2018自然指数更新!希望组&未来组榜上有名

近期,Nature Index网站更新了2018年最新的自然指数排名(统计自2017年10月1日至2018年9月30日)。小编查询了生命科学领域中国科研机构的榜单,不禁感慨我泱泱中华真是人才辈出啊~话不多说,上表!

生命科学领域中国高校前20名

过去一年,依托于三代长读长测序分析平台及出色的生信分析团队,武汉未来组和北京希望组也取得了不错的成绩:在生命科学领域中国科研机构榜单上,未来组位列第171名,希望组位列第237名。

希望组

2018年7月,希望组与中山大学中山眼科中心等单位合作,在 Molecular Cell杂志发表了首个中国人DNA  N6-甲基腺嘌呤(6mA)修饰图谱,揭示了DNA 6mA甲基化修饰在人类基因组中的调控机制(重大突破| 三代测序助力人类基因组DNA 6mA甲基化研究

未来组

2018年4月,未来组与新加坡国立大学等单位合作,在Develomental Cell杂志发表了国内首篇应用三代测序技术完成的拟南芥全基因组甲基化修饰(6mA)的文章,解析6mA在拟南芥中的分布模式和潜在功能(未来组项目经验丨国内首篇应用三代测序技术直读真核生物甲基化修饰(6mA)文章在线

2018年7月,未来组与中国农业大学农业生物技术国家重点实验室及国家玉米改良中心等单位合作,在Nature Genetics上发表了重要玉米品系Mo17的高质量参考基因组,揭示玉米种内广泛的遗传变异,并发现了种内特有的基因顺序及基因结构变异可能对杂种优势和基因组进化产生影响(Nature Genetics | 三代测序揭示玉米种内存在广泛的基因结构变异

未来组&希望组将继续优化服务方案,为广大合作伙伴提供优质、高效的技术服务。助力科研,我们用实力说话!

附表一 希望组已合作发表三代测序相关文章列表

附表二 未来组已合作发表三代测序相关文章列表

关于自然指数

自然指数(Nature Index)是依托于全球顶级期刊(2014年11月开始选定68种,2018年6月增至82种),统计各高校、科研院所(国家)在国际上最具影响力的研究型学术期刊上发表论文数量的数据库。运用这个数据库,可以根据各机构的论文发表数量及类别来进行排名和期刊索引,这一数据库的实时在线版免费为公众开放。

Nature Index查询链接:https://www.natureindex.com/institution-outputs/generate/Life%20Sciences/countries-China/All/score

科研速递 | Nanopore测序深入研究重复扩张和甲基化变异相关疾病

短串联重复序列(Short Tandem Repeats, STRs)的扩张已被证实与许多神经系统疾病或其他病症密切相关,但对这一遗传变异进行分子鉴定仍然存在很大的挑战。近日,来自德国柏林的研究团队于bioRxiv上发表了题为“Repeat expansion and methylation state analysis with nanopore sequencing”的文章,为大家介绍了一种基于Nanopore测序的Cas12a-based富集策略,并结合一种全新的原始信号分析算法,能有效提高对STRs序列的靶向效率、测序精度,同时还能准确计算重复的个数并检测其甲基化状态等重要信息,从而为研究动态突变疾病的分子机理提供了强有力的三代测序分析工具。

目前,已知至少有30多种人类孟德尔疾病与基因组不稳定的STRs扩张有关,例如C9orf72基因的GGGGCC-repeat [(G4C2)n]的扩张是额颞叶型失智症(Frontotemporal Dementia,FTD;OMIM: # 600274)和肌萎缩侧索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis,ALS;c9FTD/ALS;OMIM: # 105550)最常见的单基因致病机制;FMR1基因中的CGG-motif积累也解释了脆性X染色体综合征(Fragile X Syndrome,FXS;OMIM: # 300624)的分子机制。另外,也有越来越多的证据表明个体之间和个体内部的重复序列的可变性,以及重复序列所在的基因组区域的DNA甲基化修饰等都同样影响着疾病的表型。

部分STRs与疾病列表

由于二代测序技术的短读长、GC偏好性、难拼接等固有限制,无法快速、高效、精确地鉴定STRs,因此STRs的研究一直无法开展,同时也大大制约了对更多疾病的深入研究和精准诊断。为了克服这个关键的技术瓶颈,研究团队围绕以下几点进行逐个击破。

  • 采用Nanopore测序,优化Nanopore的信号分析及STRs捕获流程(图1)
  • 开发目标富集策略,提高检测效率(图2)
  •  整合重复序列扩张以及DNA甲基化的检测手段

简要介绍

图1 nanoSTRique:在Nanopore原始信号基础上的重复序列检测pipeline

作者团队首先构建不同长度的(G4C2)n-repeat质粒对已有的算法进行检验,发现当(G4C2)n-repeat重复次数超过32之后,结果变得不可信。于是为了提高对于重复序列的分析,作者团队开发了一种对Nanopore原始测序信号的分析算法——nanoSTRique(nanopore Short Tandem Repeat identification quantification & evaluation,图1a)。简单来说,就是通过将base-called sequences比对到参考基因组,从而获取那些跨越了STR区域的reads。然后nanoSTRique依据SeqAn2算法精确鉴定每一个重复的上下游边界。最后,通过Hidden Markov Model准确计算STR序列的重复数目。

图2 基于CRISPR-Cas12a的目标区域富集及Nanopore测序策略

作者团队还利用CRISPR-Cas12a-核糖核蛋白(CRISPR-Cas12a-ribonucleoprotein,Cas12a-RNP)系统进一步提高了对STR区域的覆盖度。同时优化了多项处理流程,例如,在Cas12a-RNP酶切之前增加了对所有5’端进行去磷酸化处理,从而减少了“背景”片段连上测序接头,保证只有被Cas12a-RNP酶切的片段才能被测序等。

最后,结合nanopolish和nanoSTRique的结果,可以综合分析Nanopore测序中的甲基化修饰信息。

本研究展现了第三代测序技术在精确、全面分析致病性STRs方面的强大能力,并且通过优化的建库策略,可以做到无需PCR扩增达到对目标区域的富集,避免了引入PCR扩增所带来的偏好性错误和甲基化信息的丢失,实现对DNA分子的全方位实时记录,为进一步综合挖掘和分析与人类健康息息相关的“基因组暗物质”,以及与发育、分化、衰老相关的实时甲基化变化的研究提供了可靠的检测手段。

2017年7月希望组团队在Genome Medicine杂志发表题为“Interrogating the‘unsequenceable’genomic trinucleotide repeat disorders by long-read sequencing”的文章,发布了一种称为RepeatHMM的新型算法,专门针对第三代长读长测序技术,精准分析测序数据,实现对基因区域重复序列单元进行准确计数,帮助研究人员更深入揭秘串联重复疾病的致病分子机制,并为临床诊断、风险评估和预后提供可靠证据。同时,希望组团队于2018年7月份在Molecular Cell上发表了“N6-Methyladenine DNA Modification in Human Genome”文章,应用三代测序技术首次获得了中国人DNA N6-甲基腺嘌呤(6mA)修饰图谱,是人类基因组DNA甲基化研究领域的重大突破。

希望组再获新成果|基于Nanopore平台长读长测序技术精准鉴定染色体平衡易位断点

近日,由中南大学生殖与干细胞工程研究所林戈教授与北京希望组生物科技有限公司(以下简称“希望组”)梁帆带领的团队在BioRxiv在线发表一篇题为《Localization of balanced chromosome translocation breakpoints by long-read sequencing on the Oxford Nanopore platform》的研究成果。该研究利用Oxford Nanopore测序技术,从6个平衡易位携带者和1个倒位携带者中精准鉴定了断点的位置,证实了低覆盖度的全基因组长读长测序是易位断点精确定位的理想工具,并且可以提供关于断点SNPs的单倍型信息,可广泛应用于SVs检测、治疗监测、辅助生殖技术(ART)和胚胎植入前遗传诊断(PGD)。

研究背景

基因组结构变异(SVs),包括插入、缺失、重复、倒位和易位,通过重要功能基因的变异或剂量变化而导致人类遗传疾病的发生。染色体平衡易位,是一种常见的结构变异(SVs)类型,由染色体之间的片段交换引起的。而当单个染色体在自身内经历断裂和重排时,就会发生倒位。在大多数情况下,染色体核型的改变通常不会引起明显的遗传效应,这是由于尽管调控元件的改变可能会影响基因表达,但基因拷贝数并没有改变。 然而,在少数病例中,易位/倒位的断点会破坏基因结构,导致与各种疾病相关的基因功能丧失,从而引发不孕不育、疾病综合征和先天性异常等。例如,平衡易位携带者会在配子形成的过程中产生高比例的非整倍体异常配子,从而导致不孕、流产及胎儿异常。因此,准确定位易位断点对于提高辅助生殖的成功率具有重要意义。

在传统的检测技术中,染色体核型分析具有功能强大、性价比高等特点,可为不孕患者提供遗传咨询,是一种有价值的诊断工具。然而,该方法的低分辨率限制了它不能识别潜在的平衡易位,不能准确识别断点,因而不能推断出这些染色体异常带来的后果。

目前传统的鉴定易位断点的方法包括荧光原位杂交(FISH)、Southern blot 杂交、inverse-PCR和长片段PCR,但这些技术耗时、昂贵、也难以提供有关断点的SNPs信息。随着测序技术的进步,二代测序技术(NGS)为易位分析和断点检测提供了新的途径。然而,NGS由于测序读长较短无法准确检测复杂重复序列区域,使其在易位/倒位断点检测上有其固有的局限性。

近年来,纳米孔测序技术,作为一种单分子长读长测序技术,凭借其长读长(测序读长平均>10 kb)、无GC偏好性等优势,即使在重复区域内也可以极大提高SVs的检出率,为易位断点的精准鉴定提供了一个理想的工具。此外,长读长测序还有助于解析易位断点和附近的SNPs或Indels之间的单倍型,这对植入前遗传学诊断(PGD)具有特别重要的意义。

研究内容

染色体平衡易位和倒位携带者的染色体核型分析

本研究通过湘雅生殖与遗传医院共招募了7名患者,这些携带者患有长期不育或复发性流产,或染色体综合征。本研究首先通过标准流程对这些患者进行了G显带核型分析。结果显示,6个为平衡易位的携带者,1名为倒位携带者。

7个易位/倒位携带者的染色体核型分析结果

DNA提取和Nanopore测序

提取所有受试者的DNA,并使用Nanopore GridION X5进行测序。结果在每个样本中获得了32-44 Gb的测序数据,平均长度为12.3-16.3 Kb,深度为9.87-13.54X。

平衡易位检测和断点鉴定

通过希望组自主开发的生物信息学流程对获得的长读长测序数据进行了比对分析,确定7位易位/倒位携带者的断点的位置。例如,在样本DM17A2237中,有10条reads将断点定位在chr18:28685658,另外有10条reads将断点定位到chr21:29073597点。随后通过Sanger测序进行了断点验证,结果证实了与核型分析的结果一致。结果表明,通过长读长测序可精确确定平衡易位断点的位置。

DM17A2237样本的长读长测序、核型分析及PCR验证结果

在样本DM17A2236、DM17A2246、DM17A2247和DM17A2249中,断点分别位于CSMD3、AK129567、AK302545、RNF139和CCDC102B的内含子中。因此,这些断点破坏了基因结构,导致染色体之间的物质交换,从而破坏了基因的功能。对病例的进一步分析表明,核型的改变在携带者的早期并没有明显的表型影响,但几乎所有的携带者在成年后都有一种原发性不孕症的表型,这是由减数分裂异常引起的。

Alu元件引起的基因组重排可能会导致疾病的发生,如遗传性疾病、血液疾病和神经系统疾病。本研究发现,在样本DM17A2237中,chr18:28685658的断点发生在AluY元件中;在DM17A2250样品中,chr9:44216447的断点发生在AluSx3元件上。虽然这些断点没有破坏任何基因的结构,但它们可能仍然与这些患者的不孕有关。

大多数涉及到着丝粒的易位都是罗伯逊易位,涉及到着丝粒的染色体平衡易位,是一种罕见的类型,目前只在少数病例中有报道。本研究中DM17A2250的核型为46,XX,t(3;9)(p13;p13),为染色体平衡易位携带者,但其3号染色体上的断点位置却位于近端着丝粒附近,长读长测序的结果也显示在chr3:90,504,854处有一个明显的断点,且与核型的结果一致,但它并不是典型的罗伯逊易位。

基于长读长测序的易位/倒位检测和断点分析

倒位检测和断点鉴定

与平衡易位相似,倒位不会改变染色体的拷贝数,并且很难被传统的短读长测序平台检测到。本研究成功地检测到在DM17A2248携带者中chr11:58,255,398-58,293,470和chr11:100,430,372-100,461,378发生了倒位。通过PCR和Sanger测序验证,最终将断点定位到chr11:58,265,643和chr11:100,448,937,且与核型结果一致,也进一步证实了长读长测序可用于倒位断点的检测。

Sanger测序断点验证

为了进一步验证易位断点位置和相邻的SNPs,随后进行了PCR扩增和Sanger测序,从而在单个碱基水平上分析断点序列。通过Sanger测序成功鉴定了样本DM17A2236、DM17A2237、DM17A2248和DM17A2249中的断点,但在DM17A2246、DM17A2247和DM17A2250中没有鉴定到。这由于DM17A2246和DM17A2247的断点位于高度重复的区域,DM17A2250的断点位于着丝粒附近,这些断点很难获得PCR产物。但值得注意的是,在样本DM17A2247中,研究人员成功地从正常染色体中获得了没有易位的目标PCR条带,但是在重组染色体上没有发现该条带,这表明在断点附近可能有一个缺失或更大片段的插入干扰了引物的结合位点。以上结果表明了长读长测序在准确检测易位断点的能力,而核型分析只能提供粗略的结果。

通过PCR和Sanger测序验证易位断点

单倍型检测

染色体的单倍型鉴定对于植入前遗传学诊断(PGD)具有重要意义,可以利用相邻的SNPs信息来预测单个细胞中是否存在平衡易位。本研究使用断点作为marker进行单倍型分析。

通过这些marker,研究人员成功地发现了断点附近的SNPs,在低覆盖度(10X)下区分出了DM17A2237样品中的易位染色体和相应的正常同源染色体。当携带者的配偶有正常的核型时,单倍型分析将有助于PGD区分出具有平衡易位的胚胎和正常胚胎。以上结果表明,通过低覆盖长读长测序可以检测到单倍型,而通过增加测序深度可以得到更准确的单倍型信息。

DM17A2237样本的单倍型分析

研究结论
综上所述,与传统的方法如FISH和NGS相比,低覆盖率的全基因组长读长测序可以成为分析染色体易位的更有效工具。通过与核型和Sanger测序结果的比较,本研究证实了纳米孔测序具有较高的分辨率和准确性。因此,在未来的染色体易位分析和断点检测中,长读长测序可能会发挥更重要的作用,为生殖和植入前的遗传诊断提供有价值的帮助。参考文献:Liang Hu, Fan Liang, et al. Localization of balanced chromosome translocation breakpoints by long-read sequencing on the Oxford Nanopore platform. bioRxiv preprint first posted online Sep. 18, 2018; doi: http://dx.doi.org/10.1101/419531.

重磅 | 长读长测序技术(LRS)成功鉴定家族性皮质肌阵挛性震颤伴癫痫(FCMTE)的致病机制

基因组短串联重复序列异常扩展是脆性X综合征、亨廷顿舞蹈症及脊髓小脑性共济失调等神经系统遗传病的病因。因二代测序技术存在读长过短、GC偏好等局限,无法准确检测重复序列区域引起的疾病;本研究利用Oxford Nanopore和PacBio的长读长测序技术(Long read sequencing, LRS),凭借超长读长及轻松跨越高GC、高重复区域等优势,可有效检测基因组的重复序列扩张变异,最终解析了FCMTE遗传学致病机制。

近日,中南大学湘雅医院唐北沙教授、美国费城儿童医院王凯教授与北京希望组生物科技有限公司(以下简称“希望组”)梁帆带领的团队Journal of Medical Genetics杂志上在线发表关于家族性皮质肌阵挛性震颤伴癫痫(Familial Cortical Myoclonic Tremor with Epilepsy,FCMTE)致病基因鉴定的研究,文章题目为《Long-read sequencing identified intronic repeat expansions in SAMD12 from Chinese pedigrees affected with Familial Cortical Myoclonic Tremor with Epilepsy[1]

家族性皮质肌阵挛性震颤伴癫痫(familial cortical myoclonic tremor with epilepsy,FCMTE)是一种较为罕见的常染色体显性遗传的特发性癫痫综合征,以成年期起病的皮质肌阵挛性震颤与频率稀发的癫痫为主要临床表现。最近,FCMTE致病基因率先被日本学者克隆,致病突变为SAMD12基因内含子区“TTTCA/TTTTA”五核苷酸重复序列高度异常扩展[2]

唐北沙教授研究团队一直致力于FCMTE致病基因的定位与克隆研究工作,旨在阐明其具体遗传学发病机制。该研究工作历经十余年,完成了微卫星Marker及SNP marker定位分析、染色体高分辨核型分析、Array-CGH、全外显子组测序、靶向捕获测序和全基因组测序等技术方法分析,没有明确发现,提示该神经系统遗传病致病变异的复杂性。于2016年,研究目标转向复杂结构变异,如短串联重复序列异常扩展变异。研究团队与王凯教授及希望组团队最终运用Oxford Nanopore和PacBio Sequel的LRS技术并结合针对STR expansion检测敏感性高的Repeat HMM、inScan分析软件等准确检测及鉴定出中国人群FCMTE致病基因SAMD12的五核苷酸重复序列高度异常扩展的致病变异(图1、2、3、4)。这成为继日本学者之后对FCMTE致病基因又一佐证的研究报道。

图1:探索FCMTE致病基因的研究流程

图2:PacBio Sequel测序数据分析明确TTTTA和TTTCA扩展

图3:Nanopore测序数据分析进一步明确TTTTA和TTTCA扩展

图4:RP-PCR技术验证明确了(TGAAA/TAAAA)n异常扩展

本研究首次通过长读长测序技术鉴定出中国人群SAMD12基因内含子区短串联重复序列异常扩展导致FCMTE,不仅有助于更深入地了解癫痫疾病的分子致病机制,为中国FCMTE患者开发有效的治疗措施奠定重要的基础。同时,这项研究也有助于加速非编码区短串联重复扩展导致的其他孟德尔疾病的研究。此外,本研究还表明,LRS是遗传性疾病分子诊断的有效工具,有助于推动人类基因组学的研究。

近几年,随着非编码区域的研究逐渐深入,利用长读长测序技术研究非编码区的致病突变越来越多。近期,The American Journal of Human Genetics期刊上发表了一篇文章,该研究通过结合PacBio测序进行全基因组关联研究(Genome-wide association studies),发现人类钙通道基因CACNA1C第三内含子中的一段串联重复(Tandem Repeat)与双相情感障碍和精神分裂症的发生密切相[3]

希望组具备Nanopore、PacBio及BioNano等长读长技术平台,基于超算集群开发了脊髓小脑性共济失调、面肩肱型肌营养不良症等遗传病精准检测方案,可以准确检测外显子区域及非编码区的致病结构变异(Structural Variation,包括CNV,串联重复,倒位,易位等),能极大提高遗传病的检出率,全方位满足各种疑难遗传病的精准检测。

中南大学湘雅医院唐北沙教授团队一直致力于神经退行性疾病与神经遗传病致病基因克隆研究工作,早在上世纪九十年代,唐北沙教授便作为主要骨干参与了夏家辉院士团队在中国本土上克隆的第一个致病基因—“人类神经性高频性耳聋致病基因-GJB3基因”的研究工作。随后唐北沙教授团队采用新一代测序技术相继成功鉴定克隆了SCA35致病基因TGM6、ARCA致病基因CHIPUBA5、CMT致病基因HSP22及PKD致病基因PRRT2等,系统建立了神经系统遗传病高通量测序技术基因诊断与分析平台。目前该团队又采用LRS技术成功鉴定克隆了家族性皮质肌阵挛性震颤伴癫痫(FCMTE)致病基因SAMD12,将神经遗传病基因克隆研究工作迈向一个新台阶。

图注:唐北沙教授团队

参考文献:

[1]Zeng S, Zhang M, Wang X, et al. Long-read sequencing identified intronic repeat expansions in SAMD12 from Chinese pedigrees affected with familial cortical myoclonic tremor with epilepsy Journal of Medical Genetics Published Online First: 07 September 2018. doi: 10.1136/jmedgenet-2018-105484

[2]Ishiura H, Doi K, Mitsui J, et al. Expansions of intronic TTTCA and TTTTA repeats in benign adult familial myoclonic epilepsy[J]. Nature genetics, 2018, 50(4): 581.

[3]Song J, Lowe C B, Kingsley D M. Characterization of a human-specific tandem repeat associated with bipolar disorder and schizophrenia[J]. The American Journal of Human Genetics, 2018, 103(3): 421-430.

自闭症可遗传自父亲基因组非编码区的结构变异

自闭症是一类复杂的疾病,并非由单一的基因突变导致。在过去的十年中,科学家们已经发现了数百种可能增加自闭症患病风险的编码区的基因突变。而最近由加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的研究人员发表在《Science》杂志上的 一篇题为“Paternally inherited cis-regulatory structural variants are associated with autism”的研究,发现非编码区的突变也可能导致自闭症。

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科研速递 | 自闭症可遗传自父亲基因组非编码区的结构变异

自闭症是一类复杂的疾病,并非由单一的基因突变导致。在过去的十年中,科学家们已经发现了数百种可能增加自闭症患病风险的编码区的基因突变。而最近由加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的研究人员发表在《Science》杂志上的 一篇题为“Paternally inherited cis-regulatory structural variants are associated with autism”的研究,发现非编码区的突变也可能导致自闭症。

过去的研究表明,约25%的自闭症患者由基因组中编码区的新发突变导致,因此对自闭症遗传风险的研究也主要集中在编码区。但编码区仅占人类整个基因组的2%,而非编区是否会对自闭症产生影响往往被忽视。为此,加州大学圣地亚哥分校的遗传学家Jonathan Sebat及其团队对非编码区突变与自闭症的关系进行了研究。

该研究首先对898个家庭进行了全基因组测序,其中包括自闭症个体、其兄弟姐妹和父母。为了验证短读长测序检测到的结构变异的真实性,研究人员又利用Oxford Nanopore纳米孔单分子测序技术对其中无亲缘关系的三名个体进行了全基因组测序。但由于很难评估个体基因组中非编码区DNA的碱基变化,因此研究人员选择了更大的基因变异类型即结构变异,包括DNA序列的缺失、重复、倒位和易位等。鉴于每个人的基因组存在成千上万个结构变异,研究人员为进一步缩小分析范围,只对少数在脑发育过程中负责调节基因活性并启动基因转录的位点(Cisregulatory SVs,CRE-SVs )进行了研究。

图1. 编码区变异和非编码区变异

通过分析所有受检家庭中父母对自闭症和非自闭症儿童的影响模式,发现了遗传自亲代的非编码区的突变也能导致自闭症,通过进一步遗传分析发现,母亲只把约50%的CRE-SVs传递给子代,而父亲却将约70%的CRE-SVs传递给子代,这表明自闭症患者可能从父亲遗传了更多的风险变异。而此前的一些研究则更倾向于认为母亲更容易将自闭症相关的基因变异传给下一代。为进一步确认CRE-SVs在自闭症患者中的遗传效应,研究团队又对另外1771 个家庭的全基因组序列进行了分析,结果发现这些受检家庭中的自闭症患者的结构变异也是更多来自父亲,而不是母亲。

图2.父母双方CRE-SVs的遗传效应 

在受检者中还发现了与自闭症风险相关的基因,包括CNTN4、LEO1、RAF1MEST。其中,LEO1基因中两个新发突变通过抑制基因上游调控元件的功能,从而导致基因功能丧失。研究人员利用Nanopore纳米孔单分子测序技术,又发现了LEO1基因中8.7kb的序列缺失,但该序列缺失并没有影响到基因的功能元件。

图3.Oxford Nanopore测序比对结果

基于以上研究结果,研究人员提出了一种更为复杂的自闭症遗传模式,即遗传自母亲编码区的基因变异对子代影响较大,而遗传自父亲非编码区的基因变异对子代影响较小,当这两者相结合时,导致了自闭症。

该项研究还处于初期阶段,根据目前的研究结果,尚不能明确阐述导致这种遗传模式的机制,但该研究证实了结构变异对自闭症的影响,为自闭症及其他疾病研究打开了一扇新的大门。

中国面肩肱型肌营养不良症(FSHD)专家协作组正式成立

2018年3月24日,在中国首届面肩肱型肌营养不良症(FSHD)病友会暨医学研讨会上,中国面肩肱型肌营养不良症(FSHD)专家协作组正式成立,旨在共同推动临床医生、公众及FSHD患者对FSHD的认知,致力于推进FSHD精准医疗进程,助力中国FSHD事业的发展。

来自广东中山大学附属第一医院神经内科主任医师张成教授、福建医科大学附属第一医院神经内科副主任医师王志强教授、北京协和医院神经科主治医师戴毅教授、郑州大学第一附属医院遗传与产前诊断中心副主任医师孔祥东教授、上海复旦大学华山医院神经内科主治医师朱雯华教授、中信湘雅生殖与遗传专科医院遗传中心副主任医师李汶教授、罕见病发展中心(CORD) 创始人及主任黄如方先生、你并不孤单FSHD关爱组织发起人及负责人宁栢晟先生、美国Bionano公司创始人及首席科学家曹涵博士、北京希望组生物科技有限公司CEO汪德鹏先生及COO赵菁菁博士共同参加了协作组成立的揭牌仪式。

FSHD是一种继杜氏肌营养不良症和强直性肌营养不良症后的第三位神经肌肉系统疾病,其发病率约为1/20,000。据统计,全世界有超过87万人患有FSHD,患者病情进展缓慢,且具有很强的遗传异质性,即使家族内成员,也会出现高度可变的临床表型,因此FSHD患者不容易被确诊或易被误诊为其他肌营养不良症,其他肌营养不良症也易被误诊为FSHD, 所以对FSHD患者进行精准诊断至关重要。

王志强教授作为协作组组长,他表示,本次协作组的成立,最主要的不是感到荣幸,而是感到责任之重大。开发及优化FSHD的精准检测方法,是目前研究的重点和难点,需要有一个平台把业界人士团结起来、共同努力,中国FSHD专家协作组由此呼之欲出、应运而生。协作组成员从这个时刻开始,要脚踏实地把我们的事情做好,比如跟在座的各位专家、汪总(希望组CEO汪德鹏)、曹博士(美国Bionano公司创始人及首席科学家曹涵)一起,把FSHD精准诊断一步一步做起来。此外,协作组会争取更多资源,与国际的罕见病组织加强联系、互通有无,共同推动FSHD事业迈向新的里程!

王志强  教授

中国FSHD专家协作组的成立,重点在于建立并完善“FSHD开拓性的精准诊断”及多中心的临床研究工作,即依托各协作中心单位的区域性学科辐射地位,通过协作中心建设及相关方案的制订、推广,致力于将“FSHD开拓性的精准诊断”理念辐射至更多医疗单位,让更多的医生、患者和公众了解FSHD,进一步强化国内FSHD开拓性精准诊断的理念,用新技术对更多疑似FSHD的患者进行检测,同时,协作组会不竭余力的推进FSHD产前诊断甚至是胚胎植入前遗传学诊断PGD的研究进展,争取让每一个患有FSHD的家庭都可以生出健康的宝宝。

协作组的成立承载着为FSHD患者带来曙光的新起点,也欢迎更多的专家、企业人士等加入到协作组,共同推动FSHD基因诊断、产前诊断甚至植入前胚胎遗传学诊断进入一个新的阶段!

协作组成员名单

组   长王志强,福建医科大学附属第一医院神经内科副主任医师
秘书长戴     毅,北京协和医院神经科主治医师
副组长张    成,广东中山大学附属第一医院神经内科主任医师
孔祥东,郑州大学第一附属医院遗传与产前诊断中心副主任医师
黄如方,罕见病发展中心(CORD) 创始人、主任
委员朱雯华,上海复旦大学附属华山医院神经内科主治医师
李    汶,中信湘雅生殖与遗传专科医院遗传中心副主任医师
宁栢晟,你并不孤单FSHD关爱组织发起人、负责人
王   凯,美国费城儿童医院研究员,北京希望组首席科学家
曹   涵,美国Bionano公司创始人,首席科学家

你并不孤单中国FSHD组织培育计划正式启动(内含FSHD免费基因检测活动)

2018年3月24日,在中国首届面肩肱型肌营养不良症(FSHD)病友会暨医学研讨会上,由罕见病发展中心(CORD)、你并不孤单FSHD关爱组织、北京希望组生物科技有限公司(以下简称“希望组”)共同发起的“你并不孤单中国FSHD组织培育计划”项目全面启动,来自北京、上海、广州、福建等地的FSHD疾病领域的专家学者、临床医生和来自全国各地的FSHD患者及家属等近200人齐聚一堂,共同见证了这一重要的时刻。

 

罕见病发展中心(CORD) 创始人及主任黄如方先生、你并不孤单FSHD关爱组织发起人及负责人宁栢晟先生、希望组CEO汪德鹏先生共同为这个项目揭牌。

揭牌仪式后,黄如方先生介绍了罕见病发展中心(CORD)的工作,其中最主要的一项便是国内不同疾病患者团体的孵化。他强调了患者组织在罕见病问题上的重要性及在科研中的必要性。他希望专家学者、患者及家属、媒体、包括像希望组这样的公司团结起来,全力以赴共同推进中国FSHD事业的发展。

黄如方  先生

随后,希望组CEO汪德鹏先生现场公布了该项目中的“20例面肩肱型肌营养不良症(FSHD)患者免费基因检测及遗传咨询关爱活动”,旨在为患者寻找致病原因并发现家族遗传情况。他表示,我们是一家定位“不去模仿、不去跟随、只想去创造、开创未来”的企业。这次基于光学图谱成像技术的免费检测活动,也许还只是很小的一步,但希望这一小步能逐步形成一个精准、高效、快速的诊断方法。我们接下来还会进攻FSHD的产前诊断,甚至以后还可以做试管婴儿,直接筛选受精卵,让每一个患有FSHD的家庭都可以生出健康的宝宝。此外,我们也希望将来有足够多的资源参与到FSHD药物的开发中,造福更多的FSHD患者和家庭。

汪德鹏  先生

最后,你并不孤单FSHD关爱组织发起人及负责人宁栢晟先生强调,“你并不孤单中国FSHD组织”在该项目的规划中会一直致力于服务FSHD的病友群体,同时也会积极配合各位专家、企业人士等进行FSHD的研究,共同推进新技术应用于FSHD。

宁栢晟  先生

“中国FSHD组织培育计划”项目,不仅让FSHD病友群体聚到一起,互相鼓励、互相探讨,同时也开启了FSHD精准诊断和治疗的崭新篇章,对促进中国FSHD检测事业的发展,具有里程碑式的重要意义。

“ 你并不孤单FSHD”免费基因检测及遗传咨询关爱活动

活动时间

活动开始日期:2018年3月28日

活动截止日期:2018年5月28日

参与人员要求

本次活动面向全国以下人群:

  • 经过三甲医院初步诊断为FSHD,但没有进行基因检测进一步确诊的患者
  • 具有FSHD遗传家族史的高危人群
  • 有家族史或生育过FSHD患儿的备孕夫妇

备注:满足以上任一条件即可提交申请

参与方式

备注:专家推荐或个人申请两种方式中的任意一种即可参与申请,详细信息请查看文章末尾“活动说明及知情同意内容”

专家推荐邮件内容要求

邮件标题:【专家推荐】XX省免费FSHD基因检测申请

患者姓名(电话号码:***),经初步诊断为FSHD患者,需通过基因检测确诊。考虑其家庭经济条件困难,推荐其参加此次公益活动,希望获得免费基因检测名额。

推荐人:医院名称+科室名称+医生姓名(电话号码:***)

2018年X月X日

微信报名

扫描下方二维码进入报名系统,根据要求填写相关信息,填写完后提交即可

基因检测方法介绍

本次免费活动的基因检测方法,是希望组基于Bionano SaphyrTM光学图谱成像技术的超长读长、无PCR过程、高通量等优势开发的新型FSHD基因诊断方法,受检者只需到指定地点抽取静脉血即可进行检测,一方面可以及早明确病因、及早采取有效的干预措施;另一方面可以指导生育咨询、评估后代患病风险,从而预防此病遗传给下一代。

技术优势

简单:只需抽取3ml新鲜血液即可进行检测

快速:采样后20个工作日出具检测报告

精准:单分子DNA技术,精准检测FSHD致病原因

  • 正确区分4q35与10q26同源序列
  • 精确计算D4Z4重复单元数目
  • 明确识别4qA、4qB变体结构
  • 准确检出嵌合体类型
  • 明确D4Z4重组突变

免费FSHD基因检测流程

  1. 签署知情同意书
  2. 血液样本采集
  3. 样本检测
  4. 数据分析与解读
  5. 报告审核发放
  6. 遗传咨询

采血地点

待受检者收到入选通知后,“你并不孤单FSHD关爱组织”负责人将根据受检者的情况安排合适的采血医院

活动说明及知情同意内容

1. 个人申请者报名时,务必将受检者本人相关的所有病历资料通过报名系统上传,包括医生开具的诊断书和各种检查报告的照片(要求清晰、可辨识),这些资料后续将转交给专家作为临床诊断的参考资料,CORD、关爱组织、希望组及各位专家成员将承诺保护所有申请人员的个人隐私。

2. 专家推荐后,“你并不孤单FSHD关爱组织”工作人员将与专家联系,须由专家将受检者相关的所有病历资料,包括医生开具的诊断书和各种检查报告的照片(要求清晰、可辨识)发送至“你并不孤单FSHD关爱组织”负责人邮箱ningbaisheng001@163.com,这些资料后续将转交给专家作为临床诊断的参考资料,CORD、关爱组织、希望组及各位专家成员将承诺保护所有申请人员的个人隐私。

3. 如果申请者提交的资料不完整,会暂缓审核。“你并不孤单FSHD关爱组织”工作人员会通知申请者补充资料,然后再审核。为了能尽快获得审核,请提交完整的资料,任何关于“有必要做基因检测”的证明都有助于获得免费基因检测机会。

4. 请各位申请人在申请之前最好与自己的主治医生沟通,争取获得医生的推荐。如果医生愿意推荐,需请医生发送推荐邮件至ningbaisheng001@163.com;

5. 无论是专家推荐还是个人申请者(即没有获得专家推荐),均按照申请时间排序,本着“先申请先获得”的原则进行筛选。

6. “你并不孤单FSHD关爱组织”工作人员将在收到申请后的3个工作日内与申请者联系(无论是专家还是个人),若申请者较多,我们会酌情延后联系,请耐心等待。

7. 提交申请不意味着一定能获得免费FSHD基因检测,请以最终结果为准。我们将在收到申请者(无论是专家还是个人)提交的所有病历资料后的5个工作日内完成审核。为保证审核质量,若申请者较多,我们会酌情延长审核时长,请耐心等待。审核完成后,我们会通过短信告知已报名的申请者是否获得免费基因检测机会,按照筛选原则,直到用完20个免费FSHD基因检测名额后,报名系统被关闭。

8. 本次活动将为最终确定的20名受检者提供基于BioNano SaphyrTM光学图谱技术的FSHD基因检测以查找病因。受检者在接受检测前需签订希望组提供的申请单及知情同意书,签订后方可进行检测。

9. 免费基因检测名额非常宝贵,将优先提供给最需要的受检者,比如典型家系、生育过一个或多个FSHD患者且有意再次生育的家庭、做过基因检测但由于检测内容所限存在漏检可能的患者、多次查找病因未果的患者等。因名额有限,我们会综合家系情况、就医确诊情况(包括医生是否推荐)、资料及样本的完善情况、报名先后顺序等多方面因素来筛选最终获得免费名额的申请者。

10. 对于未能获得本次活动免费名额且确实有必要做基因检测的申请人,会在后续的公益活动中优先考虑。请确保填写的手机号码正确,以便今后联系。

11. 对于获得免费基因检测的申请者,如果由专家推荐,检测报告将发放给专家,由专家负责解答检测结果。如果是个人申请,将由FSHD领域的核心专家负责解答检测结果。

12. 为帮助更多FSHD患者,对于获得免费FSHD基因检测的申请者,须授权希望组在保护患者本人及其家属个人隐私的前提下,可将其病例故事用于公益宣传。同时,如果某些病例有科学研究的价值,希望组将在遵循国家相关人类遗传资源管理办法的前提下,将受检者的基因数据匿名化后用于科学研究。

13. 活动最终解释权归CORD、关爱组织、希望组所有。

中国首届面肩肱型肌营养不良症(FSHD)病友会暨医学研讨会在京成功召开

阳春三月,春光明媚,2018年3月24-25日,由罕见病发展中心(CORD)、你并不孤单FSHD关爱组织联合主办,北京希望组生物科技有限公司(以下简称“希望组”)友情支持的中国首届面肩肱型肌营养不良症(FSHD)病友会暨医学研讨会在北京成功举办。来自北京、上海、广州、福建、湖南等地的FSHD疾病领域的专家、临床医生以及来自全国各地的FSHD患者和其家属等近200人参加了本次会议。

罕见病发展中心(CORD)创始人及主任黄如方先生、北京协和医院神经科主治医师戴毅教授、广东中山大学附属第一医院神经内科主任医师张成教授、郑州大学第一附属医院遗传与产前诊断中心副主任医师孔祥东教授、福建医科大学附属第一医院神经内科副主任医师王志强教授、上海复旦大学附属华山医院神经内科主治医师朱雯华教授、中信湘雅生殖与遗传专科医院遗传中心副主任医师李汶教授、北京协和医院康复科张光宇医师、美国Bionano公司创始人曹涵先生、北京希望组生物科技有限公司CEO汪德鹏先生及COO赵菁菁博士、你并不孤单FSHD关爱组织发起人及负责人宁栢晟先生出席本次会议并与大家分享他们多年的从医工作经验、FSHD诊断和治疗等研究现状。

精彩致辞

会议首先由你并不孤单FSHD关爱组织发起人及负责人宁栢晟先生、罕见病发展中心(CORD)创始人及主任黄如方先生、希望组CEO汪德鹏先生致开幕词。

开幕式致辞

宁栢晟先生主要围绕本次会议的目的和意义发表致辞,他提到,今天对于FSHD病友来说是值得铭记、意义非凡的一天,不仅让FSHD病友群体聚到一起,互相鼓励、互相探讨,重拾对生活的信心,同时对于FSHD疾病的精准诊断来说,也是非常难得的一次推动的机会。

黄如方先生强调,这是我们的第一次聚会,所以叫“首届”,这可能会成为中国FSHD历史性的一次会议。在未来的诊疗和攻克这个疾病的历程中,我们走出了具有里程碑意义的最重要的第一步,同时,黄主任说到,对于FSHD的病友来说,正常的微笑和自如的行动是他们的梦想,FSHD患者组织的logo像一个微笑,F和D也像两个翅膀,我们应该赋予FSHD患者“小飞侠”的称号,希望他们能行走自如、微笑自如。

汪德鹏先生也表示,活着就有希望,正像公司名字“希望组”一样。为能够精准的、逐步的、快速的诊断FSHD,三年前他带领团队开始尝试采用长读长平台来研究FSHD的诊断,目前,希望组基于Bionano光学图谱成像技术精准诊断FSHD的项目已经成熟,相关的研究文章也已经发表,未来公司会继续秉承“让生命充满希望”的宗旨,进攻FSHD产前诊断、药物治疗等领域,希望造福更多的患者和家庭。

励志行动

年仅23岁的宁栢晟先生,作为你并不孤单FSHD关爱组织的负责人,同时也作为一名FSHD患者,会上与大家分享了自己患病的心路历程以及创立中国FSHD组织的初衷。他提到,5岁时就被父母发现表情和常人不一样,不能像常人一样微笑,不能和小朋友一起吹气球,而且随着年龄的增长,肌肉逐渐萎缩,不能运动,疾病带来的影响让他不得不放弃学业,曾经怀疑、挣扎、自我封闭甚至想过自杀,好在经过两年的时间,他最终决定站出来与疾病和命运抗争。

2016年10月在罕见病发展中心(CORD)的支持下建立了你并不孤单FSHD关爱组织,希望通过自己对FSHD的感悟和了解,帮助更多的患者。2017年5-8月,在美国FSH society组织的支持下,拿到了专业的英文版FSHD患者手册,并在各方的支持下对手册进行了翻译、整理、校对工作,以期让更多人了解FSHD,目前已有来自全国各地的越来越多的患者加入组织,从2016年病友组织初步建立时的100多人发展到现在的500多人。

宁栢晟  先生

(会场感动的一幕:病友组织负责人宁栢晟先生由于长时间站立满头大汗,他的朋友蹲在旁边支撑讲台二十多分钟,更多的应该是一种心理支撑)

对于组织未来的规划和发展,宁栢晟先生也提出自己的目标和规划。他说,罕见病的问题很大程度上要靠病人自己来解决,所以我们这些“小飞侠”要行动起来,这是最为重要的。只有病友组织团结起来形成一支重要的力量,才有可能推动医学研究、治疗诊断、公众倡导和国家医疗保障层面的进步。他表示,后续将通过建立FSHD患者数据库、开展线下活动等举措,联合更多专家、企业人士共同推进新技术应用于FSHD的诊断与治疗。

美好祝福

美国FSH society组织首席战略项目官员June Kinoshita女士虽然没能到现场,但精心录制了视频,向中国FSHD病友们致以诚挚的问候,同时祝贺本次会议的顺利召开。

视频链接:https://v.qq.com/x/page/q0609lark14.html

专业讲解

王志强  教授

福建医科大学附属第一医院神经内科副主任医师王志强教授就《FSHD的诊断流程与疾病管理》进行了精彩报告。他从临床医生的角度向大家介绍了FSHD的临床表型、诊断流程、治疗要点等内容,并以实际的病例让大家对FSHD有了更清晰的认识。此外,王教授向大家介绍了他参与发表在BioRxiv的文章《Single-molecule optical mapping enables accurate molecular diagnosis of facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD)》,该文章实现了基于Bionano 光学图谱成像技术对FSHD的精准诊断。同时,王教授指出FSHD并不影响正常寿命,希望大家要努力在寿比南山的同时,更能福如东海。

戴毅  教授

北京协和医院神经科主治医师戴毅教授,为我们带来了《FSHD治疗现状与前景》。他提到,FSHD的致病基因位于4号染色体,翻译的DUX4蛋白对肌肉细胞具有毒性作用,最终导致了FSHD出现肌肉损害的表型。如果可以抑制DUX4蛋白,治疗将推进到下一个阶段。目前FSHD尚无有效的治疗手段,预计2025年将有可能出现针对FSHD发病机制的治疗药物。但在这七八年时间里应该怎么治疗呢?戴教授表示,沙丁胺醇可以在一定程度上抑制毒性蛋白DUX4的表达,肩胛固定术也可帮助患者增加上臂活动范围。此外,戴教授强调,RNA干扰、CRISPR编辑等技术的发展,也会逐渐应用到FSHD的治疗,从而造福更多患者和家庭。

 张成  教授

广东中山大学附属第一医院神经内科主任医师、罕见病发展中心(CORD)医学顾问张成教授,带来了《面肩肱型肌营养不良症的诊断和治疗》。他强调,按照发病率来算,国内FSHD患者应有七八万人,这是一个非常庞大的数字。病人目前最需要解决的两个问题一个是产前诊断,另一个是治疗。产前诊断首先需要基因诊断来帮助我们确定它的变化特点。而且对于治疗来说,有了基因诊断的数据,会帮助我们根据具体致病原因进行精准治疗。

孔祥东  教授

郑州大学第一附属医院遗传与产前诊断中心副主任医师孔祥东教授就《FSHD产前诊断和注意事项》进行了精彩报告。孔教授表示,从Southern blot到Bionano技术,对于FSHD的基因诊断已经成熟了,接下来重要的任务是产前诊断,争取让每一个患有FSHD的家庭都可以生出健康的宝宝。值得庆贺的是,孔教授在2018年春节成功完成国内首例FSHD产前诊断。随后,孔教授详细的介绍了FSHD产前诊断的必要性、适用人群、样本要求等。

朱雯华  教授

上海复旦大学附属华山医院神经内科主治医师朱雯华教授为大家详细介绍了肩带肌、盆带肌、臀大肌、小腿肌等肌肉的位置、作用及损伤后带来的后果。同时,朱教授根据自己多年的工作经验,讲解了如何查看磁共振的结果,她强调,磁共振有望成为临床实验当中非常有用的一个疗效考核指标,同时表示,寻找更为敏感的生物学标志,是我们临床医生的职责所在,也是病人自己要做的事情,希望未来医生和病人能够有良好的互动,建立病人数据库,进而推进FSHD的诊断和治疗。

李汶  教授

中信湘雅生殖与遗传专科医院遗传中心副主任医师李汶教授结合医院工作开展情况,首先介绍了遗传学诊断的相关知识,并重点介绍了植入前遗传学诊断(PGD)的必要性、优势、样本要求、检测周期等情况。随后,她表示,希望能够与各位专家进行更多的交流,争取把FSHD的产前诊断、PGD等项目尽快开展起来,让FSHD患者都能够拥有健康的宝宝,造福更多FSHD患者和家庭。

张光宇  医师

北京协和医院康复科张光宇医师带来了《FSHD康复锻炼指导》。张大夫强调,FSHD作为常见的肌肉病之一,根本的症状就是受累肌肉力量越来越弱,这个衰弱的趋势比较难以逆转。张大夫表示,康复训练过程不复杂,方法也不并不高深,但是训练大家能够静下心来去考虑究竟什么样的训练适合自己,真正了解自己身体情况的基础之上,再去思考具体需求及要达到的目标,进而与康复医师沟通,制定出一个切实可行的计划,结合实际生活,进行全面系统的训练,从而达到生活能力的最大化。随后,张大夫详细介绍了被动活动和主动运动两种基础的康复训练模式及注意事项,并现场向大家演示被动运动,让病友们近距离学到了康复锻炼的相关知识。

曹涵  博士

美国Bionano公司创始人、首席科学家曹涵博士风趣幽默的介绍了光学图谱成像技术的原理、优势及应用。他形容自己的工作是给基因组照相,比如《红楼梦》这本书林黛玉的名字是关键词,他就用荧光标记把林黛玉都标出来,如果是正版的《红楼梦》,林黛玉出现的位置是非常固定的,用这个方式来查找它。如果第11章有三页纸被撕掉了,则不需要这本书从头每一个字读到尾,照片会直接看到缺失的地方。Bionano光学图谱成像技术就是类似的原理,为您带来“眼见为实”的基因检测。

全面启动

会议期间,由罕见病发展中心(CORD)、你并不孤单FSHD关爱组织、北京希望组生物科技有限公司共同发起的“你并不孤单中国FSHD组织培育计划”项目全面启动,希望通过这个项目,能够把更多的FSDH患者、专家等凝聚在一起,互相鼓励、互相探讨、共同努力,造福更多的FSHD患者和家庭。

重要成立

本次会议,中国面肩肱型肌营养不良症(FSHD)专家协作组正式成立,目标是共同推动临床医生、公众及FSHD患者对FSHD的认知,致力于推进FSHD精准医疗进程,助力中国FSHD事业的发展。

最后衷心祝愿“小飞侠”行走自如、微笑自如!

Bionano 光学图谱成像技术精准诊断面肩肱型肌营养不良症文章重磅发布

2018年3月21日,BioRxiv在线发表了一篇题为《Single-molecule optical mapping enables accurate molecular diagnosis of facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD)》的文章,本研究由北京协和医院、福建医科大学附属第一医院、美国费城儿童医院、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院、北京大学医学部、北京协和医学院及北京希望组生物科技有限公司共同合作完成,实现了基于Bionano 光学图谱成像技术对面肩肱型肌营养不良症(Facioscapulohumeral muscular dystrophy,FSHD)的精准诊断。

研究背景

FSHD是一种继杜氏肌营养不良症和强直性肌营养不良症后的第三位神经肌肉系统疾病,其发病率约为1/20,000。大部分病人在20岁之前已有症状产生,脸、肩、上臂等部位的肌肉受其影响最为严重,且会出现逐渐加重的肌力减退及肌肉的萎缩。

FSHD患者病情进展缓慢,且具有很强的遗传异质性,即使家族内成员,也会出现高度可变的临床表型。大部分FSHD病例属于家族遗传,但1/3左右的病人表现为散发,为新发突变。因此FSHD患者不容易被确诊或易被误诊为其他肌营养不良症,其他肌营养不良症也易被误诊为FSHD, 所以对FSHD患者进行遗传性基因检测至关重要。

虽然传统诊断方法经过不断优化,满足了部分FSHD患者诊断需求。但面对长约3.3kb的D4Z4重复单元和几个或几十个的重复数目,以及区分与4q35相似的10q26非致病性同源序列,二代测序技术读长短无法解决,目前大部分的诊断只能将基因组限制性酶切后借助脉冲电泳与Southern Blot,但是这些解决方案费时费力且无法精确定量重复数目及嵌和突变率。

本文利用Bionano SaphyrTM光学图谱成像技术的超长读长、无PCR过程、高通量等优势,开发了新型FSHD基因诊断方法,可正确区分4q35与10q26同源序列并精确计算D4Z4重复单元数目,同时可明确识别4qA、4qB变体结构并准确检出嵌合体类型,从而使FSHD患者得到精准诊断。

研究结果

Bionano光学图谱成像技术通过酶切(Nb.BssSI 酶和Nt.BspQI 酶)和荧光标记分析,可准确区分4q35和10q26同源区域、精确计算D4Z4重复单元数目并识别4qA和4qB变体结构。

(请点击上图放大查看)

  • 患者(ID: P02)两个等位基因分别存在3个D4Z4和28个D4Z4重复,且两个等位基因均为4qA变体结构
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(请点击上图放大查看)

  • 患者(ID: P01)两个等位基因分别存在4.3±0.3个D4Z4和22.4±0.2个D4Z4重复,且两个等位基因一个是4qA变体结构,另一个是4qB变体结构

(请点击上图放大查看)

本文对5例经Southern blots检测过的患者(Patient cohort 1)进行Bionano检测,其中2例患者经Southern blots检测后被怀疑为嵌合体突变,但无法精确确定D4Z4重复单元数目和亲本来源。研究通过Bionano光学图谱成像技术对患者进行检测,从而精确检测出嵌合突变及D4Z4重复单元数目和亲本来源,同时也证明了Bionano检测结果的准确性。

(请点击上表放大查看)

此外,为进一步证明Bionano检测FSHD的有效性,对2例疑似患有FSHD且未接受过其它FSHD分子诊断的患者(Patient cohort 2)进行检测,。结果表明,其中1例患者为嵌合体突变(如下图所示),D4Z4的重复单元数目分别为2(4qA)、15(4qB)、27(4qA),而另外1例患者的D4Z4重复单元数目为4(4qA)和20(4qA)。

(请点击上图放大查看)

开发FSHD的精准检测方法,一直是临床研究的重点和难点。本文开拓性的应用Bionano光学图谱成像技术,配合完善的实验检测流程和生物信息分析方法,可对FSHD进行精准诊断,不仅弥补了FSHD精准检测的空白,为我们提供了“眼见为实”的基因检测,而且有助于加速对FSHD的深入研究,为FSHD病友带来福音的同时,也为由复杂基因组结构变异导致的其他遗传病的研究提供了重要参考,开启了更完整更真实的长片段DNA技术应用于遗传病诊断的新篇章,推动医学检测进入一个新的阶段!

参考文献

Yi Dai,Pidong Li,Zhiqiang Wang, Fan Liang, Fan Yang, Li Fang, Yu Huang, Shangzhi Huang, Jiapeng Zhou, Depeng Wang, Liying Cui, Kai Wang. Single-molecule optical mapping enables accurate molecular diagnosis of facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD). BioRxiv preprint first posted online Mar. 21, 2018; doi: http://dx.doi.org/10.1101/286104.