應用全基因組連鎖分析和外顯子測序在非綜合征耳聾家系中鑒定
DMXL2致病變異
期刊：Genet Med
影響因子：7.710
發表時間：2016
使用服務：Illumina Infinium Human OminiZhongHua-8基因芯片和外顯子組測序
家系連鎖分析則是研究單基因遺傳疾病致病基因/位點的最有效方法。連鎖分析是一種較為傳統的遺傳定位方法，主要觀察發生在家系內的遺傳重組。研究者已利用該方法發現了大量如囊性纖維化、亨廷頓病等單基因疾病的致病基因。連鎖分析依賴家系中所有有信息價值成員的基因型數據。研究者可利用SNP基因分型芯片對家系中患病及正常對照樣本進行基因分型，用基因分型數據進行連鎖分析來定位候選區段，定位后要找到確切的致病變異就需要依賴測序了，后續可利用全外顯子組測序或目標區域捕獲測序檢測候選區段內的致病變異。本文介紹了伯豪客戶近期的一篇使用Illumina Infinium Human OminiZhongHua-8基因芯片和外顯子組測序（該研究中基因芯片和外顯子組測序服務由伯豪生物提供）進行家系連鎖分析和耳聾致病位點篩選的文章。
研究背景
目前已知有超過100多個基因，其所含的致病變異會對聽覺系統造成不同的功能影響，并引起相應的聽力損失。但對非綜合征耳聾而言，依舊有超過50多相關位點的遺傳致病機制還未詳細闡明。本文利用全基因組SNP芯片及全外顯子組測序技術對一非綜合征耳聾家系中的21個樣本進行全基因組連鎖分析，并通過對個別家系樣本進行全外顯子組測序和對所有家系樣本進行Sanger測序來鑒定候選的致病變異。
研究思路
研究結果
全基因組連鎖分析在家系中的10個case及11個control中進行（圖1a），分析得到9.68Mb的致病候選區段，LOD值為4.03（圖1b）。該區段中未發現與綜合征或非綜合征耳聾相關的已知致病基因，因此，該家系聽力喪失的癥狀可能是由一個新基因變異造成。文章隨后對家系中三個患病個體及一個正常對照個體進行了全外顯組測序（平均測序深度>100X）。候選變異需為編碼區的無義變異、錯義變異，位于可變剪切位點的變異和InDel變異，以及人群數據庫中變異頻率小于0.001的變異等，最終分析得到3個候選致病變異。最后，研究人員對家系所有22個樣本，尤其是對II-2樣本進行sanger測序，最終鑒定出唯一一個在家系個體中呈現共分離的變異位點DMXL2:NM_001174116:exon29:c.7250G>A:p.Arg2417His（圖2）。后期的小鼠功能實驗發現DMXL2基因可能對內耳功能有重要作用（圖3）。
圖1 (a)患有常染色體顯性的非綜合征聽力喪失家系圖譜。箭頭所指為先證者，星號標記的個體參與了SNP芯片連鎖分析，三角標記個體（II-1，IV-1，IV-4，IV-6）則后續用來進行全外顯子組測序，下劃線標記個體II-2，則包含了一個關鍵的重組事件。（b）15號染色體連鎖分析的LOD值，當把II-2個體包括后，其最大的LOD值達到了4.33。
圖2（a）變異和參考序列的色譜圖。（b）DMXL2的Arg2417殘基在Homo sapiens, Mus musculus, Bos taurus, Canis lupus, Gallus gallus和Danio rerio中具有保守性。（c）DMXL2蛋白的功能域和p.Arg2417His變異的位置。
圖3小鼠耳蝸中Dmxl2的表達情況。（a）RT-PCR檢測從P1小鼠耳蝸提取總RNA的Dmxl2表達情況。小鼠尾巴的基因組DNA作為陰性對照。（b）免疫染色實驗表明DMXL2在小鼠柯蒂氏器官的螺旋神經節中有表達。（c）免疫染色實驗表明DMXL2在小鼠的毛細胞和螺旋神經節的神經纖維細絲中有表達。
參考文獻
Chen, D.Y., et al., A dominant variant in DMXL2 is linked to nonsyndromic hearing loss. Genet Med, 2016.