 6 月成立，目前仍在運(yùn)行。合作站點(diǎn)（補(bǔ)充表 1）建立了一致的、當(dāng)?shù)嘏鷾?zhǔn)的研究，以招募 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)患者和親屬加入國(guó)際隊(duì)列，并有效遵守所有道德和法規(guī)共享材料和數(shù)據(jù)（有關(guān)道德和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和共享的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱補(bǔ)充材料）。參與者的納入標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)訓(xùn)練有素的臨床神經(jīng)科醫(yī)生臨床診斷的疑似遺傳性神經(jīng)肌肉疾病或?yàn)榻H?？梢园ň哂挟?dāng)?shù)鼗蛟\斷的參與者，或者重新分析未解決的當(dāng)?shù)厝怙@子組測(cè)序 (WES) 數(shù)據(jù)。英國(guó)合作站點(diǎn)也可能招募居住在英國(guó)的參與者（通常具有現(xiàn)有的基因測(cè)試數(shù)據(jù)）；但是，本文僅考慮來(lái)自中低收入合作站點(diǎn)的參與者數(shù)據(jù)。

國(guó)際監(jiān)管和道德環(huán)境非常復(fù)雜，獲得所有監(jiān)管和道德批準(zhǔn)以平衡數(shù)據(jù)和材料可及性與患者權(quán)利非常具有挑戰(zhàn)性，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的本地團(tuán)隊(duì)的細(xì)致投入。

建設(shè)未來(lái)基因組醫(yī)學(xué)能力對(duì)于所有合作伙伴實(shí)現(xiàn)正確醫(yī)療效益至關(guān)重要。因此，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)任命了 17 名研究員來(lái)支持招聘、數(shù)據(jù)錄入和結(jié)果解釋。其中 12 名研究員駐扎在中低收入家庭，都在當(dāng)?shù)匕l(fā)展事業(yè)。研究員被指派一名中低收入家庭首席研究員 (PI) 和一名英國(guó) PI 進(jìn)行指導(dǎo)和能力建設(shè)；監(jiān)督與定期遠(yuǎn)程培訓(xùn)和數(shù)據(jù)解釋同時(shí)進(jìn)行，研究員和 PI 都認(rèn)為這種做法非常有效。

對(duì)所有神經(jīng)病學(xué)研究員進(jìn)行面對(duì)面的研究入職培訓(xùn)，重點(diǎn)是將標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)輸入 ICG神經(jīng)肌肉疾病（NMD)REDCap 數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括人類表型本體 (HPO) 術(shù)語(yǔ)、標(biāo)準(zhǔn)臨床評(píng)估量表和匯總遺傳數(shù)據(jù)（有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)工具，請(qǐng)參閱補(bǔ)充材料），然后定期進(jìn)行在線進(jìn)修培訓(xùn)。由于并非所有站點(diǎn)都能訪問所有調(diào)查（例如 MRI 通常不可用），因此少有強(qiáng)制的數(shù)據(jù)輸入是：先證者或與先證者的關(guān)系、診斷類別（臨時(shí)臨床診斷）、性別、招募時(shí)的年齡以及陽(yáng)性和陰性 HPO 術(shù)語(yǔ)?？梢杂涗浿貜?fù)測(cè)量（例如血肌酸激酶）和進(jìn)展指標(biāo)，但該研究主要是橫斷面研究，反映了重新評(píng)估可能難以前往診所的參與者的挑戰(zhàn)。

ICGNMD基因分析和數(shù)據(jù)報(bào)告生成

在征得同意并收集數(shù)據(jù)后，國(guó)際遠(yuǎn)程專家組“基因分析決策”會(huì)議討論了賊合適的初步基因分析。所有 PI 都參加了這些會(huì)議，它們也充當(dāng)了研究員的培訓(xùn)論壇。臨床表型和任何研究數(shù)據(jù)都支持應(yīng)用特定單基因測(cè)試（例如針對(duì) SMA 的 MLPA）或 WES（補(bǔ)充材料）的決定，并可選用基因分型陣列來(lái)檢測(cè)大的結(jié)構(gòu)或拷貝數(shù)變異和/或進(jìn)行連鎖分析。測(cè)試通常首先是先證者，如果需要和/或可用，則擴(kuò)展到親屬（圖）。巴西、南非和贊比亞的合作伙伴將 DNA 送往英國(guó)；然而，印度和土耳其的合作伙伴按照商定的標(biāo)準(zhǔn)生成了假名原始數(shù)據(jù)，并共享這些數(shù)據(jù)以進(jìn)行集中分析。

圖1：ICG神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)工作流程，包括基因分析決策和結(jié)果審查中的國(guó)際討論關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。ICG神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)研究員的培訓(xùn)涵蓋了這一途徑。DMD = 杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥；FSHD = 面肩肱型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥；MLPA = 多重連接依賴性探針分析；SMA = 脊髓性肌萎縮癥；WES = 全外顯子組測(cè)序；WGS = 全基因組測(cè)序。

單基因測(cè)試 (SGT) 結(jié)果由 ICG神經(jīng)肌肉疾病（NMD)合作站點(diǎn)的訓(xùn)練有素的工作人員審查。原始 WES 數(shù)據(jù)通過通用生物信息學(xué)流程進(jìn)行分析（補(bǔ)充材料），并由 ICG神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)研究員支持解釋和呈現(xiàn)遺傳結(jié)果。WES 候選變異優(yōu)先級(jí)遵循十萬(wàn)基因組計(jì)劃開發(fā)的修改協(xié)議。初步分析集中于在經(jīng)專家審查的基因組（https://panelapp.genomicsengland.co.uk/）中存在的基因子集中次要等位基因頻率 <0.01（常染色體隱性遺傳）和 <0.001（常染色體顯性遺傳）的變異，與參與者的 HPO 術(shù)語(yǔ)和表型比對(duì)。如果沒有報(bào)告顯著的遺傳變異，則應(yīng)用擴(kuò)展流程分析（結(jié)構(gòu)和拷貝數(shù)、線粒體、重復(fù)擴(kuò)增、從頭分析）。為了賊大限度地提高可重復(fù)性，實(shí)施了開源且維護(hù)良好的軟件工具和數(shù)據(jù)庫(kù)。鑒于其非歐洲血統(tǒng)數(shù)據(jù)相對(duì)有限，且缺乏亞群分辨率（例如針對(duì)特定的印度和非洲種族） ，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)補(bǔ)充了包括 gnomAD 13在內(nèi)的大規(guī)模人口數(shù)據(jù)資源，并在當(dāng)?shù)厝丝?4-18和不斷增長(zhǎng)的 ICG神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)內(nèi)部數(shù)據(jù)集中生成了額外的等位基因頻率數(shù)據(jù)。

審查了優(yōu)先變異，并使用美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)學(xué)會(huì) (ACMG) 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)潛在致病變異進(jìn)行分類。當(dāng)鑒定出致病/可能致病變異并與表型（隱性遺傳疾病中的兩個(gè)變異/純合）相符時(shí)，結(jié)果被歸類為“已解決”。如果根據(jù)群體頻率（<0.01% 頻率）、生物信息學(xué)預(yù)測(cè)和臨床表型存在強(qiáng)候選變異（兩個(gè)變異/純合隱性遺傳疾?。鶕?jù) ACMG 標(biāo)準(zhǔn)，至少一個(gè)變異被歸類為意義不明確的變異 (VUS)，則結(jié)果被歸類為“可能已解決”。在對(duì)疾病類別的亞組進(jìn)行進(jìn)一步的手動(dòng)管理時(shí)，根據(jù) gnomAD、ClinVar、DECIPHER、VarSome、PubMed 和 Google 審查被認(rèn)為與每個(gè)患者相關(guān)的罕見變異，以確定是否以前報(bào)告過。如果在所有這些來(lái)源中都不存在變異，則將其歸類為“新型”。

神經(jīng)肌肉病的基因解碼結(jié)果

盡管出現(xiàn)了 SARS-CoV-2 大流行，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)仍建立了表型分析、基因分析和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，連接巴西、印度、荷蘭、南非、土耳其、英國(guó)和贊比亞的各個(gè)中心。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)開發(fā)了遠(yuǎn)程培訓(xùn)和全球網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)來(lái)討論參與者并支持基因分析和結(jié)果解釋的決策。截至 2023 年 1 月，6001 名參與者（包括 3631 名先證者）已同意并提供了 DNA（補(bǔ)充表 2）。大多數(shù)在印度（3578 名參與者，占總數(shù)的 60%），其次是巴西（979 名參與者，16%）、南非（737 名參與者，12%）、土耳其（578 名參與者，10%）和贊比亞（129 名參與者，2%）。該隊(duì)列包括 337 名（9% 先證者）參與者“局部基因解決”或在研究開始時(shí)有現(xiàn)有基因數(shù)據(jù)可供審查。大多數(shù)（3294, 91%）參與者之前沒有進(jìn)行過基因測(cè)試。

65% 的參與者為男性，35% 為女性。招募受試者時(shí)的中位年齡為 26 歲，其中 35% 的受試者年齡在 18 歲或以下（補(bǔ)充圖 1）。使用 1000 基因組群體作為祖先估計(jì)的背景，經(jīng) WES 測(cè)試的 82% 的個(gè)體具有非歐洲血統(tǒng)（補(bǔ)充圖 2）。根據(jù)目前的招募情況，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)估計(jì)到第 5 年末（即 2024 年 6 月），受試者規(guī)模將超過 10,000 人。

表型譜

神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)招募了一群具有廣泛 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)的人（圖 2和補(bǔ)充表 3）。截至 2023 年 1 月中旬，按初步臨床診斷，總招募人數(shù)包括 18.1% 的肢帶型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (LGMD)、15.5% 的遺傳性周圍神經(jīng)病 (PN)、9.4% 的先天性肌病或先天性肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (CM/CMD) 和 8.6% 的杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥或貝克爾肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (DMD/BMD)。其他類別的貢獻(xiàn)均低于 7%。四種賊常見的 神經(jīng)肌肉疾病（NMD)類別與世界各地中心報(bào)告的類別一致。

圖 2：按招募家庭/地區(qū)劃分的 REDCap 臨床診斷類別招募。藍(lán)色 = 巴西；灰色 = 土耳其；淺藍(lán)色 = 贊比亞；紅色 = 南非；黃色 = 印度。DMD = 杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥；FSHD = 面肩肱型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥；MD = 肌營(yíng)養(yǎng)不良癥。

遺傳數(shù)據(jù)結(jié)果

截至 2023 年 1 月，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)將報(bào)告 978 項(xiàng)新的基因分析（包括 547 例先證者 WES 和 274 例先證者 SGT），遵循圖。1. 50% 的接受 SGT 的患兒得到了解決（補(bǔ)充表 4）。先進(jìn)次患兒 WES 數(shù)據(jù)審查確定了 223 個(gè)（41%）需要“解決”的變異和 83 個(gè)（15%）“可能解決”參與者 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)的變異（合并 WES 解決/可能解決率為 56%）。單基因測(cè)試和 WES 相結(jié)合產(chǎn)生了 43.8% 的“解決”結(jié)果。以下是深入審查患兒?jiǎn)位驕y(cè)試和 WES 結(jié)果后的遺傳摘要數(shù)據(jù)，這些結(jié)果針對(duì)招募水平賊高的四個(gè)臨床診斷類別（PN、LGMD、CMD/CM 和 DMD/BMD），以證明第 4 年階段的項(xiàng)目?jī)r(jià)值。這些類別合計(jì)代表了 3631 名研究患兒中的 1875 名（占隊(duì)列的 51.6%）和 2023 年 1 月可用的 547 個(gè)外顯子組中的 340 個(gè)（62%）

遺傳性周圍神經(jīng)病

分析了 181 名推測(cè)患有遺傳性周圍神經(jīng)病的參與者（114 名巴西人、16 名印度人、51 名南非人）。80 名先證者的單基因測(cè)試診斷率為 54% (43/80) [ GJB1（26 名參與者；32.5%）、PMP22重復(fù)（14 名參與者；17.5%）、FXN（2 名參與者；2.5%）、 HNPP 基因診斷的PMP22缺失（1 名參與者；1.25%）]。除 7 名 SGT 陰性的先證者外，其余所有先證者隨后均進(jìn)行了 WES。131 名先證者的 WES 結(jié)果為 40 個(gè)（31%）已解決，28 個(gè)（21%）可能已解決，63 個(gè)（48%）未解決。SGT 和 WES 的綜合診斷率（已解決）為 46% (83/181)，其中 15% (28/181) 被歸類為可能已解決（圖 3A）。綜合解決的結(jié)果涉及27個(gè)基因（圖 3B)，其中GJB1、PMP22重復(fù)和MFN2賊常見，分別在 29 名 (16%)、14 名 (8%) 和 4 名 (2%) 參與者中出現(xiàn)。WES 鑒定出的賊常見變異是基因MFN2 (4 名參與者，3%)、GJB1 (3 名參與者，2.3%)、MPZ (3 名參與者，2.3%)、PRX (3 名參與者，2.3% )和SH3TC2 (3 名參與者，2.3%)。在 19 個(gè)基因中鑒定出 22 個(gè)新的遺傳變異（13 個(gè)致病/可能致病，9 個(gè) VUS）（表格1）。

圖 3:基因分析結(jié)果。( A ) 周圍神經(jīng)病 (PN)、肢帶型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (LGMD)、先天性肌病/先天性肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (CM/CMD) 和杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥/貝克爾型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (DMD/BMD) 隊(duì)列的結(jié)果。( B ) ( i ) 遺傳性 PN；( ii ) LGMD；和 ( iii ) CM/CMD“已解決”隊(duì)列的基因組成，顯示在每個(gè)命名基因中檢測(cè)到變異的患兒數(shù)量。PMP22 del = PMP22基因缺失；PMP22 dup = PMP22重復(fù)；PMP22 pm = PMP22點(diǎn)突變。

表格1:在遺傳性周圍神經(jīng)病變（神經(jīng)病變）人群中發(fā)現(xiàn)的新遺傳變異

ACMG = 美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)會(huì)；LP = 可能致?。籚US = 意義不明確的變異。

先天性肌病和肌營(yíng)養(yǎng)不良癥

107 名先證者接受了 WES 治療（72 名南非人、22 名土耳其人、10 名巴西人、3 名印度人），其中 57 名（53%）先證者已得到解決（16 個(gè)基因），20 名（19%）可能得到解決（18 個(gè)基因），30 名（28%）尚未得到解決（圖 3A）。診斷率（“解決/可能解決”結(jié)果）在不同人群中變化在 0 到 60% 之間。STAC3 (28)、RYR1 ( 8) 和COL6A2/3 (5) 是已解決的先證者中賊常見的基因（圖 3B在 14 個(gè)基因中發(fā)現(xiàn)了 21 個(gè)新的遺傳變異（12 個(gè)可能致病，9 個(gè) VUS）（表 2）。

表 2:在先天性肌病/先天性肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (CM/CMD) 群體中發(fā)現(xiàn)的新型遺傳變異

ACMG = 美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)會(huì)；LP = 可能致病；VUS = 意義不明確的變異。

肢帶型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥

85 名患者接受了 WES 治療（47 名印度人、13 名土耳其人、11 名巴西人、12 名南非人、2 名贊比亞人），其中 37 名（44%）患者的基因得到解決（16 個(gè)基因），14 名（16%）患者的基因可能得到解決（12 個(gè)基因），34 名（40%）患者的基因尚未得到解決（圖 3A)。DYSF ( 10)、CAPN3 (9) 和GNE (3) 是已解決的先證者中賊常見的基因（圖 3B在 10 個(gè)基因中發(fā)現(xiàn)了 15 種新的遺傳變異（7 種致病/可能致病，8 種 VUS）（表3）。

表3：在肢帶型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (LGMD) 和杜氏/貝克爾型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (DMD/BMD) 患者群中發(fā)現(xiàn)的新型遺傳變異

ACMG = 美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)會(huì)；LP = 可能致??；VUS = 意義不明確的變異。

a在兩名不相關(guān)的參與者中發(fā)現(xiàn)了HSPG2 c.14C>T變體。

杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥和貝克氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥

除贊比亞外，在合作站點(diǎn)中，多重連接探針擴(kuò)增 (MLPA) 檢測(cè)抗肌萎縮蛋白 ( DMD ) 基因缺失和重復(fù)相對(duì)容易；從而能夠招募強(qiáng)大的“已解決”ICG神經(jīng)肌肉疾病（NMD)參與者，將 DMD 和 BMD 與新數(shù)據(jù)相結(jié)合。審查了 102 名 (94%) 先證者的 DMD MLPA 數(shù)據(jù)，以及總共 108 名先證者（64 名印度人、41 名南非人、3 名巴西人）的 17 個(gè) ICG神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)外顯子組。106 名 (98%) 患者的 MLPA 和 WES 均已解決（81 名 DMD、23 名 BMD、2 名有癥狀的女性攜帶者），2 名 (2%) 患者的 MLPA 和 WES 均未解決。91 名 (86%) 患者的診斷來(lái)自DMD MLPA，15 名 (14%) 患者的診斷來(lái)自 WES 已解決的結(jié)果（圖 3A在已解決的隊(duì)列中，85 名 (80%) 患者有缺失，12 名 (11%) 患者有無(wú)義變異（點(diǎn)突變），7 名 (7%) 患者有重復(fù)，2 名 (2%) 患者有剪接變異（圖 4)。所有 BMD 患者（23/23）均存在框內(nèi)缺失/重復(fù)。在 69 個(gè)涉及缺失/重復(fù)的 DMD 結(jié)果中，59 個(gè)（86%）為移碼，8 個(gè)（11%）為框內(nèi)，2 個(gè)（3%）涉及初始或末端DMD外顯子。在兩名有癥狀的女性攜帶者中，一名攜帶無(wú)義變異，另一名攜帶框外缺失。印度和南非人群中不同類型DMD變異的患病率存在??顯著差異（Fisher 正確檢驗(yàn)，P < 0.001）。在 64 名已解決的印度參與者中，60 名（94%）攜帶缺失，3 名（5%）攜帶無(wú)義變異，1 名（1%）攜帶剪接變異。沒有印度患者出現(xiàn)重復(fù)。在 40 名已解決的南非參與者中，24 名（60%）攜帶DMD的缺失，8 名（20%）攜帶無(wú)義變體，7 名（17%）攜帶重復(fù)，1 名攜帶剪接變體（圖 4）。巴西的兩個(gè)已解決結(jié)果歸因于DMD缺失和無(wú)義變異。對(duì)整個(gè)隊(duì)列的DMD斷點(diǎn)的分析揭示了外顯子 45-50 和 10-20 周圍兩個(gè)缺失和重復(fù)的熱點(diǎn)（圖 5A)。內(nèi)含子 45 (29/92; 32%)、46 (10/92; 11%) 和 48 (15/92; 16%) 中存在反復(fù)出現(xiàn)的缺失/重復(fù)斷點(diǎn)，其中 59% 的缺失/重復(fù)在內(nèi)含子 45–48 內(nèi)有一個(gè)斷點(diǎn)。重復(fù)遍布整個(gè)基因，其中 2/7 發(fā)生在外顯子 2（一個(gè)跨越外顯子 2–7），2/7 發(fā)生在外顯子 18，外顯子 17、45 和 55 各有 1/7。無(wú)義變異遍布整個(gè)基因，外顯子 4 至 72 之間（圖 5A)。印度和南非人群中影響DMD不同區(qū)域的斷點(diǎn)比例存在顯著差異。在涉及外顯子 45-48 斷點(diǎn)的 54 個(gè)缺失/重復(fù)中，40/54 (74%) 來(lái)自印度人群，而 13/54 (24%) 來(lái)自南非人群。南非人群中基因近端 5′ 端（外顯子 10 之前）斷點(diǎn)的缺失/重復(fù)比例也相對(duì)較高，為 9/31 (29%)（6 個(gè)涉及外顯子 1-3），而印度人群為 3/60 (5%)（圖 5B)。WES 發(fā)現(xiàn)了兩種新的致病性DMD變異（一種剪接變異和一種移碼缺失）。在 85 名患有缺失的患者中，44 名（52%；33 名印度人和 11 名南非人）可能適合反義寡核苷酸 (ASO) 外顯子跳躍療法。29 名患者（22 名印度人、7 名南非人）攜帶適合接受已獲許可的外顯子跳躍 ASO 療法治療的缺失，這些療法針對(duì)外顯子 45（9）、51（14）和 53（5）；一名患者攜帶外顯子 52 缺失，適合外顯子 51 或 53 跳躍。在其余 15 名適合外顯子跳躍的缺失患者中，6 名（40%）適合跳躍外顯子 44，這是一種目前正在臨床試驗(yàn)中的 ASO。

圖 4：杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (DMD) 患者中檢測(cè)到的變異，結(jié)果為“已解決”。藍(lán)色 = 缺失；灰色 = 重復(fù)；橙色 = 剪接；紅色 = 無(wú)意義。

圖 5：杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 (DMD) 變異的分布。( A )整個(gè)群體中致病性DMD遺傳變異的外顯子分布。( B ) ( i ) 印度和 ( ii ) 南非群體中致病性DMD遺傳變異的外顯子分布。藍(lán)色 = 缺失；灰色 = 重復(fù)；橙色 = 剪接；紅色 = 無(wú)意義。

神經(jīng)肌肉病基因檢測(cè)的業(yè)內(nèi)共識(shí)

近年來(lái)，神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)的基因發(fā)現(xiàn)和基因診斷取得了顯著進(jìn)展?；颊咭虼耸芤妫ㄕ_診斷、遺傳咨詢、改善護(hù)理途徑（包括并發(fā)癥篩查和預(yù)防），以及可能獲得臨床試驗(yàn)和疾病改良基因療法。然而，盡管大多數(shù) 神經(jīng)肌肉疾病（NMD)患者生活在中低收入家庭，但這些好處和影響迄今為止在低收入環(huán)境中仍然有限或不存在。在這里，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)探索了一種主要的遠(yuǎn)程方法，用于連接學(xué)術(shù)合作伙伴并建立國(guó)際能力，以對(duì)中低收入家庭的 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)患者進(jìn)行隊(duì)列開發(fā)和基因分析。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)利用了基因分析的主要特點(diǎn)，即可以遠(yuǎn)程收集樣本并以相對(duì)較低的成本運(yùn)送進(jìn)行 DNA 提取，從而能夠納入地理上分散的患者群體并實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)利用賊新的計(jì)算工具和高性能集群來(lái)實(shí)現(xiàn)序列數(shù)據(jù)的高效遠(yuǎn)程處理。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)使用低成本的基于云的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)支持遠(yuǎn)程站點(diǎn)之間快速安全地共享表型數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō)，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè) (i) 測(cè)試了國(guó)際協(xié)作分布式基因組醫(yī)學(xué)伙伴關(guān)系的可行性，以建立多樣化、深度表型和遺傳特征化的隊(duì)列；以及 (ii) 評(píng)估部署這種伙伴關(guān)系和隊(duì)列以了解遺傳結(jié)構(gòu)和提前診斷。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)報(bào)告了 3600 名先證者和 6001 名參與者，他們共同代表了新的全球隊(duì)列的首批招募者，其中包括以前代表性不足的人群。

與當(dāng)?shù)?PI 和英國(guó) PI 合作的訓(xùn)練有素的研究員網(wǎng)絡(luò)組建了一支具有深度表型的 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)兒童和成人隊(duì)列。43 個(gè)月后（2019 年 6 月至 2023 年 1 月），REDCap 數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄了超過 3600 名先證者的詳細(xì)臨床表型和病史，以及超過 2300 名受影響和未受影響（主要是一級(jí)）家庭成員。男性：女性先證者比例（平均 1.86）高于其他 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)登記處報(bào)告的比例。這可能受到某些招募站點(diǎn)的轉(zhuǎn)診模式和/或社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境對(duì)就診能力產(chǎn)生不同影響的影響。

數(shù)據(jù)表明，患有各種神經(jīng)肌肉疾病的患者參加了 ICG神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)研究，其頻率與歐洲中心的報(bào)告大致相同。賊常見的 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)臨床診斷是遺傳性周圍神經(jīng)病、LGMD、CM/CMD 和杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥或貝克爾肌營(yíng)養(yǎng)不良癥，共占該群體的一半以上。

審查超過 820 個(gè)先進(jìn)患者結(jié)果（單基因測(cè)試和外顯子組）顯示“解決”率約為 44%，而“可能解決”率約為 15%（即 59% 已解決/可能已解決）。深入審查的四種賊常見疾病類別的解??決率增加到 58% 以上（LGMD 44%、PN 46%、CM/CMD 53%、DMD/BMD 98%，增加到 LGMD 60%、PN 61% 和 CM/CMD 72%）（DMD/BMD 沒有變化），當(dāng)包含“可能解決”數(shù)字時(shí)。

WES 解決的 44% LGMD 包括CAPN3、DYSF和GNE變異，這些變異的頻率與之前報(bào)告的頻率相似，其中22 個(gè)是新變異，還有 16 個(gè)是新變異?？傮w而言，每 3.5 個(gè)被認(rèn)為致病的 LGMD WES 變異中就有 1 個(gè)是新變異。

遺傳性周圍神經(jīng)病變的解決率為 46%，其中包括針對(duì)常見遺傳原因的單基因檢測(cè)。遺傳性周圍神經(jīng)病變隊(duì)列中發(fā)現(xiàn)的賊常見致病基因（PMP22重復(fù)和GJB1變異）與之前歐洲和美國(guó)的研究中描述的基因相似。在神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)的隊(duì)列中， GJB1變異的患兒（29 名參與者，16%）比PMP22重復(fù)的患兒（14 名參與者，8%）多，而其他隊(duì)列描述的PMP22重復(fù)參與者的比例更高，通常超過 50%（例如美國(guó)/英國(guó)/歐洲研究 61% PMP22重復(fù)；10% GJB1變異）。造成這種情況的一個(gè)可能原因是本研究中的 114/181 名患兒來(lái)自巴西，其中許多招募的參與者排除了PMP22重復(fù)。

先天性肌病和肌營(yíng)養(yǎng)不良癥的“解決”率相當(dāng)，為 53%，涉及 16 個(gè)基因，包括STAC3、RYR1和COL6A2/3中的已知變異以及 14 個(gè)基因中的 21 個(gè)新變異。COL6A1和TTN相關(guān) CM/CMD（兩種賊常見的形式）的解決患者明顯不足26-29，進(jìn)一步的 WES 正在進(jìn)行中。

肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白基因診斷率很高（98%），其中 MLPA 和 WES 分別貢獻(xiàn)了 86% 和 14% 的診斷。與之前的研究一致，缺失和重復(fù)賊為常見（87% 的參與者已解決）。印度和南非隊(duì)列之間的比較發(fā)現(xiàn)，DMD 基因內(nèi)兩種類型的遺傳變異（缺失、重復(fù)、無(wú)義、剪接變體）及其分布（包括內(nèi)含子斷點(diǎn)）存在差異。南非隊(duì)列顯示出更多的重復(fù)和無(wú)義突變，以及基因近端 5′ 端內(nèi)含子斷點(diǎn)比例更高。這可能是由于隊(duì)列規(guī)模的差異和患者招募的差異（例如通過 MLPA 本地解決的患者與未解決的患者）造成的，然而據(jù)報(bào)道，南非人群中大量缺失的比例相對(duì)較低。探究這一觀察結(jié)果的原因非常重要，因?yàn)樗赡軐?duì)外顯子跳躍療法的適用性有影響。

總體而言，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)的數(shù)據(jù)表明，根據(jù) 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)診斷類別，44–98% 的 LMIC 患者可以通過單基因測(cè)試和/或 WES 獲得正確的基因診斷，從而產(chǎn)生潛在益處。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)增加了與 神經(jīng)肌肉疾病（NMD)相關(guān)的已報(bào)告遺傳多樣性，因?yàn)槊?3.5 個(gè)突變中就有 1 個(gè)是新變異。這些數(shù)據(jù)還表明，另外 15% 的具有強(qiáng) VUS 候選和“可能已解決”分類的先證者需要進(jìn)一步評(píng)估/功能研究以確認(rèn)致病性，從而為發(fā)現(xiàn)研究和藥物洞察帶來(lái)相應(yīng)的好處。28% 的先證者未發(fā)現(xiàn)令人信服的變異，這代表了一個(gè)重要的新多樣化發(fā)現(xiàn)隊(duì)列，需要進(jìn)一步分析，包括全基因組和長(zhǎng)讀方法。

ICG神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)團(tuán)隊(duì)和成果依賴于過去十年間建立的小規(guī)模國(guó)際合作，建立信任和對(duì)當(dāng)?shù)厝丝?、設(shè)施和觀點(diǎn)的相互理解。此類合作受益于本地計(jì)算和數(shù)據(jù)及材料存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施、小規(guī)模啟動(dòng)資金、促進(jìn)臨床和基因數(shù)據(jù)互操作性的舉措以及基因匹配平臺(tái)。該伙伴關(guān)系具有額外的雙向利益潛力，包括加深對(duì) VUS 的了解，這與所有家庭的 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)患者都息息相關(guān)，并且該伙伴關(guān)系是建立擴(kuò)大檢測(cè)能力、量身定制的護(hù)理指南和臨床試驗(yàn)準(zhǔn)備的基礎(chǔ)。

總之，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)證明了使用基于云的平臺(tái)建立虛擬的國(guó)際協(xié)作伙伴關(guān)系并利用大數(shù)據(jù)來(lái)描述從許多中低收入家庭招募的多樣化隊(duì)列中存在的表型和致病變異是可行的。超過一半的測(cè)試參與者獲得了基于研究的基因診斷，為患者提供了正確的 DNA 診斷的潛在益處，并證明了在臨床試驗(yàn)中納入更多不同人群的可行性。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)研究存在局限性。神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)沒有試圖收集流行病學(xué)數(shù)據(jù)，神經(jīng)肌肉疾病基因檢測(cè)的研究不允許得出關(guān)于神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)或基因的發(fā)病率或流行率的結(jié)論。另一方面，這項(xiàng)研究是在“真實(shí)世界”的環(huán)境中進(jìn)行的，反映了每個(gè)中低收入家庭中心的當(dāng)前實(shí)踐，并表明盡管存在局限性，但在這個(gè)以前未進(jìn)行過基因測(cè)試的人群中，跨神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)解決率可以達(dá)到 44-59%。這項(xiàng)工作表明，通過這種虛擬伙伴關(guān)系可以潛在地解決獲得正確 DNA 診斷的地理不平等問題。這些對(duì)于所有合作伙伴和更廣泛的研究界來(lái)說(shuō)具有真正的雙向價(jià)值。增加對(duì)遺傳多樣性的了解可以提高對(duì)變異的高效解釋，從而提高低收入和高收入環(huán)境中患者的遺傳診斷的正確性。