其他
提高诊断率，测序数据也要“回头看”
吴南†‡§‖*，闫子慧†‡
†中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科；‡骨骼畸形遗传学研究北京市重点实验室；§中国医学科学院骨科研究中心；‖ Department of Molecular and Human Genetics, Baylor College of Medicine, Houston, TX, USA
*通讯作者
6月20日，《新英格兰医学杂志》（NEJM）发表通讯（Correspondence） 《临床外显子组测序数据重分析》（Reanalysis of Clinical Exome Sequencing Data）一文，指出对大约6年前最初分析的临床外显子测序数据进行重分析（reanalysis），几乎可以使诊断率增加一倍[1]。然而，诊断率的增加也会带来潜在的问题。
在此，《NEJM医学前沿》特邀该文作者之一、北京协和医院吴南医生撰文，解读这项研究。
孟德尔疾病（即单基因遗传病）临床外显子组测序的诊断率约为25%，但有多少未诊断患者虽携带致病突变，在初次分析时却未被识别，目前仍不清楚。
我们发现有几个原因可能导致外显子组中的致病突变未被识别。首先，从短序列中检测和注释突变的方法不完美；其次，临床外显子组测序数据的解读是基于患者临床表型，如果重要表型未被记录或临床尚未出现，会降低突变的致病性评分；再者，人们对于基因突变和基因功能的认识仍不完整。
因此，随着知识、信息的增加，以及检测工具、数据库的改进，我们需要定期重新分析外显子组测序数据，以提高疾病的分子诊断率[2-3]。
然而，人工手动分析临床外显子组测序数据通常需要花费专家大量的时间，这不仅降低重分析的效率，难以大规模持续性进行重分析，也会在一定程度上引入潜在的变异性和偏倚。因此，我们开发了一套半自动分析流程，以期能够尽量高效且准确地对临床外显子测序数据进行重分析。
“半自动”重分析靠谱吗？如何平衡诊断率和效率
我们对两个仅包含先证者的队列进行了重分析，其中队列1包含我们在2011和2012年间收取的250例病例数据[4]，队列2包含我们在2012和2013年间收取的2000例病例数据[5]。
对于队列1，通过人工手动重分析，该队列的分子诊断率由原来的24.8%提高至46.8%（图1. A）。同时，我们使用这套半自动重分析流程进行分析，与人工手动分析的结果相比，该流程可达到92.9%的诊断灵敏度，并且在5年期间的年度再分析模型下维持可控的工作量。
对于队列2，因其大样本量带来的大工作量，我们未选择人工手动重新分析，而是直接应用半自动分析流程进行分析。结果表明，该队列的诊断率由25.2%提高至36.7%（图1. B）。
两个队列最终整体诊断率的不同（46.8% vs. 36.7%），潜在原因包括患孟德尔病的样本比率不同，以及人工分析/半自动分析敏感度。在两个队列中，多分子诊断患者的数量从25个增加到48个，这也说明了持续的基因组分析对检测临床混合表型的重要性。
那么，究竟是什么因素造成了队列诊断率的大幅提升呢？通过本研究发现，最主要的原因是疾病遗传背景知识的快速增加和突变检测方式的不断发展，这其中包括新发现的疾病基因、已知疾病基因的突变重分类、致病性拷贝数变异的鉴定，以及先前遗漏的遗传因素的阳性鉴定等。其中，新基因的发现在两个队列中均占有绝对优势比重（在队列1中占比75%，在队列2中占比64%）。除此之外，还有先证者家系亲属的分析、临床经验的增加、其他表型的出现等。
图1. 两组不同的队列前后进行外显子组分析，分子诊断率的差异（来源：N Engl J Med 2019;380:2478-80）
测序数据重分析的潜在问题？请听医生和患者的反馈
临床测序数据分析的最终目的，是帮助和指导医生对患者疾病进行诊断和治疗，但在临床实践中，由于初始报告和更新报告之间存在时间间隔以及将报告发送给谁的不确定性，整个沟通和咨询过程复杂且困难。因此，临床医生和患者均需不断学习并理解分子遗传对疾病解释的不断发展性。
我们向队列1中64名患者的共计55名医生发送了一份调查报告，收到了23名医生（42%）对42名患者（66%）随访数据的回复（这64名患者均通过重新分析得到了新的分子诊断结果）。结果显示，其中10名医生希望参与患者诊治的所有医生均被告知重分析的结果，另外13名医生表示希望仅通知开具原始分析或重新分析处方的那些医生。同时，这些受访者表示，他们的患者中约有30人接受了更新结果的遗传咨询，这30人中大约一半（17人）因新结果而改变了临床治疗管理。
这些研究结果表明，定期、经济有效的重分析可能使患者及其家属和医生受益，但需要指出的是，我们的研究并非旨在衡量干预的临床益处。
总的来说，基于一个有效的重分析流程，对未诊断的病例进行详细的重分析，补充来自其家系成员的测序数据，可以提高疾病的分子诊断率。反过来，这些研究可以为改进临床治疗方法提供基础。
因此，外显子组测序的“阴性”诊断结果并不意味着疾病病因不在已经产生的数据之内。对于怀疑患有孟德尔疾病的患者，即使没有发现患者新的表型，医生也应定期要求临床实验室重新评估外显子组数据。
作者介绍
吴南，医学博士，国家优秀青年科学基金获得者。现为北京协和医院骨科医生、青年工作部部长，美国贝勒医学院分子和人类遗传学系助理教授。对脊柱畸形遗传学特点有深入研究，其组织建立的系统解析脊柱侧凸及相关合并症（www.discostudy.org）国际多中心协作组为全面揭示世界范围内脊柱畸形及相关疾病的遗传学病因及机制、实现脊柱畸形的精准诊疗打下坚实基础。在NEJM、Nature Genetics等SCI杂志发表论文50余篇。主持10余项科研项目。现任中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病学组全国青年委员、中华医学会骨科学分会创新与转化学组青年委员等。获北京市优秀青年人才和赵以甦骨科基础研究奖特等奖等荣誉。
欢迎来稿
如果你
关注科研进展，熟谙临床医学
洞察内涵规律，志在传播交流
我们期待
你将NEJM的医学之美，讲与我听
submission@nejmqianyan.cn
参考文献
[1] Liu PF, Meng LY, Normand EA, et al. Reanalysis of clinical exome sequencing data. N Engl J Med 2019;380:2478-80.
[2] Wenger AM, Guturu H, Bernstein JA, Bejerano G. Systematic reanalysis of clinical exome data yields additional diagnoses: implications for providers. Genet Med 2017;19:209-14.
[3] Eldomery MK, Coban-Akdemir Z, Harel T, et al. Lessons learned from additional research analyses of unsolved clinical exome cases. Genome Med 2017;9:26.
[4] Yang Y, Muzny DM, Reid JG, et al. Clinical whole-exome sequencing for the diagnosis of mendelian disorders. N Engl J Med 2013;369:1502-11.
[5] Yang Y, Muzny DM, Xia F, et al. Molecular findings among patients referred for clinical whole- exome sequencing. JAMA 2014;312:1870-9.
版权信息
本文由《NEJM医学前沿》编辑部负责翻译、编写或约稿。对于源自NEJM集团旗下英文产品的翻译和编写文章，内容请以英文原版为准。中译全文以及所含图表等，由马萨诸塞州医学会NEJM集团独家授权。如需转载，请联系nejmqianyan@nejmqianyan.cn。未经授权的翻译是侵权行为，版权方保留追究法律责任的权利。