“深度测序”识别出血管异常中未曾描述的遗传变异

米国费城儿童医院（Children's Hospital of Philadelphia, CHOP）的研究人员最近发现，对组织样本中的基因组和具有潜在危及生命的血管异常患者的游离 DNA（cell-free DNA）进行了极其彻底的“深度测序”，捕获了几种与疾病相关的遗传变异，这些变异是常规基因测序方法无法捕获的。超过 60% 的患者在接受与这些新发现的遗传变异相关的靶向治疗后病情有所改善。研究结果于 2023 年 6 月 1 日发表在《自然医学》（Nature Medicine）杂志上。

血管异常描述了影响静脉、动脉和淋巴系统的各种疾病，可分为血管肿瘤（良性或恶性）或血管畸形。虽然某些血管异常会随着时间的推移自然消退，但其他异常会导致可见的畸形，阻碍吞咽或呼吸等关键器官功能，或引起剧烈疼痛。一些血管异常甚至可能危及生命。

在之前发表在《自然医学》上的一项研究中，CHOP 研究人员是第一个发现一种遗传变异的研究团队，该变异导致影响淋巴系统的血管异常，这使得临床团队能够重新利用现有药物来治疗患者，从而提高他的呼吸能力并显著减少腿部肿胀，也就是他的病情的副作用。

研究小组怀疑，其他受血管异常影响的患者也可能具有驱动疾病的突变，这些突变将从靶向治疗中受益。然而，无法获得受影响的组织样本或基因组测序信息不足意味着导致这些问题的基因变异可能无法通过常规基因检测捕获。

资深研究作者是应用基因组学中心主任、CHOP 综合血管异常前沿项目的联合首席研究员 Hakon Hakonarson医学博士，研究作者是 Denise Adams 博士——儿科血液学家、肿瘤学家和 CHOP 综合血管异常计划主任，研究的共同领导者是 Sarah Sheppard 医学博士——尤尼斯·肯尼迪·施莱佛（Eunice Kennedy Shriver）国家儿童健康和人类发展研究所的终身研究员、CHOP 综合血管异常项目的临床遗传学家，研究的共同负责人是 CHOP 应用基因组学中心助理教授 Dong Li（李东，音译）博士。

研究人员指出：

虽然一些患者有你可以在血液样本中发现的遗传变异，但大约 90% 的血管异常患者获得了体细胞突变，或非遗传的突变，这些突变通常以非常低的频率出现，只在特定的细胞或组织类型中。在许多情况下，所关注的突变基因的致病变异出现的频率低于1%，这使得它们难以用传统的测序方法检测到。

为了更好地捕捉这些更严重的血管异常背后的潜在遗传学，研究人员研究了来自 CD31 + 细胞的 DNA，或从 356 名患者的淋巴液或血浆中分离的游离 DNA，其中包括 104 名原发性复杂淋巴异常。

分离的 DNA 进行了深度测序，其中包括多次对基因组中的某些感兴趣区域进行重复测序，并发现了首次鉴定的几种体细胞变异。这种深度测序实现了 0.15% 的变异等位基因频率，这意味着深度测序可以检测特定标本中频率低至 0.15% 的变异。

通过识别这些变异，研究人员和临床团队能够在 41% 的原发性复杂淋巴异常患者和 72% 的血管畸形患者中提供分子诊断，包括以前未描述的遗传原因。结果，69 名患者接受或计划接受新的药物治疗，63% 的患者症状明显改善。

研究者指出：

将患者的表型与血管异常的致病基因型联系起来的能力对患者至关重要，这使得定向药物治疗成为可能，从而显著改善了我们患者的生活质量。出色的跨学科团队之间的合作帮助我们的患者向前发展。

重要的是，我们的研究全面证明了从临床到实验室再回到临床的方法——从发现低等位基因频率变异的分子研究，到通过指导药物治疗最终使患者受益的类器官和斑马鱼的功能研究。

研究者表示：

我们的发现为cfDNA技术未来的应用铺平了道路，该技术将成为所有血管异常患者的创新、无创分子诊断方法。我们认为，现在是时候改变对这些复杂疾病的认识，并确定和测试这些危及生命和改变生活的疾病的新疗法。

附：

cfDNA

血液中游离的 DNA 简称 cfDNA（circulating free DNA），是指循环血液中的核酸类物质。包括循环血液中细胞内的核酸，游离的内源性脱氧核糖核酸和外源性 DNA 与 RNA，如真菌血症、细菌血症和病毒血症等病理情形下的血中外源核酸。血液中 cfDNA 在疾病的早期诊断、预后、监测等方面具有重要潜在价值。其具体医学应用大致包括以下三方面：

1、产前诊断

2、免疫性疾病等非肿瘤类疾病的病情分析与疗效观察

3、肿瘤相关分析

cfDNA 的来源：

1、外源的DNA，如病毒、细菌、真菌、，饮食中含有的核酸

2、坏死（适合手术、外伤、器官移植对机体影响的研究）

3、外伤和手术

4、移植器官

5、细胞凋亡

6、细胞焦亡（Pyroptosis）

7、主动地被释放的 DNA

8、核酸的胞外囊泡（extracellular vesicles）运输（癌症以及癌症进程）

9、红细胞细胞核摘除

10、NETosis （适合癌症，外源感染的研究）