新的筛查方法有助于确定儿童罕见遗传病的来源

2020-11-25 34罕见病

新的筛查方法有助于确定儿童罕见遗传病的来源。UT西南大学儿童医学中心研究所(CRI)的科学家们正在使用一种新的方法来确定儿童罕见遗传疾病的原因,并比传统方法更快地确定治疗方案。新方法结合了DNA测序和一种称为代谢组学的化学分析,以确定导致患者代谢途径缺陷的突变基因。

新的筛查方法有助于确定儿童罕见遗传病的来源

CRI教授、UT西南大学儿科教授Ralph DeBerardinis博士说:"我们希望我们的新技术能够提高我们在儿童健康诊所评估的患者中精确定位缺陷基因的速度。"Ralph DeBerardinis博士是儿科遗传学和代谢科的主任,并担任Joel B. Steinberg医学博士儿科教授,也是Sowell家族医学研究学者。他还指导CRI的遗传和代谢疾病项目(GMDP)。

"精确定位突变使我们能够向家庭提供有关疾病及其对其他家庭成员的风险的有用信息。在某些情况下,这些信息要么指向现有的疗法,要么帮助我们设计新的疗法。"DeBerardinis博士补充道。

研究背景

具有遗传基础的疾病占儿童疾病和死亡率的很大一部分,并导致约25%的儿科住院治疗。这些遗传性疾病的最大子集被称为先天性代谢错误 (IEMs)。虽然单独这些疾病是罕见的,但它们共同影响的儿童数量不成比例,他说。IEMs 是由帮助身体代谢或分解食物中的糖、 蛋白质和脂肪的基因缺陷引起的。有缺陷的新陈代谢可以导致化学失衡,可以导致死亡或永久性残疾的儿童,除非确定和治疗在年轻的时候。

令人鼓舞的是,一旦确定了疾病的遗传基础,许多IEMs是可以通过饮食调整和医学治疗来治疗的。少数IEMs是通过新生儿筛查诊断出来的,但大多数IEMs是在孩子生病后才被诊断出来的。由于这些疾病非常罕见,可能需要几个月甚至几年的时间才能确定正确的诊断,而这个过程往往涉及肌肉或肝脏活检等侵入性程序。

"IEMs传统上很难识别,"DeBerardinis博士说。"这些疾病中的许多疾病都有重叠的症状,所以即使你怀疑是IEM,也往往很难确定问题。已知的IEM有400多种,参与人体代谢的基因有几千个。识别患有IEM的儿童的突变基因 -- -- 特别是一种新的或最近发现的疾病 -- -- 就像大海捞针一样"。

研究内容

新的筛查方法有助于确定儿童罕见遗传病的来源。在今天发表在《细胞报告》上的研究中,研究人员确定了一种罕见的IEM导致大脑发育异常、癫痫发作和严重代谢性酸中毒的基因。为了找到该基因,他们使用了DNA测序和代谢组学的组合,这是一种可以检测血液中数百种小型化学物质的技术。研究人员使用一种称为非靶向代谢组学剖析的技术,将在患者中发现的每种代谢物的水平与健康受试者进行比较。这种技术使研究人员能够检测到血液中代谢物的数量是传统代谢筛查的20倍。这种方法为研究人员提供了患者体内代谢改变的颗粒视图。

然后,研究人员利用先进的DNA测序技术,在近2万个人类基因中寻找突变。接下来,他们将代谢改变列表和突变基因列表结合起来,以确定哪种突变可以解释患者体内存在的代谢差异。

"在DNA研究的同时进行代谢组学研究,使我们有可能比单独的DNA研究更快地确定致病突变,"该研究的主要作者、CRI助理教授、UT西南大学儿科的Min Ni博士说。"在这种情况下,它帮助我们确定患者在一种称为LIPT1的酶中存在基因缺陷。我们能够通过使用来自患者的培养细胞和小鼠模型来证实我们的新筛查技术有效,表明我们在患者身上发现的突变导致了代谢紊乱并阻止了正常发育。"

研究意义

DeBerardinis博士将这一发现归功于GMDP的独特设置。"在儿童健康中心和UT西南大学的支持下,我们的临床小组规模扩大了三倍,并建立了一个研究项目来处理人类基因组学和代谢组学数据。我们的科学家和医生并肩工作,评估患者,了解他们的疾病,发现新的突变,并创造性地思考如何开发更好的治疗方法。在临床上看到患者,使我们的研究保持专注,并确保我们提出的问题是正确的。在过去的五年里,我们发现了新的疾病基因,为家庭提供了准确的诊断信息,并在少数情况下,帮助患者找到了针对其突变的更好的治疗方法。我们对未来几年的学习成果感到非常兴奋。"

引用

UT Southwestern Medical Center. "New screening approach helps identify sources of rare genetic diseases in children." ScienceDaily. ScienceDaily, 30 April 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190430111145.htm.

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