現代醫學中,基因檢查已經占據越來越重要的地位。早期臨床基因定序主要把焦點集中在與疾病有單一因果關係的基因檢查。例如如果病人有疑似囊狀纖維化(cystic fibrosis)的病徵,會選擇檢查CFTR 基因來確認疾病病因。而使用的方法主要為sanger 定序法。

 Sanger 定序法在過去30年一直是臨床基因定序的標準檢驗法,此方法基本定序原理並沒有太大改變,但也不斷在自動化與偵測上有長足的進步。然而近年來,次世代定序(NGS)的發展大幅增加了定序的能力,降低單一鹼基定序所需的成本,也讓當前的基因定序檢查不再是受限於基因的大小或多寡。

 多基因檢查:

主要應用多為遺傳疾病的確診。近年來癌症治療也多有藉由多基因檢查來預測效果。由於次世代定序的發展,基因數目已從過去的單一基因到現在大量基因檢查。下表羅列了國際上現有的一些多基因次世代定序組合。

 Table 1 | Clinically available disease-targeted tests 

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 現有的基因目前主要可藉由GeneTests資料庫與Genetic Testing Registry資料庫搜尋。進行多基因定序檢測,優點在於可以藉由定序結果來區辨許多相近病徵的疾病病因,例如色素性視網膜炎(Retinitis Pigmentosa),該疾病可能因不同基因的變異造成類似的病徵。而進行多基因定序檢測可以確定該疾病到底是哪個基因變異造成,從而進行合理的疾病預防與生育規劃。多基因定序檢測,也可讓一些複雜病徵的疾病判斷變得較為簡單。例如心肌症有許多不同的類型,擴張型心肌症(Dilated Cardiomyopathy)、肥厚性心肌症(Hypertrophic Cardiomyopathy)、心律失常型右室心肌病(Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy)。雖然有經驗的心臟學家可以很容易分辨大部分的類型,但是少部分的案例仍然是困難的。而多基因定序檢測可在這方面提供判斷的參考。

 與醫療照護之統合:

在過去,醫療人員通常不會把基因定序作為第一線檢查,往往是在其他檢驗方法無法進行確診時,或是進行家庭生育計畫評估時,才會進行基因檢查。而且醫療人員多半已先有病因上的判斷,並依此對病人進行醫療照護。

 隨著檢查的基因組合越來越多,可以確認許多稀有基因造成的病徵表現,因而改變治療策略。例如肥厚性心肌症( hypertrophic cardiomyopathy ) 常常造成25歲以下病患心臟病致死,法布瑞氏症也同樣會造成心臟壁增厚,因而與肥厚性心肌症很相像。但是如果進行GLA 基因的檢查,可確認是否是法布瑞氏症,而法布瑞氏症是可以以酵素補充治療的疾病。在過去有發現約有2%有疑似肥厚性心肌症狀的病人在GLA基因上有變異但被認為是肥厚性心肌症。如果能夠發現這2%的GLA基因變異病患,就可能可以減緩疾病惡化甚至緩解疾病。

 又如聽力損傷的檢查,傳統的思維會是先進行各種可能性的評估,像是感染性疾病的檢查、內耳的影像學檢查、腎臟超音波檢查、心電圖檢查、甲狀腺賀爾蒙檢查等等。但是現在有越來越多的醫師會考慮直接考慮進行多基因組合檢查,來判斷聽力損傷的致病原因。

 搭配Sanger 定序法:

次世代定序多基因檢查組合在現階段仍有可能會有覆蓋率(Coverage)未能到100%的情形。這樣的狀況通常需要搭配Sanger定序法補足缺漏之處。而由於次世代定序可能會有一些人為錯誤,所以定序結果仍會由Sanger定序法來進行確認。不過隨著次世代定序技術的迅速演進,我們期待未來能夠彌補上述缺陷,讓次世代定序能夠不用再搭配Sanger定序方法。

 重要性不明的變異

在進行多基因定序或其他次世代定序時,會發現許多變異。有些可以從人口基因資料中可得知是否為良性或可能為良性的變異。有些變異則不能確定其重要性,在現階段沒有明顯的證據這些變異與疾病之間有無關聯。一般來說發現這類變異會先在網路資料庫如1000 Genome Project 或Exome Variant Server中找尋相關變異在一般人口上的狀況。又或者實驗室會試著以電腦程式去預測這些變異是否會影響蛋白質生成或是基因剪接(Splicing)。不過這些方法都沒有很好的臨床資料可以確認其信效度,仍需要靠後續的功能性測試實驗去證實該預測。

未來的展望:

隨著定序價格的逐步降低,定序資料量的增加,未來很有可能在新生兒出生時就可得到全基因資訊,並且藉由基因資訊來進行健康管理。目前最大的困難在於有太多的變異不是太稀有,就是只有很小的影響。而要了解這些基因變異需要很多基因與臨床表現型相關的研究資料,而這些資料有賴研究人員分享他們的努力。目前已有的一些臨床表現與基因之相關資料庫有Clin Var 資料庫、The International Collaboration for Clinical Genomics資料庫。另有Establishing a central resource of data from genome sequencing projects,該計畫也對發展大規模的資料分享方法努力著。

 

相關連結:

ClinVar: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar

Establishing a central resource of data from genome sequencing projects (NHGRI): http://www.genome. gov/27549169

GeneTests: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/GeneTests

Genetic Testing Registry (GTR): http://www.ncbi.nlm.nih. gov/gtr

 

Reference:

Rehm HL (2013) Disease-targeted sequencing: a cornerstone in the clinic. Nat Rev Genet 14:295–300

 

 

 

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