NGS鉴定婴儿未确诊疾病的罕见疾病变异

介绍

从新加坡国立大学（NUS）收到MD后，心脏病专家Roger Foo在剑桥大学进行了更高的专业培训，并开始研究心力衰竭的基因表达的表观遗传调控。下一代测序（NGS）的力量变得显而易见，因为Foo博士开始使用NGS系统在患者心肌样品上进行RNA-SEQ和芯片SEQ。很明显，全世界的临床研究人员更广泛地使用NGS用于鉴定疾病相关的DNA变异，并作为临床翻译研究的组成部分。当他回到新加坡时，FOO博士在诊所更广泛地使用NG的声音倡导者。

在成人中创建孟德利亚相关的单一心肌疾病的心脏遗传服务提供了提高他同行中NGS价值的认识的第一步。他通过生物医学研究委员会（BMRC）与他的儿科同事进行合作 - 少量未诊断的疾病计划，为儿童提供临床exame测序。大约1％的新加坡出生的所有婴儿都有潜在的遗传条件。¹一些人立即被儿科医生识别，包括三谜和较差的复杂综合征。其他人是更复杂的先天性条件，包括发展延迟或智力残疾的条件，这在出生后几个月和几个月里可能会变得显而易见。罕见的未诊断疾病提供了完美的入学点，使NGS进入新加坡临床翻译中的更多常规用途。他与新加坡国立大学医院（NUH）儿童和KK女子和儿童医院的儿科医生一起，他建立了新加坡未知道的儿童疾病研究计划（Squkids）。使用NGS序列婴儿具有罕见未确诊的疾病，提供了Querkids团队，有机会为这些儿童的条件找到可能的遗传诊断。

iccommunity与Foo博士讨论了SUREKids，以及到目前为止获得的结果，在新加坡建立了一个NGS分析和数据存储基础设施，以及新加坡政府对NGS临床研究的支持。

Roger Foo，MD是新加坡国立大学医学系的教授。

问：你的医学背景是什么？

罗杰Foo (RF):我是一位心脏病学家，并且在剑桥大学教学医院Addenbroke医院的剑桥大学和Addenbroke医院顾问医师的研究员中，对基础研究感兴趣。心脏是一种特殊的器官，其基因改变表达，因为它经历了应力。我在剑桥上专注于基因表达控制和表观遗传学的研究，使用NGS在心肌样品上进行RNA-SEQ和芯片SEQ。

问：NGS是否在新加坡广泛使用？

rf：2012年，在新加坡使用NGS仅限于研究研究。相比之下，在我过渡到新加坡的工作之前，我已经看到使用NGS在剑桥中序列患者样品。

我意识到新加坡可以很容易地将NGS的用途转化到诊所，于是我开始提倡扩大它的用途。罕见儿科疾病为临床医生熟悉NGS的好处提供了一个切入点。我不是儿科医生，但我在新加坡国立大学的心脏遗传诊所看到过患有罕见孟德尔病的心脏病患者。

＂...我们已经在300个由100个婴儿和他们的父母组成的三人组中进行了WES。我们在38个病例中发现了罕见的基因疾病变异，这些病例困扰了医生好几个月，有时甚至将近一年。”

问:SUREKids是如何形成的?它的重点是什么?

rf：我的医学培训是在新加坡进行的，我认识这个系统里的很多医生。新加坡有两个公立儿科中心，新加坡NUHKids和KK妇女儿童医院。这些医院的儿科顾问以前没有在NGS项目上合作过，所以这是一个令人兴奋的合作机会。

我们获得了新加坡科学技术研究机构(a *STAR)的BMRC资助。SUREKids成立于2015年，目标是利用NGS为新加坡人群开发一种临床外显子组。我们正在对包括病人和父母的三人组进行测序。我们正在使用HiSeq™2500和NextSeq™550系统进行全外显子组测序(WES)，以识别患有罕见未诊断疾病的新加坡儿童的疾病相关变异，两家医院共享数据。

有信息是WES无法提供的，因此我们正在用其他测试来补充。长插入/缺失和易位在WES中可能看不到。因此，在进行WES之前，患者样本会进行染色体阵列分析，如果有必要，还会进行细胞遗传学测试。

问:在SUREKids之前，患有罕见疾病的儿童是如何诊断的?

rf：患有未确诊罕见疾病的孩子的父母知道他们的孩子发育不良，但他们不知道原因。只有付得起钱的父母才能把样本送到澳大利亚或美国进行基因分析，希望能尽快得到结果，以便做出临床决定。至少在NUH，每年送往海外的样品不超过10个，因为成本高。

问:你是否需要组建一个特别的团队来对SUREKids样本进行测序?

rf：测序在基因组研究所进行，研究人员对各种研究研究进行了广泛的湿实验室经验，对各种研究研究进行了NGS和生物信息学技能。然而，我们的目标是在美国病理学家（帽）的临床诊断水平测试中创建NGS临床诊断水平测试。我们建立了进程，并创建了获取该新NGS实验室的CAP认证所需的记录工作流程。

该实验室称为Polaris，位于基因组学研究所内。患者样品被记录，条形码和在医院临床实验室中的匿名化，然后遵循对执行WES的POLIC的CAP认证通路。

“SUREKids项目的结果是，两家医院联合开发了生物信息学专业知识和培训。”

问:谁负责SUREKids数据的生物信息分析?

rf：这个项目的生物信息学方面是这个挑战中有趣的部分。具有分析NGS研究数据经验的生物信息学家通常不熟悉临床表型和场景。我们需要培训一组特殊的人员，让医院从以研究为中心的生物信息学过渡到以临床为中心的生物信息学。NUHKids和KK妇女儿童医院看到了在其医院发展临床生物信息学能力的价值，这有助于获得他们对该项目的支持。作为SUREKids项目的结果，两家医院联合开发了生物信息学专业知识和培训。许多具备基本研究技能的生物信息学家也渴望获得临床专业知识，并有在医院工作的工作保障，这对每个人来说都是双赢的局面。

两家医院现在都有自己的临床生物信息学团队。我们称他们为变体策款。他们专注于使用测序结果和婴儿和儿童的临床术语和表型描述与未确诊的罕见疾病的临床术语和表型描述集成。Variant校准程序现在是两家医疗中心的临床基因组学多学科团队的一部分。我们在临床世界中称这些MDT。

Surekids项目的一个重要益处是，测序和分析现在正在新加坡而不是国外进行。曾首次用于支持当地的临床NGS活动。

问:你是如何选择对样品进行WES还是WGS ?

rf：A * Star Grant为我们提供了足够的钱只能执行一些WES。值得庆幸的是，基因组研究所主任看到了支持Querkids的价值，他提供了补充资金，特别是为了抽取我们的经验和合作。我们觉得每当我们觉得有一些东西可以从事WG和更深入地测量偏僻的和内读区域来获得一些东西。我们现在需要更多的经验来分析整个基因组，并希望在项目的下一阶段期间增加我们在该地区的熟练程度。WGS将使我们能够检测负责WES不能的罕见疾病的其他类型的突变，例如插入/缺失，替换，换档，逆转或架构。

我们还创造了一种罕见的疾病登记处。我们的顾问是一名儿科医生和遗传学家的努力。这是两家医院生物信息学团队在数据管道上工作的机会，以填充注册表，因为儿童被诊断出来。

“SUREKids项目的好处之一是，所有序列都被上传到新加坡国家数据库……这将为未来的个性化医疗和个性化治疗研究提供基础。”

问：到目前为止，您在Surekids项目中取得了什么？

rf：在过去的三年里，我们在300种Trios上完成了WES，包括100个婴儿及其父母。我们确定了稀有的遗传疾病变异，38例令人困惑的医生几个月，或者有时近一年。

在至少五种情况下，变体数据导致患者管理变化。在若干实例中，变体数据证实骨髓移植将是有益的。为这些病例考虑了骨髓移植。然而，骨髓移植昂贵，医生团队并没有相信这是正确的下一步。当WES鉴定与免疫缺乏条件相关的基因变体时，该团队前进并进行了骨髓移植，并且患者恢复了恢复。

在一些案例中，我们发现了新的罕见疾病突变，并将遗传和表型信息上传到Matchmaker Exchange。²

问：罕见疾病变异的鉴定是什么意思为未确诊的珍物疾病的儿童父母？

rf：对这些变体的识别消除了他们生活中的不确定性。在一些情况下，父母终于为他们的孩子自出生以来就患有的疾病找到了一个名字。它使他们能够使用Facebook和其他社交媒体定位其他国家的家庭，他们的孩子患有同样的疾病。对他们来说，建立这些联系并感觉自己并不孤单是一件令人欣慰的事情。

这些信息还可以帮助父母决定是否要再生一个孩子。我们测试的婴儿中超过三分之二被附身德诺维突变，使患有另一种疾病的孩子的风险不高于其其他概念。这对父母来说很有帮助。这些信息对于具有具有纯合或化合物杂合条件的婴儿的父母也很重要。

我们收到了参加SureKids项目的父母的几个非常移动的感恩信。这对我们所有人来说都是一种令人满意的经历。

问:SUREKids项目的下一步是什么?

rf：我们实现了创建临床外显子组的最初目标。我们的下一个目标是将WGS添加到我们的三重奏测试中。

Nus，剑桥大学，加州大学，伯克利建立了称为全球联盟的三方协议。2017年，这些大学的医疗中心在其组织内建立了全球联盟赠款，并邀请了医学研究人员申请。来自三个医疗中心的儿科医生申请授予将SureKids研究项目扩展到包括WG。当我们授予补助金时，我们很激动，并开始在三重奏样本上执行WG。

“我们实现了创建临床外壳小组的最初目标。我们的下一个目标是根据日常的基础向我们的TRIO测试添加WG。”

问:在全球联盟赠款下，你们是否将对新生儿或患有潜在罕见疾病的新生儿进行WGS ?

rf：全球联盟是努力在新生儿重症监护室（NICU）中继续稀有疾病研究。其目标是创建一个WGS分析工作流程，提供48小时的周转时间。除了获得WGS分析经验外，我们还将分享数据以识别新的罕见疾病变种。

Querkids项目的积极结果是实现新加坡国家超级计算机的需求，以支持临床测序分析。2016年，新加坡国家超级计算中心为精密医学添加了超级计算机。它将使我们能够安全地存储WGS数据，因为我们在全基因组分析中获得专业知识。近90％的测序数据的近90％来自Illumina NGS系统。

问：在NGS可以在临床环境中更广泛地使用之前需要发生什么变化？

rf：目前，NGS不会在新加坡重新偿还。我们经常与新加坡卫生部通信，关于NGS和临床医生的价值，所有患者都能更容易获得。我们的活动促成了2018年9月发布的国家基因组测序政策。父母组织项目和游说的现实世界经验有助于实现这一里程碑。

目前正在制定明确的指导方针，规定实施NGS的临床实验室必须具备的要素。其中包括当病人和父母要求进行NGS检测时，工作人员的基因顾问提供建议，如何向病人或他们的父母报告数据的政策，以及如何处理偶然发现的结果。该政策文件已由法务部审查。如果新加坡政府能给予NGS补贴或补偿，那将是一个梦想成真。

问：您团队罕见疾病研究中的下一步是什么？

rf：一个目标是执行更多WGS并锐化我们的全基因组生物信息学能力。我的实验室有许多博士后研究员和学生，其中大多数人都在研究心脏病学，心脏生物学或有氧运动表观遗传学研究项目。最近，我更注重罕见的疾病分析，与北极星一起工作，以推进更多的基因组学测试诊所。^3.WGS将使我们能够重新评估一些尚未解决的SUREKids病例，并可能发现位于外显子区之外的新的罕见疾病变异。

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