Med：基于纳米孔测序的新技术可快速检测遗传病

近几十年来基因检测技术有了飞速的发展，但全世界仍有一半的孟德尔遗传病疑似患者得不到准确的分子诊断。一些人需要经过多年的检测才能获得诊断结果。

以单碱基分辨率确定复杂重排的断裂点对于准确了解致病变异和携带者筛查至关重要。然而，尽管使用短读长测序的基因检测取得了进展，但这项任务仍然成本高昂，且具有挑战性。

近日，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）领导的研究团队开发出一种名为NanoRanger的技术，有望在数小时内对遗传病进行快速准确的诊断。这项研究成果于2024年7月发表在《Med》杂志上。

孟德尔遗传病，包括神经系统疾病和智力发育疾病，是由某个特定基因的改变或基因组中某个片段的异常重排引起的。每种疾病都有一个独特的断裂点（breakpoint），也就是发生DNA删除、重排或倒位的结构变异所在的基因组位置。

尽管传统的筛查技术也可以鉴定出这些变异，但由于重排的复杂性，部分变异往往会被遗漏。孟德尔疾病是可以遗传的，尤其是当父母双方都是同一缺陷片段的携带者时。在近亲结婚比较普遍的地区，这类疾病的发病率更高。

研究人员利用长读长测序技术开发出一种名为NanoRanger的策略，能够以单碱基分辨率快速准确地检测基因组区域中的各类结构变异（SV）。“NanoRanger利用简单的分子生物学策略‘钓出’疑似携带复杂突变、缺失或重排的基因组区域，”共同通讯作者Mo Li说。

这项技术成本低廉，只需要采集少量基因组DNA样本。NanoRanger利用限制性内切酶将DNA片段化，形成末端序列相同的片段。然后这些片段自我连接成环并进行扩增，之后再利用Oxford Nanopore的长读长测序技术对感兴趣的基因组区域进行测序。

第一作者Yingzi Zhang表示：“利用我们定制开发的数据分析工具，NanoRanger能够以单碱基分辨率准确绘制断裂点，提供一幅详细图像，有助于遗传病的诊断。在测序之后，最快可在12分钟内完成诊断，这大大改变了游戏规则。”

在与费萨尔国王专科医院与研究中心合作开展的一项试验中，NanoRanger成功从13例家族性遗传病例中鉴定出精确的断裂点，而这些病例均未通过传统基因检测（染色体核型分析、外显子组测序等）确诊。利用这些断裂点，研究人员对相关的家庭成员及1,000名健康的沙特人进行了筛查。

据研究人员介绍，NanoRanger还有着更广泛的应用。一对健康夫妇准备生育孩子，但他们有多名家庭成员患有常染色体隐性智力障碍。利用NanoRanger方法，研究人员在一名患病成员的8号染色体上发现了大片段的缺失。通过基因分型，他们发现这对夫妇也是携带者，这促使其选择了体外受精。

“我们已经申请了专利，计划将NanoRanger整合到标准诊断程序中，为沙特阿拉伯和全世界的临床分析提供一个全面的工具包，” Mo Li总结道。