一種基于PCR的新檢測(cè)方法，可以在未受影響的個(gè)體中確定疾病相關(guān)的遺傳變異，從而能夠在兒童中構(gòu)建疾病傳播模型和評(píng)估疾病可能性。

當(dāng)你問一個(gè)即將做父母的人在想什么，他們會(huì)告訴你，最重要的事情不是為寶寶準(zhǔn)備好房間、安裝汽車安全座椅、或者安排日托，而是孩子能夠健康地出生。然而，許多父母并不知道他們攜帶致命基因突變，直至有缺陷的孩子出生。然后他們想知道，如果再生一個(gè)孩子是否會(huì)發(fā)生同樣的事情。

在生育年齡之前導(dǎo)致嚴(yán)重出生缺陷和死亡的基因突變很罕見，通常在父母雙方都不會(huì)檢測(cè)的到。由于不完全的外顯率，這種突變可能會(huì)越過數(shù)代人的間隔，許多突變被認(rèn)為在父母生殖細(xì)胞減數(shù)分裂期間開始出現(xiàn)，因此僅在生殖細(xì)胞和在孩子中檢測(cè)到它們。

相反，體細(xì)胞突變，是通過受精和成人期之間發(fā)生的1016次有絲分裂中的錯(cuò)誤而產(chǎn)生的。如果這些突變發(fā)生在胚胎發(fā)育足夠早的階段，具有不同基因型的細(xì)胞系就可能出現(xiàn)在同一個(gè)人當(dāng)中，這被稱為體細(xì)胞嵌合（somatic mosaicism）。

美國貝勒醫(yī)學(xué)院的Pawel Stankiewicz和James R. Lupski，研究被診斷為罕見遺傳疾病的兒童父母造血譜系中的體細(xì)胞嵌合，以更好地了解所傳遞的突變是如何出現(xiàn)的。他們的研究小組開發(fā)出一種數(shù)學(xué)模型，用于評(píng)估后面出生孩子當(dāng)中疾病復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，并用一種基于PCR的簡單、敏感和特定的試驗(yàn)方法，來檢測(cè)父母血樣中的突變，以幫助遺傳咨詢師進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。相關(guān)研究結(jié)果以兩篇論文的形式發(fā)表在最近的《Am J Hum Genet》雜志。

意外新發(fā)現(xiàn)？

通過梳理臨床基因組數(shù)據(jù)庫，研究人員在罕見遺傳疾病患者中發(fā)現(xiàn)了拷貝數(shù)變異（CNVs），臨床試驗(yàn)表明，這些突變是新生的。這些CNVs可能出現(xiàn)在有絲分裂期間，通過染色體斷裂，通過DNA復(fù)制過程中的錯(cuò)誤模板轉(zhuǎn)變，或者通過非等位基因的同源重組。

這兩項(xiàng)研究的第一作者Ian Campbell指出：“我們偶然發(fā)現(xiàn)了一名具有缺失的患者，想檢測(cè)突變點(diǎn)。我們還測(cè)試了來自父母的DNA，驚奇地發(fā)現(xiàn)，在父親中存在低水平的相同缺失?！?/p>

Lupski評(píng)論說：“你可以稱它為意外新發(fā)現(xiàn)，或者你可以叫它聽從于你的顧問并進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。以前?dāng)我們考慮新突變的時(shí)候，我們認(rèn)為它們只發(fā)生在生殖細(xì)胞中。”

找到突變點(diǎn)

通過建立一個(gè)多中心國際合作，該研究小組挑選了100個(gè)無關(guān)家庭，他們的孩子受基因組疾病的影響，其CNV數(shù)據(jù)是有效可得的。這些缺失最初是通過美國和歐洲臨床診斷實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的單核苷酸多態(tài)性（SNP）陣列或比較基因組雜交（aCGH）分析而確定的。

接下來，研究小組設(shè)計(jì)了高分辨率的CGH陣列，并圍繞缺失挑選了一段200kb的序列，以定位缺失的范圍。每隔500kb的探針可幫助縮小突變點(diǎn)搜索。一旦缺失的范圍縮小，該研究小組就設(shè)計(jì)長片段PCR（tip_s）引物，對(duì)突變點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)增和測(cè)序，以確定突變點(diǎn)接頭。這為他們提供了一段精確的序列，可以在父母與孩子之間進(jìn)行比較。該研究小組使用數(shù)字微滴PCR來評(píng)估父母中嵌合性的程度。

這些PCR試驗(yàn)提供了相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，作為診斷方法超過了直接Sanger測(cè)序或全外顯子組或基因組測(cè)序，它們更加敏感、成本更低，結(jié)果更易于分析和解釋。

研究人員選擇了外周血淋巴細(xì)胞用于后續(xù)分析，因?yàn)檫@些細(xì)胞共有一個(gè)相同的前體、外胚層組織及早期胚胎生殖細(xì)胞。因此，發(fā)生在外胚層分化之前的一次缺失事件，可能會(huì)導(dǎo)致生殖細(xì)胞系和造血細(xì)胞系的嵌合性。

從選定的100個(gè)家庭中，研究小組發(fā)現(xiàn)，在受影響兒童的父母中，有4%的人表現(xiàn)出突變嵌合。Campbell說：“我們認(rèn)為，這個(gè)比例會(huì)更高，因?yàn)槲覀冎粶y(cè)試了一種比較容易分離的組織（血液）。在后續(xù)研究中，我們想測(cè)試不同類型的細(xì)胞?！?/p>

評(píng)估復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)

雖然只進(jìn)行血液檢測(cè)可能會(huì)低估嵌合性的普遍性，但是對(duì)于評(píng)估下一個(gè)孩子疾病復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，這還是非常有用的信息。

這項(xiàng)研究的合作者、貝勒醫(yī)學(xué)院和萊斯大學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)家Chad Shaw說：“遺傳學(xué)界認(rèn)為，新突變發(fā)生在父母生殖細(xì)胞發(fā)育的后期階段，這對(duì)復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的觀念有影響。一旦研究小組具有嵌合性的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們就可以積極地探索，每名父母所引起的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于父親來說，有直接的生殖細(xì)胞取樣方法，但是實(shí)際上比這更復(fù)雜，因?yàn)槲覀冃枰M胚胎發(fā)育中突變的出現(xiàn)?！?/p>

與卵子相比，在精子細(xì)胞系中有更多的細(xì)胞分裂，因?yàn)楦赣H在一生中必須產(chǎn)生更多精子，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過母親的卵子數(shù)。在此基礎(chǔ)上，我們可以合理地假設(shè)，父親傳遞一個(gè)新突變的風(fēng)險(xiǎn)可能高于母親。然而，她再生育具有相同基因組疾病孩子的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際上也會(huì)升高，因?yàn)榕c精子相比，卵子間無性系祖細(xì)胞的共享增加；母親也更可能發(fā)生該突變的體細(xì)胞嵌合。

Campbell解釋說：“平均而言，具有有絲分裂新突變的精原細(xì)胞，會(huì)產(chǎn)生更小的精母細(xì)胞庫。母親的所有卵子都發(fā)生在胚胎早期，跟隨較少的有絲分裂（卵子大約30次，精子大約400次）。因此，平均而言，有較大數(shù)量的卵子共有相同的突變，我們?cè)谀承連鎖疾病（如杜氏肌營養(yǎng)不良癥）中看到了這一現(xiàn)象?！?/p>

根據(jù)Lupski介紹，他們的這些發(fā)現(xiàn)，將有助于指導(dǎo)下一個(gè)小孩有遺傳疾病風(fēng)險(xiǎn)的夫婦，但是最大的影響可能是，我們會(huì)對(duì)“新生突變對(duì)后代的影響”有更多了解。