分享

2022年8月16日 ;99 (7) 半岛体育app苹果下载研究文章 开放获取

使用全基因组测序线粒体疾病的诊断

瑞安·l·戴维斯,•r•库马尔,克莱尔•帕蒂克,克里斯蒂娜梁,凯特·e·艾哈迈德,Fabienne Edema-Hildebrand,kim公园,安德烈·e·Minoche,Velimir Gayevskiy,Amali c Mallawaarachchi,约翰Christodoulou,黛博拉·斯科菲尔德,马塞尔·e·全垒打,马克·j·考利,卡洛琳·m·苏
第一次出版2022年5月31日, DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000200745
完整的PDF
简式
引用
权限

做出评论

看到评论

下载
1386年

分享

文摘

背景和目标线粒体疾病(MDs)是最常见的遗传性代谢疾病。表型多样性具有挑战性,能使分子诊断和病因的遗传变异可能位于线粒体或核DNA。一个全面的基因诊断测试将非常有用和转换。我们应用全基因组测序(WGS)来评估这项技术的变异检测率和诊断能力,以简化和提高医学诊断途径。

方法成年患者医学专家诊所在悉尼,澳大利亚,招募了研究如果他们满足临床医学博士(奈梅亨)标准。WGS进行血液DNA,紧随其后的是临床遗传分析已知致病MD-associated变异和MD模拟。

结果连续的242个病人招募,62名参与者“定”,108年“可能”,72年“可能的”奈梅亨MD分类的标准。致病变种被确定为130名参与者,无论致病基因变异的位置,提供一个整体诊断率为53.7% (130 242)。确定致病基因变异通知精确治疗,恢复生殖信心,和优化医学的临床管理。

讨论准确全面bigenomic测序检测致病基因变异影响MD患者,简化诊断、早期治疗,和通知基因传播的风险。

术语表

AMACR=
α-methylacyl-CoA消旋酶;
CNV=
拷贝数变异;
CPEO=
慢性进行性外部眼肌麻痹;
KSS=
Kearns-Sayre综合症;
医学博士=
线粒体疾病;
米拉斯=
线粒体encephalomyopathy、乳酸酸中毒和类似中风发作;
MIDD=
母体遗传来的耳聋和糖尿病;
假正经的=
孟德尔遗传在人;
mtDNA=
线粒体DNA;
nDNA=
核DNA;
SNV=
单核苷酸变异;
SV=
结构变化;
VAF=
不同的等位基因频率;
VUS开头=
变异的不确定的意义;
WGS=
全基因组测序

线粒体疾病(MDs)是最常见的遗传性代谢疾病,1现在和新的治疗方法开始出现。2,- - - - - -,5然而,靶向治疗和生殖选择依赖于精确的分子诊断。有限genotypic-phenotypic MDs的相关性使分子确认挑战,许多患者仍未确诊的尽管长期广泛的调查。6,- - - - - -,8

MDs是独一无二的,因为他们可能是由于线粒体和核基因组的变异9,10并且可以影响儿童和成人。尽管最低患病率的研究估计,1 4300年活产开发医学博士11以社区为基础的患病率研究表明至少摘要人携带致病线粒体DNA (mtDNA)变异,使他们开发一个MD的风险。12,- - - - - -,14这突出了很大一部分个体携带致病变种确诊或保持无症状。7临床严重影响患者的范围从轻微,oligosymptomatic疾病严重、致命的疾病。9,15展示功能在成年人出现变量在发病年龄、一般包括肌肉无力、疲劳、上睑下垂,眼肌麻痹,听力损失,糖尿病、癫痫、局灶性神经赤字,和视觉丧失。1,9,10,16标准诊断标准是基于可用的临床资料,包括入侵过程的结果,如肌肉活检,17但一个精确的诊断需要基因检测。9,10

目前,还没有一个一线基因测试集成到标准的医学诊断实践。明确诊断需要测序数以百计的核基因和线粒体基因组的大部分1,9,18;这一过程一直是不切实际的。让事情更加复杂的是,诱发mtDNA变异血随年龄下降所以可能缺席或只出现在低水平的heteroplasmy(野生型mtDNA基因组变异的比例),19,20.其他组织需要取样,可能入侵。结果,影响成年患者常常忍受长期诊断奥德赛实现基因诊断之前,8延迟通知计划生育的好处和最佳的医疗管理。10,15,16确诊,oligosymptomatic成人航空公司可能在不知情的情况下把疾病传染给他们的孩子21或接收不恰当的临床治疗。22

现在,全基因组测序(WGS)提供全面的能力同时核和线粒体基因组序列,与潜在的MD-causing捕获完整的光谱变异在一个血液测试,从而简化诊断途径。15,23利用WGS的能力提供了一个高的深度报道的线粒体基因组,我们开发了一个生物信息学工具24能够识别低水平的heteroplasmic mtDNA变异经常在血液中被发现。因此,我们决定WGS能力识别已知的致病变种在核和线粒体基因组和检查的诊断效用WGS一样如果是应用一线“遗传学第一”25血液检测疑似MDs患者的有一大群人。

方法

标准协议的审批、登记和病人同意

所有患者给予书面同意参与这项研究,批准由悉尼当地的卫生区北部人类研究伦理委员会(HREC / 10 /·霍克/ 132)。所有数据被鉴定。

病人招聘和样品

我们前瞻性地连续招募了242名患者线粒体疾病诊所,皇家北岸医院,悉尼,澳大利亚,2014年和2020年之间。患者符合条件的招聘研究如果他们满足了可能,可能,或明确的奈梅亨医学标准。17虽然奈梅亨标准开发的儿童主要的医学博士,他们这里使用这些诊断标准的临床表现包括反映患者观察到的表型变化。9

DNA样本41名参与者的血液与已知致病变种(30在核DNA (nDNA)和11 mtDNA)和Kearns-Sayre综合症患者的肌肉组织(KSS) 4.6 kb mtDNA删除被用作评估“积极控制”的能力WGS识别已知的变量在两个不同的基因组(eTable 1,links.lww.com/WNL/C92)。

WGS和分析

总基因组DNA分离外周血使用标准的方法。测序图书馆准备使用机器人设备和测序Illumina公司HiSeq X平台Kinghorn临床基因组学中心,悉尼,澳大利亚。2×150个基点读了至少110 Gb的原始测序数据,最低30×nDNA每车道的报道。确定测试的临床效用,初始变量分析失明和无论临床表型,家族史,或之前已知基因的结果。

核DNA分析

我们发现小nDNA变体使用GATK管道的最佳实践26使用我们的核和解释它们变异过滤分析平台,Seave。27,28生fastq文件一致使用BWA-MEM hs37d5参考基因组(v0.17.10-r789),生成的BAM文件重复读取标记使用Novosort(默认设置)和读一致性改进使用GATK Indel调整成为(v3.3)。26单核苷酸变异(SNVs)和短indels(< 50个基点)被确定使用GATK HaplotypeCaller, GenotypeVCFs,和VQSR成为(v3.3),26注释与VEP (v87),转化为双子座(v0.11.0)数据库,并导入到Seave27过滤和优先级。我们发现结构性变化(SV)和拷贝数变异(CNV)从50个基点whole-chromosome非整倍性,使用ClinSV核和线粒体基因组。29日数据分析使用R (v3.6.0)和RStudio (v1.2.1335),并使用ggplot2绘制。

为nDNA限制搜索空间变异分析,我们策划小组249 MD基因(eTable 2,links.lww.com/WNL/C92),400神经肌肉疾病基因,30.和尚未解决的情况下,额外的定制个人搜索基于临床表型在视神经萎缩,代谢、发育障碍、和其他面板与表型相关的基因。变异分类使用2015年美国大学医学遗传学和基因组学的指导方针,31日考虑“致病”或“可能致病”的变体。执行不确定意义的变体(的vu)接壤,但不足以被归类为可能致病,被划分为“VUS-favor致病性”31日(eTable 3)和包含在诊断数因为难以获取证据的四级变种。致病变种被证实利用Sanger测序的另一种DNA样本ABI3100使用BigDye Xterminator工具包(澳大利亚悉尼Garvan分子遗传学Garvan研究所)。种族隔离在可能的情况下为新发现的变异进行了研究。

mtDNA分析

分析SNVs和插入/删除(indel)在mtDNA变异,我们开发了一个分析管道命名为“多螨的”,FreeBayes运行在一个敏感的模式24和计算不同质量准确甚至很低heteroplasmic变体。多螨的开发使用13复制NA12878控制线,2570名健康的对照,322和1病人从这项研究中独立的基因组序列。我们优化分析参数如下:读取映射质量< 30被减少假阳性的变体,从核mtDNA虚假信号,只有基地基地质量≥24被用于变异召唤,我们要求一个变种有至少10支持读取或变异等位基因频率(VAF;即。,the proportion of reads carrying the variant vs all reads) >1%.24我们使用了VAF heteroplasmy直接测量的变体。对于变异的解释,所有被要求通过减少线粒体变异VAF,优先考虑已知MITOMAP致病性变异和表型有关33和文学。

决定的能力ClinSV29日WGS识别和量化分析mtDNA删除,我们研究了DNA提取肌肉尸检取自患者KSS(42个样本,eTable 1,links.lww.com/WNL/C92)。

焦磷酸测序

评估的能力多螨的在决定从WGS heteroplasmy mtDNA变体,我们比较heteroplasmy由多螨的和定量焦磷酸测序样品从60岁(50个别病人的血液样本,10 2例尸检组织样本)已知变量的水平。> 3243 G变异。一个定制的m。3243一个>G pyrosequencing assay was performed by the Australian Genome Research Facility (Perth, Australia). A standard curve was created using wild type or mutant gBlocks gene fragments of a 500 bp region around m.3243 (Integrated DNA Technologies, Singapore).

远程PCR

确认mtDNA删除在场尿液中沉积细胞DNA和没有血液的DNA,我们放大mtDNA全长片段使用重叠引物和豆类Taq,如前所述。34

数据可用性

病人同意基因检测在临床环境,不同意释放原始或加工基因组数据。多螨的是一个开源的MIT许可下可用的,来自哪里github.com/KCCG/mity。

结果

病人群

我们招募了242名患者(149名女性患者和93名男性患者;eFigure 1,links.lww.com/WNL/C92)在DNA采样平均年龄为49.5±16.8年。根据奈梅亨医学标准,1762参与者分为定,108是可能的,72。

WGS功能

报道nDNA mtDNA在血液和其他组织

WGS提供高深度的报道核和线粒体基因组从血液DNA。平均核基因组覆盖率达到了30 - 40×(图1一个与基因组的80%),≥10×。WGS同时提供3000 - 4000×意味着线粒体基因组的报道(图1 b),> > 2000×基因组的90%。使用我们的分析管道多螨的,24我们能够探测到非常低的水平(< 1%)的heteroplasmic mtDNA变体。水平的m。3243一个>G heteroplasmy quantified by多螨的分析的WGS强烈与焦磷酸测序(n = 50,R2= 0.994,图1 c),检测病理变异heteroplasmic负载0.35%(病人E53 eTable 4links.lww.com/WNL/C92),远低于可靠的检测极限焦磷酸测序(∼5%)。35虽然这些超低水平的heteroplasmy可能很难解释临床上在新创的情况下,他们可以在血液中发现这个级别显示了WGS变异检测的灵敏度在血但需要验证的变体在另一个组织确认基因诊断。

图1
图1 WGS提供深,均匀覆盖的线粒体和核基因组

的平均深度测序覆盖在(A)核和线粒体基因组(B)从一群成年参与者怀疑线粒体疾病(n = 242)。(C) m。3243一个>G variant heteroplasmy assessed by WGS and pyrosequencing for DNA extracted from blood (black) from n = 50 patients diagnosed with the m.3243A>G variant and multiple autopsy tissues (n = 10; colored points) from patients E9 and E59. Heteroplasmy was highly correlated between WGS and pyrosequencing (R2= 0.994)。颜色(C)与是一致的图2为不同的组织。太=线粒体;WGS =全基因组测序。

分析血液和后期组织(n = 12)从2患者死于m。3243一个>G showed that the sequencing depth of mtDNA ranged from ∼3,000× in blood to between ∼20,000–90,000× in solid tissues with variable but high levels of heteroplasmy (图2中,模拟)。

图2
图2 不同的组织提供高深度的报道Heteroplasmy的线粒体基因组和高水平

(C)的深度测序覆盖整个线粒体基因组和(B和D) m。3243一个>G heteroplasmy varied between autopsy tissues from 2 patients, being considerably higher in solid tissues compared with blood. Colored lines in A and C are consistent with colored bars in B and D. Colors in A–D are consistent with those in图1 c为不同的组织。

诊断产量

使用WGS和应用多螨的,我们发现致病nDNA变异患者57和73患者致病mtDNA变异(图3一eFigure 1links.lww.com/WNL/C92),获得一个整体诊断收益率为53.7% (130 242;95%可信区间47.2% - -60.1%)。数据的临床特征、家庭历史,奈梅亨MD标准分类、和变异识别eTables 3和4中进行了总结。

图3
图3 WGS核dna线粒体疾病的诊断性能

(一)诊断的数量由WGS核和线粒体基因组,从n = 242名疑似患者线粒体疾病。(B)诊断的频率由线粒体疾病基因在核基因组中。(C) WGS发现一双半合16.4 megabase (Mbp)删除4号染色体上的癫痫患者,轻度ophthalmoparesis,视神经萎缩,小脑性共济失调,肌病,糖尿病,经常性的pseudo-obstruction肠道和肝脏功能障碍。(D) WGS确定纯合946碱基对缺失SPG7在遗传性痉挛性截瘫患者并发小脑性共济失调,眼肌麻痹,感觉神经病变。太=线粒体;WGS =全基因组测序。

发现和调用nDNA-Encoded MDs的变体的影响

57例患者发现诱发核基因变异,可能与致病或致病性变异位于AFG3L2,AMACR,进行MFN2,OPA1,POLG,SPG7,TWNK,TYMP,WFS1,YARS2(图3 b,eFigure eTable 3,links.lww.com/WNL/C92)。此外,执行11个患者的vu识别,需要进一步调查的致病性,但发生在已知MD-associated基因(eTable 3)。

核基因组基因拷贝数异变

使用ClinSV,29日我们也能够发现基因拷贝数异变和sv,包括小说杂合的16.4 Mb新创删除染色体4 q26-q28.3 (图3 c),在一个渊源者出现癫痫,ophthalmoparesis,视神经萎缩,共济失调,肌病,糖尿病和复发pseudo-obstruction肠(病人B3, eTable 3,links.lww.com/WNL/C92)。包括删除包含许多基因PRSS12(智力发育障碍,常染色体隐性1,孟德尔遗传在人(MIM) 249500),MRT29(智力发育障碍,常染色体隐性29日MIM 614333),和SPATA5(癫痫、听力损失、神经发育障碍,MIM 616577),没有检测到病因不同等位基因变异。这一发现被证实使用阵列比较基因组杂交和缺席的渊源者的父母。我们还发现一个纯合子的外显子6删除SPG7(图3 d)的渊源者痉挛性截瘫并发小脑性共济失调,眼肌麻痹,感觉神经病变(病人E75, eTable 3)。

检测和致病性mtDNA-Encoded MDs的影响

我们确认73患者致病mtDNA变异(图3一eFigure 1links.lww.com/WNL/C92)。使用多螨的,我们能够自信地检测广泛的mtDNA变异血DNA (图4一eTable 4),即使在低水平的heteroplasmy (图4 b)。

图4
图4 WGS线粒体dna线粒体疾病的诊断性能

(一)诱发mtDNA变异的数量被WGS heteroplasmy和(B)相应的变体。(C)中确定两个线粒体DNA单删除血液,在heteroplasmy低于1%。一个线粒体删除在尸检发现肌肉heteroplasmy更高为15.7%,(D)详细所示,凸显了测序覆盖和读取生成删除。mtDNA =线粒体DNA;WGS =全基因组测序。

使用ClinSV29日识别和量化mtDNA删除,我们检测到一个4.8 kb mtDNA删除heteroplasmy 16%(3780/24080测序读;图4中,C和D)控制样本来自患者的肌肉组织KSS(42个样本,eTable 1,links.lww.com/WNL/C92)。我们也能够发现单8和5 kb mtDNA血液的DNA 2中删除额外的病人heteroplasmic极低负载的0.29%(7/2,435读取)和0.61%(24/3,917读取),分别为(图4 c;病人A10和C16 eTable 4),并证实他们在其他组织也mtDNA删除,例如,肌肉或尿(数据未显示)。

7患者临床特征的慢性进行性外部眼肌麻痹(CPEO) mtDNA删除在肌肉或尿液检测使用印迹或远程PCR34(eTable 5,links.lww.com/WNL/C92)。这些删除没有检测到WGS血DNA,大概是因为他们没有出现在这个组织(eFigure 2)。这是符合已知的选择对mtDNA删除血液。20.

根据临床表型诊断利率和年龄

我们发现,诊断速度变化取决于呈现临床表型(图5),而不是使用奈梅亨疾病分类标准(eFigure 3,links.lww.com/WNL/C92)。诊断率最高时达到疑似MD患者出现明显的临床表型(图5)。为个人与视神经萎缩,23 24 (95.8%;95%可信区间79.8% -99.3%)诊断使用WGS (n = 17 nDNA-encoded MDs;n = 6 mtDNA-encoded MDs)。与类似中风发作患者,17 28 (60.1%;95%可信区间42.4% -76.4%)诊断(n = 3 nDNA-encoded MDs;n = 14 mtDNA-encoded MDs)和35 67患者CPEO表型(52.2%;95%置信区间40.5% - -63.8%)也有一个分子病因(n = 31 nDNA-encoded MDs;n = 4 mtDNA-encoded MDs)。患者13米。3243一个>G in our cohort had maternally inherited deafness and diabetes (MIDD). Diagnostic rates for nonsyndromic complex phenotypes (defined as >5 clinical features listed in the Nijmegen criteria) and oligosymptomatic phenotypes (defined as <5 clinical features listed in the Nijmegen criteria) were lower (10/43 complex = 23.3%; 95% CI 13.2%–37.8% and 26/61 oligosymptomatic = 42.6%; 95% CI 31.0%–55.1%) (图5)。使用我们的WGS诊断率协议是年轻患者高于50年(优势比2.29;95%可信区间1.36 - -3.84,p< 0.002;eFigure 3 b)。

图5
图5 分子和诊断MD表型异质性不同

患者分为6临床表型(MIDD CPEO,类似中风发作,视神经萎缩,复杂的,和oligosymptomatic)强调致病性核基因和线粒体DNA变异的频率被WGS。精确的分子诊断显示,未确诊的病例数在每个子群灰色所示。CPEO =慢性进行性外部眼肌麻痹;MD =线粒体疾病;MIDD =母体遗传来的耳聋和糖尿病;WGS =全基因组测序。

明确的基因诊断证实的WGS临床影响

我们的方法导致了基因诊断改变了患者的临床管理(例如,展开针对疾病的临床护理,避免针对疾病的禁忌保健,生殖选项)和澄清与核和mtDNA-encoded紊乱。WGS确定治疗MDs患者包括线粒体neurogastrointestinal脑病综合征(n = 3;由肝脏或同种异体骨髓移植治疗36)和伯世袭视神经病变(n = 6;等物质的或潜在的基因疗法治疗),以及识别患者致病变种POLG,建议避免禁忌药物,如丙戊酸可引起暴发性肝衰竭或危及生命的癫痫持续状态,是重要的优化管理。37,38此外,一个33岁的女人(病人C44 eTable 3links.lww.com/WNL/C92)与上睑下垂、视神经萎缩和近端肌肉无力发现复合杂合变异体YARS2导致MLASA2怀上的信心WGS发现她将不大可能传播给她的孩子。39因此,我们能够为患者提供确定性生育决策得到明确的基因诊断。

关于MD模拟,WGS能够探测到一个更大的目标基因的变异列表,从而允许其他治疗的患者的诊断和分化条件,使各自适当的保健和治疗疾病,而排除了MD。3例患者被诊断出患有α-methylacyl-CoA消旋酶(AMACR)不足,e1包括2姐妹(表1;病人B45和E19 eTable 3links.lww.com/WNL/C92)曾发作、脑病和类似中风的情节暗示。AMACR证实基因诊断的不足,他们对待饮食限制pristanic酸40,41导致症状的改善。他们的大脑核磁共振成像显示T1高信号强度在正确的parieto-occipital皮质或双边花托治疗之前被报道暗示一个医学的诊断(图6)。此外,2兄弟姐妹(表1;病人B42和B43 eTable 3)与进步提出了外部眼肌麻痹和近端肌肉无力被发现有小说纯合子的剪接变体麝香基因(c.358 + 3 g > T;eFigure 4),随后用舒喘灵治疗。42

把这个表:
表1

案例研究的线粒体疾病或线粒体模拟诊断导致改变管理

图6
图6 脑MRI在α-Methylacyl-CoA消旋酶缺乏的病人

(A)代表轴T1加权图像显示异常的病灶部位信号强度对parieto-occipital地区集后病人E19脑病。注意也有小整个皮层下白质高信号强度分布。(B)红色箭头表示高信号区病人B54的花托,符合什么是出现在成人利综合症。

讨论

WGS全面、同时测序线粒体和核基因组的高深度报道从血液DNA,并结合多螨的,我们能够识别一系列SNVs indels,基因拷贝数异变在基因组实现精确的遗传诊断广泛的MDs和MD模拟。当作为一线诊断血液测试申请医学博士WGS实现全面诊断率达到53.7%,因此它比以往的遗传疾病队列排序使用其他下一代测序方法,尽管他们的浓缩与更严格的选择标准。43,- - - - - -,46重要的是,我们的研究结果证明我们的简单综合bigenomic测序诊断方法,对于大多数情况下使用DNA从血液和缓解肌肉活检的需要或从其他组织获取DNA。

WGS提供实质性的优势有针对性的线粒体测序面板,不全面,提供诊断利率下降,47而且需要肌肉或尿液达到相同的DNA检出率。虽然基本上全外显子组测序提供了足够的报道nDNA蛋白质编码外显子,mtDNA的平均覆盖率低得多(∼50×),因此与WGS相比太敏感。48全外显子组测序nDNA和mtDNA并行执行,不完整的覆盖范围和目标浓缩偏见在图书馆准备,与WGS相比。进一步受益,WGS分析在识别基因拷贝数异变和sv时提供更多的能力,可以挑战当使用有针对性的测序面板或全外显子组测序。49WGS优越的检测灵敏度,50结合多螨的,成人MD尤为重要,因为我们的研究显示,大多数确诊的患者(73 130;56.2%)致病mtDNA变异,而不是nDNA变异(图3一)。然而,当有一种强烈的母性遗传模式和典型临床表型表明一个特定的常见mtDNA变体,替代品,如RFLP分析常见的mtDNA致病性变异的(例如,m。> 3243 G或m.8344A > G)或全部mtDNA测序,可能更划算,虽然小心低heteroplasmy组织选择解决问题需要考虑。一旦确定了一个变种,WGS级联测试亲戚也可以接近使用诊断目标排序,虽然这些方法不能总是提供一个估计的heteroplasmy致病性变异线粒体参与。

诊断利率进一步增加(95%)当病人被深临床表型出现分层,支撑的关键价值结合我们的临床经验和评估WGS管道。我们证明高指数的临床怀疑和知识具体的临床表型,如CPEO,视神经萎缩,和类似中风发作(看见),所有演示跨两个基因组遗传异质性,证明同时双与WGS基因组分析(图5eTables 3和4,links.lww.com/WNL/C92)。WGS诊断利率不同取决于特定的表型;与视神经萎缩患者,米拉CPEO,或MIDD诊断率高于那些面对nonsyndromic,复杂的表型,可能表明MD模拟患者可能仍然满足标准的临床诊断标准(图5)。

一个重要的限制在下面进行了突出显示当使用WGS从血液中提取DNA, mtDNA删除可能不是礼物20.因此无法检测到使用这个容易获得和常用组织(图5eFigure 2links.lww.com/WNL/C92)。因此,增加检测缺失患者CPEO或KSS表型、单个或者多个mtDNA删除被怀疑,WGS或远程PCR的另一个组织,如肌肉、唾液或尿液,可能需要,如果初始测序的血液未能确定致病变种,或者只是一个低级heteroplasmic WGS mtDNA删除标识。尽管这个警告,我们的研究仍然诊断52.2%的患者使用WGS CPEO,显示初始测试的价值的DNA来自血液。

在我们的分析中,我们还考虑变异在神经肌肉疾病有关的基因和识别患者呈现我们的诊所曾障碍模仿MD(如先天性肌无力和neuroacanthocytosis),尽管这些患者肌肉活组织检查异常的诊断和临床症状符合医学博士(表1)。提供一个MD模拟的分子诊断和确认导致医疗管理的变化(表1),以及通知传播的风险障碍的后代。此外,3例神经系统演示(局灶性神经赤字,癫痫发作与脑MRI异常)暗示米拉或利综合症被确定AMACR缺乏症e1(图6,eTable 3,links.lww.com/WNL/C92),证明WGS能够改变临床管理通过识别障碍治疗的简单的饮食限制,41以及为MD拟表型提供诊断,治疗方案(表1)。

识别MD是临床上重要的精确的遗传原因并澄清生殖选项影响病人和他们的家属。例如,诱发nDNA变异患者可以进行产前基因诊断,而那些致病mtDNA变体现在可以考虑这部小说体外受精选项,线粒体捐赠。21,50这种优势的WGS进一步支撑能力量化mtDNA heteroplasmy血,因为这提供了预测信息mtDNA紊乱的疾病传播。21

本研究的一个限制是,我们保守限制变量调用已知致病变种和那些满足严格的致病性分类标准。尽管诊断率高,许多患者仍未确诊的。这些病人可能诱发变异在小说疾病基因未被发现或与医学有关。此外,随后分析可能揭示病原变异在非编码区域作为典型的剪接变体或组织mtDNA变体。执行其他病人可能的vu已知疾病的基因需要确认的致病性与功能研究(eTable 3,links.lww.com/WNL/C92)。此外,mtDNA变体(特别是删除),通常随着年龄的血液中消失19,20.可能更难以检测。再分析和更新变异和基因列表和进一步的功能基因组研究小说变异有潜力在未来确定额外的诊断。父母可以招募,三个分析WGS可能会进一步增加常染色体隐性的诊断产量通过改善过滤或新创核紊乱。52然而,这通常是具有挑战性的医学博士与成人患者和家庭隔离研究也许是唯一的选择,虽然这些也可以挑战由于各种原因(疾病外显率、保险考虑,由家庭成员和否认)。

在这项研究中,我们没有比较的诊断效用WGS从不同的组织,如肌肉或尿液,或其他诊断方法,如有限的基因电池板,韦斯,远程PCR,和全mtDNA基因组测序。相反,我们应用标准的临床情况来确定WGS使用时的能力作为一个单一的诊断测试可以标准化,缩放和广泛实施。虽然直接基因测试或全线粒体基因组测序可能导致确认一些基因诊断的患者有典型的临床表现,鉴于genotype-phenotype有限相关的障碍,9WGS可能是更具成本效益,并可能成为优惠成本降低,特别是当考虑到高诊断率在这项研究中观察到。目前,WGS成本下降,会变得更容易,需要证据和分析管道,这里提出,支持其在未来常规临床医学诊断吸收。进一步评估的成本效益的WGS与传统的基因检测方法相比(例如,目标mtDNA变体,单基因或基因小组分析)很重要,因为一个诊断血液测试的好处告诉导演基因检测在一个广泛的家庭成员数量可观的关于诊断和测试的成本。53

全面同时线粒体和核基因组的测序WGS从血液是一种准确、方法测试诊断MDs患者,避免组织切片,并有能力改变医学诊断途径。从早期基因诊断改善健康状况,适当的干预和治疗,避免不良事件,不适当的治疗,降低成本和潜在的预防疾病继承都是优势,可以通过引入我们的WGS分析管道和强调的好处将WGS集成到未来的临床实践。

研究资金

这个项目是由一个新南威尔士卫生部合作基因组格兰特(Sue_2014_Genomics;C.M.S.,J.C.,米。E。D。:,R。l。D., K.R.K.).

信息披露

R.L.戴维斯和M.J.考利是新南威尔士健康EMC奖学金的接受者。投资者库马尔是收件人的NHMRC ECRF (APP1091551)和接收迈克尔·j·福克斯基金会的研究津贴全球帕金森氏症遗传学计划,这是与当前的研究无关。:苏是NHMRC从业者的(APP1136800)。M.J.考利收到资金从新南威尔士卫生部发冷光的童年健康联盟资助。作者报告没有披露相关的手稿。去半岛投注体育官网Neurology.org/N为充分披露。

承认

作者感谢Kinghorn临床基因组学中心的援助与基因组测序数据的生产和加工,和参与本研究的患者。

附录的作者

表

脚注

  • 去半岛投注体育官网Neurology.org/N为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。

  • ↵*这些作者的贡献同样co-first作家这个工作。

  • ↵__这些作者的贡献同样作为文章的第二作者。

  • 这篇文章加工费由作者。

  • 提交和外部同行评议。FAAN处理编辑安东尼·阿马托,医学博士,和穆美利奴,医学博士,硕士,FAAN。

  • 收到了2021年9月18日。
  • 接受的最终形式2022年4月4日。

这是一个开放的分布式根据文章Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives许可证4.0 (CC BY-NC-ND),它允许下载和共享工作提供适当的引用。不能改变的工作以任何方式或使用未经许可的商业杂志。

引用

  1. 1。↵
    1. 戈尔曼GS,
    2. ChinneryPF,
    3. DiMauro年代,等
    。线粒体疾病。Nat牧师说引物。2016年;2:16080年。
    OpenUrl
  2. 2。↵
    1. Hirano米,
    2. 名叫EmmanueleV,
    3. Quinzii厘米
    。新兴治疗线粒体疾病。学生物化学论文。2018年;62年(3):467年- - - - - -481年。
    OpenUrl 文摘/免费的全文
  3. 3所示。↵
    1. CarelliV,
    2. Carbonelli米,
    3. 德首席运营官如果,等
    。国际共识声明Leber世袭视神经病变的临床和治疗管理。J Neuroophthalmol。2017年;37(4):371年- - - - - -381年。
    OpenUrl
  4. 4所示。↵
    1. Cabrera-PerezR,
    2. Vila-JuliaF,
    3. Hirano米,等
    。alpha -抗胰蛋白酶促进剂提高了功效的腺相关病毒载体治疗线粒体neurogastrointestinal encephalomyopathy。哼基因其他。2019年;30.(8):985年- - - - - -998年。
    OpenUrl
  5. 5。↵
    1. KaraarslanC
    。利伯氏世袭视神经病变是一种很有前途的疾病基因治疗的发展。人其他。2019年;36(12):3299年- - - - - -3307年。
    OpenUrl
  6. 6。↵
    1. 纳特NgydF4y2Ba,
    2. 王JJ,
    3. 米切尔P,
    4. 苏厘米
    。线粒体DNA患病率:还underrecognized吗?安神经。2008年;64年(4):471年;472年作者回复。
    OpenUrl PubMed
  7. 7所示。↵
    1. 苏厘米
    。线粒体疾病:承认只是冰山的一角。地中海J欧斯特。2010年;193年(4):195年- - - - - -196年。
    OpenUrl PubMed
  8. 8。↵
    1. 格里尔J,
    2. Hirano米,
    3. Karaa一个,
    4. 谢泼德E,
    5. 汤普森工党
    。诊断奥德赛的线粒体疾病患者:一项调查的结果。神经麝猫。2018年;4(2):e230。
    OpenUrl 文摘/免费的全文
  9. 9。↵
    1. 戴维斯RL,
    2. 梁C,
    3. 苏厘米
    。线粒体疾病。Handb中国神经。2018年;147年:125年- - - - - -141年。
    OpenUrl
  10. 10。↵
    1. 戴维斯RL,
    2. 苏厘米
    。线粒体疾病的基因。Semin神经。2011年;31日(5):519年- - - - - -530年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  11. 11。↵
    1. 戈尔曼GS,
    2. Schaefer我,
    3. NgY,等
    。核和线粒体DNA突变患病率与成人线粒体疾病有关。安神经。2015年;77年(5):753年- - - - - -759年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  12. 12。↵
    1. 纳特NgydF4y2Ba,
    2. 琼斯毫米,
    3. 王JJ,等
    。人口患病率的米拉A3243G突变。线粒体。2007年;7(3):230年- - - - - -233年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  13. 13。↵
    1. 艾略特人力资源,
    2. 塞缪尔直流,
    3. 伊甸园晶澳,
    4. ReltonCL,
    5. ChinneryPF
    。致病性线粒体DNA突变在普通人群中很常见。是J哼麝猫。2008年;83年(2):254年- - - - - -260年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  14. 14。↵
    1. VandebonaH,
    2. 米切尔P,
    3. 纳特NgydF4y2Ba,等
    。线粒体- - > 1555 G基因普遍的欧洲血统的成年人。N拉米夫地中海。2009年;360年(6):642年- - - - - -644年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  15. 15。↵
    1. 梁C,
    2. 艾哈迈德K,
    3. 苏厘米
    。线粒体疾病的拓宽光谱:诊断模式的变化。Biochim Biophys学报。2014年;1840年(4):1360年- - - - - -1367年。
    OpenUrl
  16. 16。↵
    1. 梁C,
    2. 苏厘米
    。如何治疗:线粒体疾病。澳大利亚的医生。2011年;25:27- - - - - -34。
    OpenUrl
  17. 17所示。↵
    1. 摩拉瓦河E,
    2. van den Heuvell,
    3. 假日F,等
    。儿童的线粒体疾病标准:诊断应用程序。半岛投注体育官网。2006年;67年(10):1823年- - - - - -1826年。
    OpenUrl 文摘/免费的全文
  18. 18岁。↵
    1. 卡尔沃SE,
    2. 条款基米-雷克南,
    3. 而VK
    。MitoCarta2.0:哺乳动物线粒体蛋白质的更新库存。核酸Res。2016年;44(D1):D1251- - - - - -D1257。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  19. 19所示。↵
    1. 苏厘米,
    2. 奎格利一个,
    3. Katsabanis年代,等
    。米拉斯A3243G突变点的检测肌肉,血液和毛囊。J神经科学。1998年;161年(1):36- - - - - -39。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  20. 20.↵
    1. 莫拉CT,
    2. DiMauro年代,
    3. Zeviani米,等
    。在进步的外部眼肌麻痹和线粒体DNA缺失Kearns-Sayre综合症。N拉米夫地中海。1989年;320年(20.):1293年- - - - - -1299年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  21. 21。↵
    1. 皮克特SJ,
    2. 痘痘一个,
    3. Ngy,等
    。线粒体捐款的妇女受益?N拉米夫地中海。2019年;380年(20.):1971年- - - - - -1972年。
    OpenUrl
  22. 22。↵
    1. FinstererJ,
    2. •西格尔画l
    。药物干扰线粒体疾病。药物化学Toxicol。2010年;33(2):138年- - - - - -151年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  23. 23。↵
    1. 雷蒙德FL,
    2. 霍法R,
    3. ChinneryPF
    。一线的线粒体疾病的基因诊断。Nat牧师麝猫。2018年;19:399年- - - - - -400年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  24. 24。↵
    1. •帕蒂克C,
    2. 库马尔基米-雷克南,
    3. 戴维斯RL,等
    。多螨的:一个高度敏感的线粒体DNA变异分析管道全基因组测序。2019年。预印在biorxiv.org/content/10.1101/852210v1。
  25. 25。↵
    1. 沃森E,
    2. 戴维斯RL,
    3. 苏厘米
    。线粒体疾病新的诊断途径。J Transl麝猫染色体组。2020年;4:188年- - - - - -202年。
    OpenUrl
  26. 26岁。↵
    1. Van der Auwera遗传算法,
    2. Carneiro莫,
    3. 哈特尔C,等
    。从FastQ数据调用高信心变体:基因组分析工具包管道的最佳实践。咕咕叫Protoc生物信息学。2013年;43:11.10.1- - - - - -11.10.33。
    OpenUrl PubMed
  27. 27。↵
    1. GayevskiyV,
    2. RoscioliT,
    3. 全垒打我,
    4. 考利乔丹
    。Seave:一个全面的网络平台来存储和询问人类基因组变异。生物信息学。2019年;35(1):122年- - - - - -125年。
    OpenUrl CrossRef
  28. 28。↵
    来自研究所。2018。https://seave.public.garvan.org.au/。
  29. 29。↵
    1. MinocheAE,
    2. 霍尔瓦特C,
    3. 约翰逊R,等
    。基因组测序作为一线在家族扩张型心肌病基因测试。麝猫地中海。2018年;21(3):650年- - - - - -662年。
    OpenUrl
  30. 30.↵
    Orphanet。2015年5月访问。orpha.net。
  31. 31日。↵
    1. 理查兹年代,
    2. 阿齐兹NgydF4y2Ba,
    3. 贝尔年代,等
    。标准和指导方针的序列变异的解释:联合一致推荐的美国大学医学遗传学和基因组学和分子病理学协会。麝猫地中海。2015年;17(5):405年- - - - - -424年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  32. 32。↵
    1. Pinese米,
    2. LacazeP,
    3. 早期新兴市场,等
    。医学基因组参考银行包含全基因组和表型数据的2570名健康老年人。Nat Commun。2020年;11(1):435年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  33. 33。↵
    1. 洛特太,
    2. 莱比锡约,
    3. DerbenevaO,等
    。使用mitomap和mitomaster mtDNA变异和分析。咕咕叫Protoc生物信息学。2013年;44(123年):1.23.1- - - - - -1.23.26。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  34. 34。↵
    1. 张W,
    2. 崔H,
    3. 黄LJ
    。综合一步分子分析线粒体基因组的大规模并行测序。中国化学。2012年;58(9):1322年- - - - - -1331年。
    OpenUrl 文摘/免费的全文
  35. 35。↵
    1. Tsiatis交流,
    2. Norris-Kirby一个,
    3. 丰富的RG,等
    。桑格的比较排序,焦磷酸测序和熔化曲线分析KRAS突变的检测:诊断和临床意义。J摩尔成岩作用。2010年;12(4):425年- - - - - -432年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  36. 36。↵
    1. 缰绳摩根大通,
    2. 迈克尔W,
    3. Schupbach米,等
    。同种异体造血干细胞移植对线粒体neurogastrointestinal encephalomyopathy。大脑。2015年;138年(pt 10):2847年- - - - - -2858年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  37. 37岁。↵
    1. 斯图尔特JD,
    2. 霍法R,
    3. BaruffiniE,等
    。聚合酶基因γPOLG决定丙戊酸钠钠诱导肝毒性的风险。肝脏病学。2010年;52(5):1791年- - - - - -1796年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  38. 38。↵
    1. PronickaE,
    2. Weglewska-Jurkiewicz一个,
    3. Pronicki米,等
    。耐药epilepsia和暴发性丙戊酸钠肝毒性。Alpers-Huttenlocher综合症在两个孩子确认后期的识别p。W748S POLG的突变基因。地中海Sci Monit。2011年;17(4):CR203- - - - - -CR209。
    OpenUrl PubMed
  39. 39岁。↵
    1. Rudaks李,
    2. 沃森E,
    3. OboudiyatC,等
    。代谢失调的心肺功能和贫血的孕妇在怀孕期间出现线粒体肌病、乳酸酸中毒,sideroblastic贫血2与复合杂合的YARS2致病变种。美国医学遗传学杂志》的一部分。2022年;188年,一个:2226年- - - - - -2230年。
    OpenUrl
  40. 40。↵
    1. 史密斯嗯,
    2. GavrilovDK,
    3. OglesbeeD,等
    。成人发病的alpha-methyl-acyl-CoA消旋酶缺乏症。J继承金属底座说。2010年;33(,85):S349- - - - - -S353。
    OpenUrl
  41. 41岁。↵
    1. 鲍德温EJ,
    2. Gibberd神奇动物,
    3. 哈雷C,
    4. SideyMC,
    5. 视野中时医学博士,
    6. Wierzbicki作为
    。长期饮食疗法的有效性治疗成人Refsum疾病。J神经Neurosurg精神病学。2010年;81年(9):954年- - - - - -957年。
    OpenUrl 文摘/免费的全文
  42. 42。↵
    1. 罗德里格斯克鲁兹点,
    2. 宫J,
    3. RamjattanH,等
    。舒喘灵和麻黄素治疗严重的乙酰胆碱受体缺乏综合症。半岛投注体育官网。2015年;85年(12):1043年- - - - - -1047年。
    OpenUrl 文摘/免费的全文
  43. 43。↵
    1. Wortmann某人,
    2. Koolen达,
    3. Smeitink晶澳,
    4. van den Heuvell,
    5. RodenburgRJ
    。全外显子组测序疑似线粒体患者在临床实践中。J继承金属底座说。2015年;38(3):437年- - - - - -443年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  44. 44岁。↵
    1. PronickaE,
    2. Piekutowska-AbramczukD,
    3. 席亚拉E,等
    。线粒体疾病的诊断的新视角:两年的经验在全国儿科whole-exome测序中心。J Transl地中海。2016年;14(1):174年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  45. 45岁。↵
    1. Kohda米,
    2. TokuzawaY,
    3. KishitaY,等
    。一个全面的基因组分析揭示了线粒体呼吸链的遗传景观复杂的缺陷。公共科学图书馆麝猫。2016年;12(1):e1005679。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  46. 46岁。↵
    1. Ohtake一个,
    2. 村上教授K,
    3. 森米,等
    。线粒体呼吸链的诊断和分子基础障碍:疾病基因外显子组测序鉴定。Biochim Biophys学报。2014年;1840年(4):1355年- - - - - -1359年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  47. 47岁。↵
    1. 卡斯帕SM,
    2. DubacherNgydF4y2Ba,
    3. 科普我,
    4. MeienbergJ,
    5. HenggelerC,
    6. 地主选手G
    。临床排序:从原始数据到诊断与生命周期价值。中国麝猫。2018年;93年(3):508年- - - - - -519年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  48. 48。↵
    1. 阁楼P,
    2. 布里斯C,
    3. ProcaccioV,等
    。解密外显子组测序数据:将线粒体DNA变异。哼Mutat。2019年;40(12):2430年- - - - - -2443年。
    OpenUrl
  49. 49。↵
    1. 库马尔基米-雷克南,
    2. 考利乔丹,
    3. 戴维斯RL
    。下一代测序技术和新兴技术。Semin Thromb Hemost。2019年;45(7):661年- - - - - -673年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  50. 50。↵
    1. MattickJS,
    2. 全垒打米,
    3. SchonrockNgydF4y2Ba,
    4. 考利米
    。全基因组测序提供了更好的诊断产量和未来价值比全外显子组测序。地中海J欧斯特。2018年;209年(5):197年- - - - - -199年。
    OpenUrl CrossRef
  51. 51。
    1. 克雷文l,
    2. 唐MX,
    3. 戈尔曼GS,
    4. 德萨特P,
    5. HeindryckxB
    。新的生殖技术,以防止线粒体疾病。哼天线转换开关的更新。2017年;23(5):501年- - - - - -519年。
    OpenUrl CrossRef PubMed
  52. 52岁。↵
    1. 克拉克毫米,
    2. 斯塔克Z,
    3. Farnaesl,等
    。荟萃分析的诊断和临床效用基因组测序外显和染色体组在怀疑有遗传疾病的儿童。地中海NPJ染色体组。2018年;3:16。
    OpenUrl
  53. 53岁。↵
    1. 斯科菲尔德D,
    2. 阿拉姆K,
    3. 道格拉斯l,等
    。成本效益的大规模并行测序儿科肌肉疾病的诊断。地中海NPJ染色体组。2017年;2:4。
    OpenUrl
    在这里引用e1-e30可以访问:lww.com/WNL/C92

信:快速的网络通信

评论

需求

你必须确保披露已经过去6个月内更新。请到我们的提交网站添加或更新你的披露信息。

你的合作者必须发送完成出版协议形式来半岛投注体育官网员工(不是必要的领导/通讯作者如下表单就足够了)在你上传你的评论。

如果你回复评论,写过一篇文章你最初撰写:
你(和合作者)不需要填写表单或检查信息披露作为作者形式仍然有效
和申请信。

提交规格:

  • 提交必须与< < 200字5引用。参考1必须你评论的文章。
  • 提交不应该超过5作者。(例外:原作者回复可以包括所有原始作者的文章)
  • 6个月内提交只在文章发表日期的问题。
  • 不会是多余的。读任何评论已经张贴在本文之前提交。
  • 提交评论编辑和编辑审查发布之前。

更多的指导方针和信息在争议和辩论

写评论

关于文本格式的更多信息

纯文本

  • 不允许HTML标记。
  • 网页地址和电子邮件地址自动转化为链接。
  • 行和段落自动打破。
作者信息
注:第一作者的作者也必须相应的评论。
第一次或名字,如。“彼得”。
最后,或家庭,名字,如。“MacMoody”。
你的电子邮件地址,例如higgs-boson@gmail.com
你的角色和/或职业。“整形外科医生”。
您的组织或机构(如果适用),例如:“皇家自由医院”。
出版协议
注意:所有作者,除了第一/通讯作者,必须完成一个独立的出版协议形式前向编辑部提供通过电子邮件可以发表评论。
验证码
这个问题测试你是否人类访问者,并防止自动垃圾邮件提交。

垂直制表符

你可能也会感兴趣

回到顶部
广告

相关的多媒体

相关文章

  • 没有找到相关文章。

主题讨论

提醒我