臨床分子診斷與遺傳性耳聾的精準(zhǔn)醫(yī)療

臨床分子診斷與遺傳性耳聾的精準(zhǔn)醫(yī)療武漢大學(xué)人民醫(yī)院臨床分子診斷中心Email:tytsing@163.comTel永清“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計劃”再次向癌癥宣戰(zhàn):美國癌癥“登月計劃”早在1971年，時任美國總統(tǒng)尼克松就提出“抗癌戰(zhàn)爭”。然而40多年過去了，癌癥已經(jīng)成為一種常見病和多發(fā)病，但沒有一種癌癥能被根治。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，全球癌癥患者數(shù)量正以驚人的速度增加。2012年，全球新增癌癥病例約為1400萬例，預(yù)計20年內(nèi)這個數(shù)字將上升到2200萬。在美國，癌癥是僅次于心臟病的二號“殺手”，平均每天約1600人死于癌癥。

2016年1月12日,在自己任期內(nèi)最后一次國情咨文演講中,美國總統(tǒng)奧巴馬特別提及了一項(xiàng)“新登月計劃”,呼吁通過這項(xiàng)全國性計劃永久治愈癌癥,并任命副總統(tǒng)拜登為該計劃負(fù)責(zé)人。美國國家癌癥研究所（NCI）任命了一個由科學(xué)家和其他專家組成的藍(lán)帶小組，以幫助指導(dǎo)副總統(tǒng)喬·拜登雄心勃勃的10億美元癌癥治療“登月計劃”。目標(biāo)是未來5年內(nèi)加快在對抗癌癥方面取得的進(jìn)展，并且破除阻礙研究人員合作的界限。今年，NCI將在此項(xiàng)努力上花費(fèi)1.95億美元，而奧巴馬已為美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）另外申請了6.8億美元的2017年度預(yù)算。拜登寫道：“我們想要的不是漸變，而是在通往攻克癌癥道路上的巨大躍進(jìn)。這就是這個‘登月計劃’的目標(biāo)。”中國的精準(zhǔn)醫(yī)療：正式啟動并進(jìn)入實(shí)施階段精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)重點(diǎn)專項(xiàng)主要涉及6個項(xiàng)目以及15個子項(xiàng)目：1.基于組學(xué)特征譜的疾病分子分型研究：惡性腫瘤、心腦血管、代謝性、呼吸系統(tǒng)、免疫性、神經(jīng)精神類疾病2.基于醫(yī)學(xué)分子影像技術(shù)的疾病精準(zhǔn)診療方案研究：多線束精準(zhǔn)放療3.藥物個性化應(yīng)用評價與臨床應(yīng)用研究：新藥臨床試驗(yàn)/傳統(tǒng)藥物的藥物基因組及個體化精準(zhǔn)用藥4.罕見病精準(zhǔn)診療技術(shù)研究：精準(zhǔn)診療技術(shù)與臨床規(guī)范5.疾病診療規(guī)范及應(yīng)用方案的精準(zhǔn)化研究：惡性腫瘤、呼吸疾病6.個體化治療靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)與新技術(shù)研發(fā)：惡性腫瘤、免疫性疾病、精神神經(jīng)類疾病育齡夫婦體檢PGD/PGS產(chǎn)前篩查新生兒篩查遺傳病篩查精準(zhǔn)用藥腫瘤基因檢測精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目生殖健康遺傳病腫瘤精準(zhǔn)用藥疾病的病因、發(fā)生與發(fā)展疾病與基因的關(guān)系基因檢測——伴隨您的一生孕前基因篩查-產(chǎn)前篩查-新生兒篩查-疾病診斷、治療、風(fēng)險預(yù)測、預(yù)后-個體化用藥EricJ.Topol：IndividualizedMedicinefromPrewombtoTomb-cell.2014.02.疾病表型異質(zhì)性現(xiàn)今醫(yī)療模式對疾病的分類未來醫(yī)療模式對疾病的分類疾病的分類NEnglJMed2012;366:489-491基因檢測下治療方案的變化DNARNAFunctionproteinCodeDe-codedproduct基因檢測的落腳點(diǎn)基因檢測的策略遺傳的本質(zhì)----基因Genes染色體來源23PairsofChromosomes母親父親基因變異GenesMutation“error”攜帶者M(jìn)utation“error"AutosomalRecessiveInheritance（AR）AR的遺傳特點(diǎn)患者在家系中較為罕見隔代遺傳親代為攜帶者男女發(fā)病幾率一致Carrier–NoHearingLossCarrier–NoHearingLossAffectedChild—HearingLossAutosomalRecessiveInheritance（AR）AutosomalDominantInheritance（AD）AD的遺傳特點(diǎn)患者在家系中比較常見每一代都存在患者患者中男女性別無關(guān)患者遺傳給下一代的幾率為50%

父母為患者，出生耳聾小孩的幾率為50%ADAR父親母親父親耳聾患兒耳聾患兒父母為攜帶者，出生耳聾小孩的幾率為25%90%的耳聾小孩的父母聽力是正常的常染色體遺傳小結(jié)母親X-LinkedRecessiveInheritance（XR）XR的遺傳特點(diǎn)家系中患者較為罕見隔代遺傳男性患病，但不遺傳男性患者多余女性女性為攜帶者，可以傳遞給兒子XD的遺傳特點(diǎn)患者在家系中較為常見男性患者的女兒均患病男女患病的幾率一致MitochondrialInheritance聽力損失與耳聾聽力損失地域人群分布WorldHealthOrganisation2012NEnglJMed2006;354:2151-2164耳聾的病因耳聾的病因

ExposuretoloudnoiseVirusordiseaseAutoimmuneinnereardiseaseHearinglossthatrunsinthefamilyAging(presbycusis)MalformationoftheinnerearMeniere’sDiseaseHeadtraumaOtosclerosisTumorsEarinfectionMalformationForeignImpactedearwaxAllergiesPoorEustachiantubefunctionPerforatedeardrumNoiseandhearinglossAgeandhearingloss非綜合征耳聾具有的特征聽力學(xué)改變與年齡相關(guān)有癥狀或無癥狀或呈進(jìn)展性遺傳方式隱性遺傳75~80%顯性遺傳18~20%X連鎖的或染色體問題語前耳聾的流行病學(xué)語前性耳聾（2/1000）特發(fā)性的（25%）非遺傳性的（25%）遺傳性的（50%）非綜合征型（70%）綜合征型（30%）常染色體顯性（15%-24%）常染色體隱性（75%-85%）X連鎖（1%-2%）DFNB1（50%）其它DFNB1（50%）耳部基因與功能耳部結(jié)構(gòu)與基因NatRevDrugDiscov.2015;14(5):346-65耳部結(jié)構(gòu)與基因耳部基因與功能遺產(chǎn)模式：常染色體顯性常染色體隱性X連鎖異常Y連鎖異常多因素異常線粒體異常耳聾的遺傳方式耳聾相關(guān)臨床診療指南遺傳學(xué)評估與咨詢既往史或圍產(chǎn)期歷史宮內(nèi)感染髓膜炎耳毒性藥物產(chǎn)前飲酒宮內(nèi)缺氧黃疸遺傳學(xué)評估與咨詢臨床檢查體檢聽力測試（包括家庭成員的聽力比較）CTMRI神經(jīng)系統(tǒng)檢驗(yàn)耳部檢驗(yàn)氣道檢測文獻(xiàn)查閱遺傳學(xué)評估與咨詢家族史3-4代人（包括去世的）父母和同胞的聽力狀態(tài)近親親子關(guān)系種族和來源地出生時間與出生地生活習(xí)慣、工作性質(zhì)醫(yī)療條件文化背景發(fā)病時間與年齡診斷明確的綜合征或非綜合征遺傳性聽力損失或耳聾遺傳學(xué)評估與咨詢遺傳學(xué)檢測基因檢測染色體分析生化檢測遺傳連鎖分析檢測的目的出生前（PGD/PGS）新生兒診斷性的預(yù)測性的攜帶者篩查檢測流程HumGenet.2016;135(4):441-50基因檢測的意義明確診斷，為疾病提供健康管理輔助診斷，為疾病基因治療提供依據(jù)篩選攜帶者，為患者及家庭提供健康管理優(yōu)生優(yōu)育，為植入前產(chǎn)前診斷或篩查提供依據(jù)檢測腫瘤靶基因，為腫瘤患者提供治療方案提供科研檢測平臺，提高科研水平耳聾基因檢測的局限性有突變不一定有耳聾不能用突變預(yù)測耳聾的嚴(yán)重程度不一定能發(fā)現(xiàn)基因突變發(fā)現(xiàn)二個突變未發(fā)現(xiàn)突變發(fā)現(xiàn)意義不明的突變發(fā)現(xiàn)一個突變??~10%~70%~18%~1%聽力損失或耳聾的分子診斷流程患者就診臨床診斷符合入選標(biāo)準(zhǔn)患者選擇是否接受基因檢測患者家屬選擇是否接受基因檢測檢測前宣教知情同意基因檢測基因診斷風(fēng)險評估基因或遺傳咨詢解決倫理問題檢測對象：臨床診斷患者或同家屬一起；倫理學(xué)：解釋基因檢測的優(yōu)缺點(diǎn)；知情同意：務(wù)必簽署知情同意書；樣本采集：按照操作規(guī)則進(jìn)行；檢測診斷：根據(jù)檢測結(jié)果作出基因診斷基因診斷患遺傳疾病的可能性；孟德爾遺傳病的復(fù)雜性；是否受環(huán)境因素的影響；是否存在疾病易感性等風(fēng)險評估

Bayes'theorem遺傳病分子診斷必需的一步；在對患者或其家屬進(jìn)行基因咨詢前，需要先得到基因檢測結(jié)果，并明確基因型和表型的對應(yīng)關(guān)系和疾病的遺傳方式；為準(zhǔn)父母提供遺傳病的基因信息，并幫助他們確定將這些疾病遺傳給孩子的可能性遺傳咨詢GeneticsisaFamilyBusinessAR的NSHLDFNB1是由GJB2和GJB6基因突變導(dǎo)致占NSHL的50%左右GJB2基因突變?nèi)巳簲y帶率約為1/33其它的50%是由數(shù)個不同基因變異導(dǎo)致，目前已發(fā)現(xiàn)至少84個基因HumGenet.2016;135(4):441-50AutosomalRecessiveInheritanceLocusGeneLocusGeneLocusGeneDFNB1AGJB2DFNB30MYO3ADFNB74MSRB3DFNB1BGJB6DFNB31WHRNDFNB76SYNE4DFNB2MYO7ADFNB35ESRRBDFNB77LOXHD1DFNB3MYO15ADFNB36ESPNDFNB79TPRNDFNB4SLC26A4DFNB37MYO6DFNB82GPSM2DFNB6TMIEDFNB39HGFDFNB84PTPRQDFNB7/11TMC1DFNB42ILDR1DFNB84OTOGLDFNB8/10

TMPRSS3DFNB44ADCY1

DFNB86TBC1D24DFNB9OTOFDFNB48CIB2DFNB88ELMOD3DFNB12CDH23DFNB49MARVELD2DFNB89KARSDFNB15/72/95GIPC3DFNB49BDP1DFNB91SERPINB6DFNB16STRCDFNB53COL11A2DFNB93CABP2DFNB18USH1CDFNB59PJVKDFNB94NARS2DFNB18BOTOGDFNB60SLC22A4DFNB97METDFNB21TECTADFNB61SLC26A5DFNB98

TSPEARDFNB22OTOADFNB63LRTOMT/COMT2DFNB99TMEM132EDFNB23PCDH15DFNB66DCDC2DFNB101GRXCR2DFNB24RDXDFNB66/67LHFPL5DFNB102EPS8DFNB25GRXCR1DFNB68S1PR2DFNB103CLIC5DFNB28TRIOBPDFNB70PNPT1DFNB105CDC14ADFNB29CLDN14DFNB73BSND

GJB2基因MutationtypeNumberofmutationsMissense/nonsense251

Splicing2

Regulatory1

Smalldeletions49

Smallinsertions17

Smallindels6

Grossdeletions3

Grossinsertions/duplications1

Complexrearrangements1

Repeatvariations0

GJB2基因突變與耳聾GJB2基因突變與耳聾DominantmutationsMutationDescriptionEffectdelE42delofAGGat125DelofGluat142W44SGtoCat131Trpat44intoSerW44CGtoCat132Trpat44intoCisR75QGtoAat224Argat75intoGlnR143QGtoAat428ArgintoGlnat143M163LAtoCat487Metat163intoLeuD179NGtoAat535Aspat179intoAsnR184QGtoAat551Argat184intoGlnC202FGtoTat605Cysat202intoPheRecessivemutationsMutationNameDescriptionEffectMutationNameDescriptionEffectMutationNameDescriptionEffectIVS1+1GtoAGtoAat-3172SplicesiteW24XGtoAat71Trpat24intoStopQ57XCtoTat169Glnat57intoStop-3170GtoAGtoAat-3170SplicesiteV27I+E114GGtoAat79+AtoGat341Valat27intoIleandGluat114intoGly176-191del16delof16ntat176FrameshiftM1V(p.0)AtoGat1NoproteinproductionR32CCtoTat94Argat32intoCisC64XCtoAat192Cysat64intoStopT8MCtoTat23Treat8intoMetR32LGtoTat95Argat32intoLeuY65XCtoAat195Tyrat65intoStop31del38delof38ntat31FrameshiftR32HGtoAat95Argat32intoHisY65XCtoGat195Tyrat65intoStop31del14delof14ntat31FrameshiftV37IGtoAat109Valat37intoIleW77RTtoCat229Trpat77intoArgG12VGtoTat35Glyat12intoValA40ECtoAat119Alaat40intoGluW77XGtoAat231Trpat77intoStopSLC26A4基因MutationtypeNumberofmutationsMissense/nonsense235Splicing52Regulatory3Smalldeletions43Smallinsertions25Smallindels3Grossdeletions4Grossinsertions/duplications0Complexrearrangements2Repeatvariations0AutosomalDominantInheritanceLocusGeneLocusGene

CRYMDFNA22MYO6DFNA1DIAPH1DFNA23SIX1DFNA2AKCNQ4DFNA25SLC17A8DFNA2BGJB3

DFNA28GRHL2

DFNA3AGJB2

DFNA36TMC1DFNA3BGJB6

DFNA41P2RX2DFNA4MYH14DFNA44CCDC50CEACAM16DFNA50MIRN96DFNA5DFNA5DFNA51TJP2DFNA6/14/38WFS1DFNA56TNCDFNA8/12TECTADFNA64SMAC/DIABLODFNA9COCHDFNA65TBC1D24DFNA10EYA4DFNA66CD164DFNA11MYO7ADFNA67OSBPL2DFNA13COL11A2

HOMER2DFNA15POU4F3

MCM2DFNA17MYH9

KITLGDFNA20/26ACTG1

X-linkedInheritanceLocus(OMIM)Gene(OMIM)DFNX1

(DFN2)PRPS1DFNX2

(DFN3)

POU3F4DFNX4

(DFN6)SMPXDFNX6

COL4A6AuditoryneuropathyLocus(OMIM)Gene(OMIM)AUNA1DIAPH3線粒體變異導(dǎo)致的耳聾與NSHL相關(guān)的基因突變位點(diǎn)GeneMutationPossibleadditionalsymptomsMTRNR11555A->GAminoglycosideinduced/worsenedMTRNR11494C->TAminoglycosideinduced/worsenedMTRNR1961(differentmutations)Aminoglycosideinduced/worsenedMTTS17445A->GPalmoplantarkeratodermaMTTS17472insCNeurologicaldysfunction,includingataxia,

dysarthriaandmyoclonusMTTS17510T->CnoadditionalsymptomsreportedMTTS17511T->Cnoadditionalsymptomsreported與SHL相關(guān)的基因突變位點(diǎn)GeneMutationPhenotypeMTTL1

3243A->GMELASandMIDDMTTK

8344A->G8356T->C8296A->GMERRFMERRFMIDDMTTS1

7512T->Cprogressivemyoclonicepilepsy,ataxiaandhearingimpairmentSeveralLargedeletionsKSS

SeveralLargedeletion/duplicationMIDDMTTE14709T->CMIDDMIDD：maternallyinheriteddiabetesmellitus

anddeafnessKSS：Kearns-SayreSyndromeMERRF：MyoclonicepilepsyandraggedredfibersMELAS：Mitochondrialencephalopathy,lacticacidosisandstroke-likeepisodesSHLAlportBranchio-oto-renalCHARGEJervell&Lange-NielsenNorriePendredSticklerTreacherCollinsUsherWaardenburgPerraultsyndromeSHL與基因變異Location

Gene

Xq22COL4A52q36-q37COL4A3/COL4A4LocusLocationGeneUSH1A

(14q32)nonexistentUSH1B11q13.5MYO7AUSH1C11p15.1USH1CUSH1D10q22.1CDH23USH1E

21q21unknownUSH1F10q21-22PCDH15USH1G17q24-25SANSUSH1H15q22-23unknownUSH1J15q23-q25.1CIB2USH1K10p11.21-q21.1unknownUSH2A1q41USH2AUSH2B3p23-24.2.unknownUSH2C5q14.3-q21.3VLGR1USH2D9q32WHRNUSH33q21-q25CLRN110q24.31PDZD7耳聾分子檢測策略一代測序/基因芯片WES靶蛋白檢測超微結(jié)構(gòu)檢測耳聾基因檢測的策略NSHL基因鑒定的里程碑MolecularandCellularProbes29(2015)260-270McCarthyMI,etal.NatRevGenet.2008;9(5):356-69基因變異與疾病Mc