关键词:
地中海贫血
二代测序
捕获测序
基因突变
拷贝数变异
摘要:
背景与目的地中海贫血是严重威胁人类健康的致死致残的常染色体隐性遗传性血液病。全球约2%的人为地中海贫血基因的携带者,在我国南方高发病地区的人群携带率为3%-24%。地中海贫血是由于珠蛋白基因发生缺陷,导致肽链合成减少或缺失的遗传性溶血性血红蛋白病,根据编码珠蛋白基因肽链合成受到抑制的类型,地中海贫血可分为弘地中海贫血、p-地中海贫血、δ-地中海贫血、Y-地中海贫血、δp-地中海贫血和研6p-地中海贫血等。临床上地中海贫血又分为轻型(地中海贫血携带者),中间型和重型。临床表现出特殊的地中海贫血面容-头颅增大、颧骨突出、眼距增宽、鼻梁低平,根据病情的轻重表现为小细胞低色素,溶血性贫血伴黄疸,疲乏无力,肝脾肿大,不定期或定期输血,水肿胎或过多铁沉积导致心力衰竭致死。成人的血红蛋白主要是两个a类亚基和两个β类亚基珠蛋白形成的四聚体,在血红素的作用下运输氧气。因此地中海贫血可大致分为α地中海贫血和p-地中海贫血,α地中海贫血主要由弘珠蛋白基因缺失引起,中国人中最常见的是SEA、3.7kb和4.2kb这三种缺失类型,在广西地区突变携带率分别为7.84%,4.78%和1.61%。p-地中海贫血主要由p-珠蛋白基因突变引起,中国人中最常见是点突变CD41-42(广西地区占45.2%),CD17(广西地区占24.7%),-28、CD26、IVS-Ⅱ-654和CD71-72这6种突变共占了全部突变类型90%以上。α-珠蛋白基因簇定位于16号染色体16p13.3位点,成人α珠蛋白主要由仅1和眈两个基因编码,p珠蛋白基因簇定位于11号染色体1lp15.5位点,成人p-珠蛋白主要由p基因编码。目前世界上已发现至少300种伽珠蛋白基因变异和200多种p-珠蛋白基因变异,而在中国人群中至少30种(其中17种缺失型和13种非缺失型)α地中海贫血突变和58种(52种点突变和6种缺失型)p-地中海贫血突变。由于地中海贫血属于常染色体隐性遗传病,即夫妻双方都为地中海贫血基因携带者,下一代则有1/4的几率成为地中海贫血的患者。而目前地中海贫血缺乏理想的治疗方法,输血和骨髓移植是目前改善患者生活的方法,但该方法给家庭带来沉重的经济负担,对患者的心里带来严重的影响。想从根源上防止地中海贫血的发生,重要的在于预防有地中海贫血基因缺陷的患儿出生,做好产前大规模人群的筛查和宣传。临床上进行地中海贫血基因的筛查只针对q基因的3种缺失和3种点突变,β基因的17种点突变,远远不能满足对其他变异位点的检测,因此准确诊断地中海贫血的致病突变可以更有效的预防患儿的出生,丰富已有突变数据库的同时为地中海贫血病人的治疗提供新的靶点和研究思路。二代测序技术又称下一代测序技术或深度测序技术,可以一次性对几十万到几百万条DNA分子序列进行测定,其本质为边合成边测序,即通过不同颜色的荧光来标记四种不同的dNTP,通过碱基互补配对原理在DNA聚合酶的作用下,每次添加一种dNTP,结合的碱基就会释放出相应的荧光,最后根据荧光信号对碱基进行识别,一次上机可以产出几百兆到几个太的数据量。与传统的一代测序技术相比二代测序可以一次性对几百几千个样本同时进行测序分析,具有高通量,低成本,高分辨率等优点,靶向捕获测序是利用序列捕获技术将所感兴趣的区域通过芯片杂交的方式抓取下来,通过高度富集度的方式,更直接快捷地获得大批量样本的序列变异信息,相对于全基因组测序更高效更快捷,极大提高了人类基因组疾病相关区域的研究效率,显著降低了研究成本。因此该技术被广泛应用到遗传性疾病检测,肿瘤疾病,药物开发等分析和研究中,该技术还可完美地应用于地中海贫血疾病中未知变异的发掘和解决常规实验室无法检出的的变异。本研究主要采用二代测序结合芯片捕获技术对地中海贫血病人进行测序分析,测序原始数据通过BWA, Samtools, GATK, Annovar等一系列软件的处理,结合Python和Perl等程序对数据作出相应分析,最后可分别得到点突变(SNP),小插入缺失突变(Indel)和拷贝数变异(CNV)等信息,从而对地中海贫血病人变异作出准确的判断。本研究旨在搭建好二代测序数据分析的平台,初步构建地中海贫血疾病相关变异的信息学数据分析流程,建立相关基因的突变谱,为后期地中海贫血病人的变异检测提供基础,也为其他遗传性疾病的诊断和预防提供参考和研究方向。材料与方法1.研究对象收集来自我国南方192例无亲缘关系的地中海贫血样本进行回顾性分析,其中包含93例棚R蛋白基因型正常的p-地中海贫血患者,84例β-珠蛋白基因型正常的α地中海贫血患者和15例α-珠蛋白基因合并p-珠蛋白基因的地中海贫血患者。此项研究通过了我校南方医院医学伦理委员会的批准,所有患者均签订知情同意书。2.血液学参数与基因型检测所有的血液学参数结果均使用自动全细胞计数仪和血红蛋白分