Science子刊：利用RNA測序揭示出隱藏的導致遺傳病的突變

在一項新的研究中，根據來自美國布羅德研究所等研究機構的研究人員的說法，對受影響組織進行RNA測序（RNA-seq）能夠被用來發現可能導致孟德爾遺傳病的突變。在布羅德研究所研究員Daniel MacArthur的領導下，一個研究小組對來自患上罕見的未確診遺傳病的病人的骨骼肌活組織進行RNA測序，揭示出新的利用DNA測序並不那麼容易鑒定出的致病性突變，如致病性的剪接位點變異。這項研究是迄今為止最大規模地將轉錄組測序應用於一群患上未確診疾病的病人當中以便鑒定出之前未知的與遺傳病相關的突變。相關研究結果發表在2017年4月19日的Science Translational Medicine期刊上，論文標題為「Improving genetic diagnosis in Mendelian disease with transcriptome sequencing」。

美國紐約基因組中心研究員Tuuli Lappalainen（未參與這項研究）說，「這是一項非常不錯的研究，它優異地證實了RNA測序可用於發現和描述有重大意義的人類疾病突變。」

英國劍橋大學韋爾科姆基金會桑格研究所研究員Jeffrey Barrett（未參與這項研究）告訴《科學家》雜誌，「在我們如何能夠利用DNA測序診斷罕見遺傳病方法方面已取得巨大的進展。但是，這種方法仍然不能夠在大約60%的病例中鑒定出有重大意義的突變。這篇新的論文非常好地展示了利用RNA測序發現這些突變方面取得的進展。」

為了驗證這種轉錄組測序方法，這些研究人員首先對來自13名之前經確診患上骨骼肌遺傳病的病人的骨骼肌樣品進行RNA測序。他們將所獲得的這些RNA序列與來自180名參加基因型-組織表達聯盟（Genotype-Tissue Expression Consortium, GTEx）的健康人的RNA測序數據集中的那些RNA序列進行比較。他們隨後對50名患上未確診骨骼肌遺傳病的病人的骨骼肌樣品開展同樣的分析。

MacArthur告訴《科學家》雜誌，「利用RNA測序診斷遺傳病的益處在於我們如今能夠直接地研究DNA變化對基因表達和RNA剪接的影響。」

這些研究人員能夠在17名病人當中鑒定出致病性基因突變，總體確斷率為35%。鑒定出的突變包括新的位於基因非編碼區深處的剪接位點變異和受到破壞的並不位於外顯子附近的剪接位點。比如，在4名病人中，他們能夠鑒定出杜興氏肌肉營養不良症病人的抗肌萎縮蛋白（dystrophin）基因發生之前未被發現的致病性突變。這種分析在對膠原蛋白VI基因進行標準的DNA測序呈陰性的4名病人當中，揭示出一種之前未知的嚴重性膠原蛋白VI相關肌病內含子突變。他們接著在另外的27名病人（這些病人是更大的膠原蛋白VI相關肌病病人群體的一部分）當中鑒定出這種突變。

MacArthur說，RNA測序添加了一種鑒定致病性突變的方法，將確診率提高到「一半以上」。他注意到，在當前的這項研究中鑒定出的這些致病性突變會影響已知當發生突變時會導致疾病的基因。這些研究人員發現更多的與疾病相關的致病性基因突變。

這種轉錄組技術的關鍵是使用表達這種公認的基因突變的組織。Barrett注意到，「為了證實這是一種好的遺傳病診斷方法，這些研究人員利用他們知道可獲得的發生這種基因突變的肌肉組織開展研究。」

但是，當不可能獲得病變組織（比如受到腦部疾病影響的組織）時，MacArthur和同事們如今正在探究另一種方法獲得病人的皮膚或血液樣品，將它們轉化為誘導性多能幹細胞（iPSC），隨後將這些iPSC能夠分化為神經元或其他的感興趣的細胞類型。

Barrett說，對於大約50%～60%的未知原因的遺傳病病人而言，精確地找到人基因組非編碼區域中的疾病相關突變可能是有益處的。他說，「當我們研究很多不同的人類疾病的遺傳性質時，也存在不屬於經典的孟德爾遺傳病（由單個突變導致的）的但涉及多種基因的疾病。」

原始出處：eryl B. Cummings, Jamie L. Marshall, Taru Tukiainen et al.Improving genetic diagnosis in Mendelian disease with transcriptome sequencing. Science Translational Medicine, 19 Apr 2017, 9(386):eaal5209, doi:10.1126/scitranslmed.aal5209, 2017.

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