背景知识：外显子组测序通常用于罕见疾病的产后诊断，诊断率为20-40%。DNA数量或者质量的不足限制了外显子组测序在检测胎儿致死性疾病上的应用。有的夫妇被告知可能有25%的复发风险，但是没有基因诊断，不能进行产前检查。亲代外显子测序策略已经成功的应用于少数夫妇。
本研究发现：对亲代DNA样本进行外显子组测序是诊断致死性或产前发病疾病的有效途径，在连续50个病例中诊断率为52%。外显子组测序可在产前阶段进行，以指导正在进行的妊娠，或者在随后的妊娠中使用，使夫妇可以选择产前或者植入前遗传检测。
摘要
目标：导致产前或者新生儿死亡的罕见遗传疾病具有遗传异质性，但检测往往受到胎儿DNA的可用性的限制，使夫妇不能在再次妊娠时对可能存在的风险进行产前检测。本文描述了一种新的策略，在50对受检者夫妇中，通过对亲代DNA进行外显子组测序检测隐性单基因疾病。方法：对既往有一次或多次妊娠发生致死性或产前发病疾病的50对夫妇进行全外显子组测序。在所有病例中，既往妊娠的受累胎儿没有足够的DNA进行外显子测序。在双亲中相同基因的杂合罕见变异（MAF＜0.001）被选来进行分析。检测胎儿DNA中可能致病的变异以确认共分离。结果：在26/50对夫妇中（52%），亲代外显子组测序分析发现24个不同基因的杂合致病性（或可能致病性）变异。对既往有两次或多次妊娠受累胎儿的夫妇，18/29例（62%）得到了遗传诊断。在大多数情况下，临床特征是该疾病的典型特征，但在其他情况下，他们是由于一种亚等位基因的变异体或表现出变量表型谱中最严重的形式。结论：亲代样本外显子组测序是检测致死性或产前发病的隐性遗传病的强有力策略，具有高的临床应用价值。
前言
全外显子组测序（WES）在产后的诊断率为25-37%。家系外显子组测序（Trio-WES）分析通常被认为是一种很好的策略，因为它既能识别遗传的变异又能识别新发的变异，但也是最昂贵的，而且依赖于受累儿童和双亲大量优质DNA样本的可用性。由于DNA数量有限和/或者胎儿DNA质量有限（如果只有甲醛固定石蜡包埋组织），对既往有一次或多次妊娠发生罕见致死性疾病的夫妇来说，Trio-外显子分析通常是不可能的，导致这些夫妇没有诊断并限制了再生育时的选择。除了DNA可用性外，其他因素也使胎儿致死性疾病的诊断更加困难：包括大量潜在的基因、表型变异性和难以准确地对妊娠中期胎儿进行表型分型。对于很多夫妇来说，超声诊断是妊娠中期的唯一选择，其结果是妊娠结局的长期不确定性和晚期妊娠终止的可能。在多次妊娠受累的情况下，这种疾病很可能是隐性的，对于将来的每一次妊娠都有至少25％的复发风险，但没有产前测试可用于未来的妊娠。
利用亲代外显子组测序来识别在不相关的、未受累亲代中共有基因潜在致病性变异。这种策略可以节省宝贵的胎儿DNA，因为只有少量的胎儿DNA用于共分离研究。这种亲代外显子测序已被应用于最近的产前发病病例研究中，并报告了高诊断率。目前的研究是对50对夫妇进行亲代外显子组测序。这些夫妇至少有一胎受到严重胎儿畸形的影响或者因胎儿严重残疾而终止妊娠。用生物信息学方法评估变异，鉴定与临床表型一致的潜在的可能的隐性致病变异。使用受累胎儿DNA样品进行共分离研究。
方法
该系列病例由50对夫妇组成，他们因超声扫描发现畸形，有一个或多个胎儿终止妊娠/新生儿死亡。其中29对夫妇既往有两次或多次妊娠发生致死性或产前发病疾病。11对夫妇有血缘关系。这些夫妇来自英国和爱尔兰的各个中心进行外显子组测序。所有患者对检测影响他们妊娠疾病的遗传原因都有知情同意。每一个样本分别进行了外显子组文库制备和测序，变异注释和过滤，最后选择候选变异并确认结果，亲代DNA样品中鉴定的可能致病变异，通过使用PCR/Sanger测序来确认SNVs和indels，或者使用QX200 droplet digital PCR确认CNVs。
结果
在26/50对夫妇（52%）中发现了夫妇都有杂合性致病或可能致病变异。在既往妊娠两个或两个以上受累胎儿的夫妇中，18/29(62%)获得了基因诊断。在21例仅有1个妊娠受累的夫妇中，8/21（38％）确定了诊断（图1）。在其余24例中，外显子组测序未发现可能的致病变异。图2显示了测试和诊断病例的表型谱。被分类为致病性或可能致病性的变异在24个不同的基因中被鉴定(ASPM, ATAD3A, ATRX, B3GLCT, BBS9, BBS10, CENPJ, DYNC2H1, ERCC5, ETFA, EXOSC3, FRAS1, GLE1 (n=2), IFT122, ITGA8, LRP4, MKS1, MRPS22, NEK9, POMGNT1, RYR1 (n=2), SASS6, TMEM67, TRIP11)。在25例中观察到常染色体隐性遗传，并且有一个家族被鉴定为X连锁隐性病因（病例11中的ATRX变异）。半合子ATRX变异存在于患有关节病和滑舌两个受累男性胎儿中，在一个胎儿中存在性逆转，在他们杂合母亲中观察到X染色体偏移失活（100:0）。在共41个被鉴定的变异中，有9个是在先前在文献中已报道的变异。有11对已知血缘关系的夫妇被包括在这个系列中，并且在这些夫妇6/11（54％）中做出了诊断。
图1
在其中的5对夫妇中发现了纯合子变异，而在第六组中发现了潜在的复合杂合变异。在两个家庭中，拷贝数变异被鉴定为可能致病性；ETFA外显子11缺失（病例34）和ATAD3A外显子3-4缺失（病例41）。有四对夫妇在最近发现的基因中有致病变异，只有一个或少于三个病例被报道；ATAD3A, ITGA8, NEK9 and SASS6。5个家族中鉴定出GLE1，BBS10，B3GLCT，MKS1和EXOSC3中良好描述的始祖突变。一个同源血亲夫妇中有意外发现，这两个夫妇都是GNPTAB（NM_024312.4）基因中致病性移码变异c.3503_3504del, p.(Leu1168fs)的杂合携带者。这是一个以前报道的始祖突变和隐性变异，是已知的粘多糖症II α/β的原因。
讨论
使用该策略，在26/50对夫妇中建立了潜在的基因诊断，诊断率为52％。那些两次或两次以上妊娠致死或产前发病胎儿的夫妇的这一比例上升到18/29（62％）。在24个不同的基因中鉴定了潜在的致病性变异，与已知的这些罕见病症的遗传异质性一致。通过使用亲代DNA进行外显子组测序，可以节省受累胎儿的珍贵DNA，使用少量确认定向变异。
图2
在这里报告的50个家庭中，对于未确定诊断的解释包括病症可能不是单基因的、致病变异可能是非编码的、致病变异可能是结构变异、疾病基因可能还不与疾病表型相关、捕获的致病基因可能被覆盖得不足、或者致病变异可能已经被生物信息学策略/软件过滤掉了。对变异的解释是基于当前可用的信息，随着知识的增加，可能会发生变化。整个外显子组测序的好处之一是在将来有新的疾病基因被注释时，可以重新分析数据。
结论
本研究证明了亲代外显子组测序是诊断致死或产前发病隐性胎儿疾病的有力工具。对于胎儿DNA不足以用于外显子组测序的夫妇，这种策略提供了基因诊断的机会，为未来怀孕提供植入前或产前诊断。
文献引自：
Stals KL, Wakeling M, Baptista J, Caswell R, Parrish A, Rankin J, Tysoe C, Jones G, Gunning AC, Lango Allen H et al: Diagnosis of lethal or prenatal-onset autosomal recessive disorders by parental exome sequencing. Prenat Diagn 2017
