高通量连接探针扩增技术在第八届国际先心病高峰论坛上闪亮登场

发稿时间：2017-11-15来源：天昊诊断

         2017年10月10-12日，国际先天性心脏病高峰论坛暨中国胎儿心脏出生缺陷一体化诊疗协作组2017年年会在上海盛大召开。

         本次会议对先天性心脏病的诊治前沿、外科术式及远期疗效、内外科综合诊疗以及围术期管理等方面进行深入的探讨。会议邀请国际小儿先天性心脏病外科协会主席、美国国立儿童医学中心心脏中心主任Richard Jonas担任会议的共同执行主席，同时邀请包括中国、日本、韩国、欧美、澳大利亚在内的国际嘉宾同行进行专题讲座和现场交流，并一起分享交流今年国内外儿童心血管学科的最新进展及共同的机遇和挑战。

         本次会议上，304am永利集团的CEO姜正文博士带来的《高通量连接探针扩增技术在胎儿心脏出生缺陷遗传诊断中的应用》 精彩学术报告在会场上引起强烈反响。

         复旦大学遗传学和遗传工程系本科生及硕士生，于2008年3月获美国辛辛那提大学环境基因组学专业博士，是苏州工业园区第五届科技领军人才、2014年江苏省高层次创新创业人才获得者，是复旦大学副校长金力院士的硕士及博士研究生，先后工作于国家人类基因组南方研究中心以及中科院计算生物学研究所，发表二十多篇SCI论文，是公司所有技术平台的主要开发者以及所有永利集团304am官方入口的发明者。

         高通量基因拷贝数检测技术（HLPA）是天昊诊断自主创新的专利技术，该技术是基于荧光毛细管电泳平台，设计靶向探针进行拷贝数计算，通过与参照样本的拷贝数对比，确定靶向染色体片段拷贝数是否正常，以此达到检测拷贝数的目的。



1. 先心病患儿的高出生率：

         心脏缺陷是最普遍的出生缺陷。在2015年，全国的心脏缺陷患者是4890万，根据诊断方式的不同，心脏缺陷患儿的出生率大约是每1000个活产婴儿就有4-75个患儿。

         在中国，先天性心脏病每年影响着18万-22万的孩子。

2. 导致先天性心脏病的原因：

         非遗传性的：
         环境致畸
         母源性因素
         感染因素

         遗传性的：
         染色体非整倍体
         染色体微缺失微重复
         单基因疾病

3. 根据先心病患儿发病部位的统计：

         心脏缺陷的位置通常在患者的婴儿期就能被确认，流行的程度是基于CONCOR数据库来估计的。下面的数据是每百万活产婴儿中根据心脏缺陷的位置来统计的患儿的数量。

4. 由染色体结构异常导致的综合征型先心病

         染色体结构异常可导致综合征型先心病的发生，最为常见的是22q11的缺失，缺失部位发生在22q11.2上，大多数22q11.2缺失综合征是每个细胞的一条22号染色体上有一个3Mb碱基对的缺失，这段缺失大约涉及30-40个基因。其中位于22q11.2上的TBX1可能导致22q11.2微缺失综合征的大多数临床特征。最主要的临床症状是先天性心脏病（80-100%的患者），尤其是先天性心脏锥干畸形（法洛四联症、主动脉弓中断、室间隔缺损及动脉干），其他的症状包括上颚畸形（69%）、学习障碍（70-90%）、免疫缺陷、低钙血症、肾脏异常、听力丧失和喉气管食管异常等。22q11.2微缺失综合征大多都是新发突变导致的（约占90%），约10%患者的缺失遗传于父母。除了22q11缺失外，其他包括Williams-Beuren、Cri-Du-Chat、Cat-Eye、Jacobsen等综合征都能引起先心病。

5. 与拷贝数变异相关的复发性非综合征型先心病

         大多数的非综合征型先心病是由多基因控制的，即：绝大部分非综合征型先心病是由于多个基因座上存在有易感基因并共同相互作用，有时还需要一定的环境因素参与而导致的。如1q21.1这个位置上的缺失会造成法洛氏四联症、主动脉瓣狭窄、心室中隔缺损等。而在这个基因座上能引起先心病的基因却有好多个。

6. 由单基因遗传病引起的先心病

         通常这种类型的先心病患儿父母一方也是患有先心病的，或是父母双方没有先心病但都同时带有同一先心病基因的突变，当患儿同时携带有父母这对等位基因的突变时就有可能致病。

7. 拷贝数异常的筛查对于鉴别遗传因素引起的先心病患者的重要性

         在用CMA（染色体微阵列）技术对先心病患者检测后，对遗传因素引起的先心病进行统计：

         ✔ 对514名先心病患者用CMA进行检测，总体检出率为12.8 (致病的拷贝数变异）-18.5% （致病的和可能致病的拷贝数变异）

         ✔ 综合征型先心病的诊断率为14.1-20.6%（不包括染色体非整倍体的病例）

         ✔ 单独的先心病的诊断率为4.3-9.3%

        研究发现，由于患者染色体拷贝数变异引起的先心病具有很大的一部分比例，而染色体拷贝数变异又是引起染色体微缺失/微重复综合症的主要原因。因此，对先心病患者进行分类就显得尤为重要。

8. 几种拷贝数变异检测方法进行比较：

         ✔ CGH（比较基因组杂交）：整个基因组进行检测，分辨率低（0.5-1Mb）

         ✔ CMA (染色体微阵列）：整个基因组进行检测，分辨率高（~100Kb）

         ✔ NGS （二代测序）：整个基因组进行检测，分辨率依赖于检测的深度（100Kb-5Mb）

         ✔ 目标拷贝数变异检测(MLPA, CNVplex): 对目标区域进行检测，高分辨率（<1Kb)

          目标拷贝数变异检测无论在分辨率、检测成本还是实验操作的难易程度上都具有明显优势。

9. 新一代MLPA, CNVplex®高通量连接探针扩增技术（HLPA)

          采用连接酶高特异性连接反应对目的区域进行杂交、连接，通过专利技术在连接探针末段引入不同长度的标签序列获得长度各异的目的探针连接产物，利用荧光标记的通用引物对连接产物进行PCR扩增，通过荧光毛细管电泳对扩增产物进行电泳分离检测，最后通过对电泳图谱的分析获取各个位点的峰高，进而对样品目的区域的拷贝数进行分析。

          高通量：双连接后进行多重荧光PCR
          高检出率：一个反应超过200个探针
          高准确性：小探针的高效连接，变异系数低（CV<10%)

10. 采用天昊基因自主专利CNVplex®技术对273例先心病患者进行检测，遗传学病因的检出率为~10%，这与文献报道的先心病患者可诊断的遗传学病因的概率12.8%基本一致。

          根据姜博士在会场上分享的数据，先心病患者中约有10%的患者同时带有染色体微缺失微重复（拷贝数异常），而部分微缺失/微重复是导致患儿死亡的病因。染色体微缺失/微重复的先心病患儿通常会有特殊面容及不同程度的先天畸形，他们的内分泌代谢也会有异常（血钙降低、甲状旁腺素降低等）影响患儿生长发育，患儿也容易出现免疫功能异常、精神运动发育迟缓、学习困难、智力障碍等情况。因此，染色体微缺失/微重复检测对诊断和治疗先心病具有重要的现实意义。

          1. 排查染色体是否存在异常，并明确异常来源，确定病因。

          2. 如果发现有微缺失患儿，该夫妇再次生育患病儿的风险增大，有利于为有计划生育下一胎的家庭提供必要的医学遗传学指导。

          3. 能使医生及时给出治疗方案，减缓病情，治疗病症，改善患儿生存质量。

          4. 降低围产儿病死率，降低出生缺陷率，提高人口素质。



          本项检测所采用的技术是在传统的多重连接探针扩增技术（MLPA）基础上经公司自主研发改进后具有自主知识产权的CNVplex®高通量连接探针扩增技术（HLPA），详细技术原理说明见附录四。该检测体系由8个CNVplex反应组成，总共包含了1428对探针，覆盖了200个核心区域以及核心区域两侧一定范围区域、所有染色体着丝粒两侧和两端染色体离末端约0Mb, 10Mb, 20Mb处区域、以及3个突变位点（RBM8A ：c.67+32G>C, c.-21delG; FGFR3：c.1138G>A），可对DECIPHER认定的70个综合征对应区域缺失重复或点突变位点(见下图)，ISCA数据库中所有被至少4个先天系统性发育异常以及智力发育迟缓高风险CNV区段覆盖的区域的缺失重复，以及所有染色体非整倍体及染色体末端缺失重复进行检测，预计对致病高风险的染色体微缺失微重复突变的检出率为90%以上。


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4. Akl C. Fahed, MD et al., Genetics of Congenital Heart Disease: The Glass Half Empty Circ Res. 2013 February 15; 112(4):
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