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『鱼话基因』第叁辑

2017-09-06 20:00:02瀚垚生物医学

如何解决NGS捕获测序临床检测的假阴性问题(第一期)

好的工具,让复杂遗传病易于被诊断

 

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导语

以HPO表型工具为纽带,连接海量基因数据与纷繁临床症状。

用真实临床案例为例证,聚合NGS检测应用与临床诊断实践。

 

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背景

常染色体隐性遗传疾病,致病原因通常为纯合突变或复合杂合突变致病,但在数据解读过程中经常发现临床症状符合的基因,只有一个单杂合位点的情况。

根据多年的数据解读经验和国外实验室的经验,通常有如下几个原因:

1、测序质量问题,另一位点未测序检测到,或生信流程导致突变未被检测。

2、外显子水平拷贝数变异问题。

3、基因外显子内断裂或基因的重组。

下面几期专题将结合国内外文章和临床实际检测中的案例,系统阐述作为基因数据分析师如何利用工具,练就火眼金睛,让阳性案例不要从眼前溜走。

 

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临床信息

临床信息:患者男,9岁。

重点关注:重点怀疑Alport综合征,但临床未见到泡沫细胞。肾衰,无蛋白尿,肾活检提示慢性间质性肾炎。

家族史:患者和哥哥出生时均出现先天性失明。哥哥严重肾衰。父母体健。

核心HPO表型:

HP:0000077,Abnormality of the kidney(肾脏异常);

HP:0000618,Blindness(失明);

生产数据质量:平均测序深度120乘,20乘以上99.5%(IDT 遗传病PANEL)。

 

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案例分析

SierraVast遗传类疾病标准分析流程

 

bpvast智能化筛选(排名第二位)

表型叠加基因群(肾脏异常+失明):

MEN1 UBAC2 ALMS1 OFD1 CEP290 C4A FRAS1 ZNF423 TMEM67 CEP164 FBN1 IFT172 FAS HLA-DRB1 ERAP1 PQBP1 LAMB2 TMEM216 TMEM138 IFT140 NLRP3 FKRP KLRC4 IL12A-AS1 CC2D2A FREM2 XRCC4 LARGE1 BTNL2 NAA10 GNAS CCR1 STAT4 ATRX LRP5 IL10 PLG AIP IL23R BMP4 MEFV TLR4 GRIP1 FKTN PIK3R2 TTC8 POMT1 POMT2 C8ORF37 HLA-B BCOR TMEM237 TMEM231 IL12A ARL6 BBS2

 

数据分析

单杂合携带还是另外一个致病突变有待发现?(临床表型高度符合

Joubert相关综合征是一种常染色隐性遗传疾病。临床表现为小脑性共济失调、动眼不能、新生儿呼吸异常以及精神运动性延迟;神经放射学特征为小脑蚓部发育不全/发育不良、小脑上脚增厚且重定向、脚间窝异常加深,在横截面图片上形似臼齿(臼齿征);其它可见的症状包括:视网膜营养不良肾疾病。5型的神经病学和神经放射学特征为视网膜营养性萎缩症和(或)进行性肾衰竭(以肾单位肾痨为特征)。

 

数据库分析

恶性突变为主(第一个位点符合

HPO表型:

新生儿呼吸调节异常、中枢性呼吸暂停、阵发性呼吸急促、肌张力减退、肾消耗病肾皮质囊肿慢性肾病Ⅴ期肾浓缩能力障碍、智力残疾、共济失调、小脑蚓部发育不全、小脑上脚增厚、磁共振磨牙征、小脑蚓部发育缺陷/发育不全、视网膜缺损、毯层状视网膜变性、眼球震颤、动眼运动异常、先天性失明常染色体隐性遗传

 

另外一个位点?-测序质量是不是不好?

bpvast外显子测序深度分析工具

测序质量低,会导致突变未被检测或者因为检测测序深度低,被生信流程过滤掉!!

发现多个外显子测序深度偏低!

 

在线BAM工具分析/VCF数据分析

c.6012-2A>G
chr12-88462424

11/4(0.27)

Review测序质量不好的区域BAM图

 

因为探针设计原因,外显子边缘和内含子区域往往测序质量低于CDS区

关注原始VCF数据,发现此位点被标注为Low-Quality被过滤掉。

 

生物信息参数调整后

 

这类问题是不是具有代表性

回顾性分析一些临床重点关注和高发基因的测序质量情况。以临床最常用的医学全外显子芯片(IDT),平均200*左右测序深度样本分析。在X染色体隐性遗传疾病的基因,部分外显子也存在类似问题。

 

DMD-X染色体-杜氏肌营养不良

DMD

DMD-Exon2

 

COL4A5-Alport综合征

COL4A5 低于20乘区域

COL4A5 4号外显子

 

BTK-生物素酶缺乏症

BTK 低于20乘区域

BTK-2号外显子

 

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作者观点总结

1、HPO表型标准录入、表型基因筛选工具+智能化基因致病性算法,解读基因数据的利器。同时精准表型录入,可以倒推,防止一些测序深度或者算法产生的假阴性问题。

2、在捕获试剂盒均一度越来越好的情况下,部分高发疾病基因在大panel或者全外显子,还是需要高的平均测序深度来提高此处的测序深度(或者补充探针,增强此类区域)

3、100*的全外显子/医学全外显子,存在不小的区域低测序深度问题,解读时特别注意;在目前的测序成本情况下,全外显子当小panel用,也许不是个好主意,有比较大假阴性风险;专病的小panel因为测序深度更好,在精准诊断层面有其存在价值和意义(在分析CNV类问题,优势尤其明显)。

4、目前的技术和成本情况下,基因针对性的医学全外显子可以在精度和广度找到最佳的平衡。

5、GATK过滤参数对于不同的测序深度的样品,可能需要调整;如果存在临床疑似未检出情况,注意关注是否存在过滤掉情况或采用多套流程并行分析。