伯豪客戶應(yīng)用全基因組連鎖分析和外顯子測序在非綜合征耳聾家系中鑒定

DMXL2致病變異
期刊：Genet Med
影響因子：7.710
發(fā)表時(shí)間：2016
使用服務(wù)：Illumina Infinium Human OminiZhongHua-8基因芯片和外顯子組測序

        家系連鎖分析則是研究單基因遺傳疾病致病基因/位點(diǎn)的最有效方法。連鎖分析是一種較為傳統(tǒng)的遺傳定位方法，主要觀察發(fā)生在家系內(nèi)的遺傳重組。研究者已利用該方法發(fā)現(xiàn)了大量如囊性纖維化、亨廷頓病等單基因疾病的致病基因。連鎖分析依賴家系中所有有信息價(jià)值成員的基因型數(shù)據(jù)。研究者可利用SNP基因分型芯片對(duì)家系中患病及正常對(duì)照樣本進(jìn)行基因分型，用基因分型數(shù)據(jù)進(jìn)行連鎖分析來定位候選區(qū)段，定位后要找到確切的致病變異就需要依賴測序了，后續(xù)可利用全外顯子組測序或目標(biāo)區(qū)域捕獲測序檢測候選區(qū)段內(nèi)的致病變異。本文介紹了伯豪客戶近期的一篇使用Illumina Infinium Human OminiZhongHua-8基因芯片和外顯子組測序（該研究中基因芯片和外顯子組測序服務(wù)由伯豪生物提供）進(jìn)行家系連鎖分析和耳聾致病位點(diǎn)篩選的文章。

研究背景

        目前已知有超過100多個(gè)基因，其所含的致病變異會(huì)對(duì)聽覺系統(tǒng)造成不同的功能影響，并引起相應(yīng)的聽力損失。但對(duì)非綜合征耳聾而言，依舊有超過50多相關(guān)位點(diǎn)的遺傳致病機(jī)制還未詳細(xì)闡明。本文利用全基因組SNP芯片及全外顯子組測序技術(shù)對(duì)一非綜合征耳聾家系中的21個(gè)樣本進(jìn)行全基因組連鎖分析，并通過對(duì)個(gè)別家系樣本進(jìn)行全外顯子組測序和對(duì)所有家系樣本進(jìn)行Sanger測序來鑒定候選的致病變異。

研究思路

研究結(jié)果

        全基因組連鎖分析在家系中的10個(gè)case及11個(gè)control中進(jìn)行（圖1a），分析得到9.68Mb的致病候選區(qū)段，LOD值為4.03（圖1b）。該區(qū)段中未發(fā)現(xiàn)與綜合征或非綜合征耳聾相關(guān)的已知致病基因，因此，該家系聽力喪失的癥狀可能是由一個(gè)新基因變異造成。文章隨后對(duì)家系中三個(gè)患病個(gè)體及一個(gè)正常對(duì)照個(gè)體進(jìn)行了全外顯組測序（平均測序深度>100X）。候選變異需為編碼區(qū)的無義變異、錯(cuò)義變異，位于可變剪切位點(diǎn)的變異和InDel變異，以及人群數(shù)據(jù)庫中變異頻率小于0.001的變異等，最終分析得到3個(gè)候選致病變異。最后，研究人員對(duì)家系所有22個(gè)樣本，尤其是對(duì)II-2樣本進(jìn)行sanger測序，最終鑒定出唯一一個(gè)在家系個(gè)體中呈現(xiàn)共分離的變異位點(diǎn)DMXL2:NM_001174116:exon29:c.7250G>A:p.Arg2417His（圖2）。后期的小鼠功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)DMXL2基因可能對(duì)內(nèi)耳功能有重要作用（圖3）。 圖1 (a)患有常染色體顯性的非綜合征聽力喪失家系圖譜。箭頭所指為先證者，星號(hào)標(biāo)記的個(gè)體參與了SNP芯片連鎖分析，三角標(biāo)記個(gè)體（II-1，IV-1，IV-4，IV-6）則后續(xù)用來進(jìn)行全外顯子組測序，下劃線標(biāo)記個(gè)體II-2，則包含了一個(gè)關(guān)鍵的重組事件。（b）15號(hào)染色體連鎖分析的LOD值，當(dāng)把II-2個(gè)體包括后，其最大的LOD值達(dá)到了4.33。

圖2（a）變異和參考序列的色譜圖。（b）DMXL2的Arg2417殘基在Homo sapiens, Mus musculus, Bos taurus, Canis lupus, Gallus gallus和Danio rerio中具有保守性。（c）DMXL2蛋白的功能域和p.Arg2417His變異的位置。

圖3小鼠耳蝸中Dmxl2的表達(dá)情況。（a）RT-PCR檢測從P1小鼠耳蝸提取總RNA的Dmxl2表達(dá)情況。小鼠尾巴的基因組DNA作為陰性對(duì)照。（b）免疫染色實(shí)驗(yàn)表明DMXL2在小鼠柯蒂氏器官的螺旋神經(jīng)節(jié)中有表達(dá)。（c）免疫染色實(shí)驗(yàn)表明DMXL2在小鼠的毛細(xì)胞和螺旋神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)纖維細(xì)絲中有表達(dá)。

參考文獻(xiàn)
Chen, D.Y., et al., A dominant variant in DMXL2 is linked to nonsyndromic hearing loss. Genet Med, 2016.