技术背景
01
遗传学检测技术的更新迭代不断推动着人类对遗传病的理解，但由于现有技术的局限性，无法识别部分变异或尚未构建部分变异与表型之间的联系，故仍有约半数的遗传病未得到明确诊断。近十余年来，以纳米孔测序和单分子实时测序为代表的三代测序技术，弥补了二代测序的技术盲区，在串联重复序列分析、结构变异、单倍型分析等遗传学检测的各方面展示出其优势。
三代测序技术以长读长、高准确度、无GC偏好性和单分子分辨率的特点，可全面覆盖结构变异、同源重组、重复、假基因等各类变异类型，更适合用于复杂单基因隐性遗传病的携带者筛查与诊断。
图1 三代测序对比二代测序优势示意图
三代测序，即单分子DNA测序，有望弥补NGS的不足， 拥有良好的应用前景。2008年，Helicos公司推出了第一台真正意义上的单分子测序仪，但其高售价及短读长限制了其市场推广和应用。2009 年，太平洋生物科学公司(Pacific Bioscience，PacBio)的 单 分 子 实 时 测 序(single molecular real-time sequencing，SMRT)和牛津纳米孔科技有限公司(Oxford Nanopore Technologies，ONT)的纳米孔测序技术(Nanopore sequencing)推出并相继投入商用。目前，PacBio已经过RS、RSⅡ、Sequel、SequelⅡ平台升级，在通量、成本、测序周期、数据质量等方面逐步优化 。
表1 主流三代测序技术厂商的技术差异比较
临床研究
02
✅ 地中海贫血
全国43家三甲医院成功实施地中海贫血基因图谱(TiGA)计划，已累计对超过十万例样本进行检测，揭示了大量新发现的大片段缺失与结构变异，发表了十余篇临床研究论文。证明该技术能够一次到位，精准检出传统方法无法检测的地贫基因变异。
完成的三代地贫临床回顾性研究及多中心临床前瞻性研究成果分别于2020年5月和2021年7月发表于分子诊断领域权威国际学术期刊Journal of Molecular Diagnostics(IF=5.568)。
✅ 先天性肾上腺皮质增生症
2022年6月，三代CAH（先天性肾上腺皮质增生症）临床回顾性研究成果，发表于检验医学领域权威国际学术期刊Clinical Chemistry(IF=12.167)，这是运用分子诊断技术探索CAH分子机制的一次创新。该研究证明三代CAH检测技术与传统MLPA+Sanger+家系组合分析方法或生化分析方法相比，筛查更全面，检测更准确。
✅ 脊髓性肌萎缩症
2022年6月，三代SMA（脊髓性肌萎缩症）临床回顾性研究成果，发表于分子诊断领域权威国际学术期刊Journal of Molecular Diagnostics（即时IF=5.568）。研究证明，三代SMA检测技术与传统检测方法相比，具有覆盖更全面，检测更精准的特点。
✅ 脆性X综合征
2022年9月，三代FXS（脆性X综合征）临床回顾性研究成果——“Comprehensive analysis of fragile X syndrome: full characterization of the FMR1 locus by long-read sequencing （脆性X综合征的综合分析：长读长测序全面解析FMR1基因变异）”在检验医学领域国际权威学术期刊 Clinical Chemistry (《临床化学》,IF=12.167)在线发表。这是基于三代测序平台开发复杂基因变异疾病诊断新技术的又一次重大突破。
临床应用
03
地中海贫血、CAH、SMA、FXS这四种疾病是表型较为严重的复杂单基因病，其综合发病率不容忽视，但其存在大片段结构变异、复杂重组、假基因、动态突变等特殊变异。针对这些复杂基因变异疾病，NGS仍无法有效解决，通常需要结合Sanger测序、PCR法、MLPA法等进行检测，但传统的检测方法存在一定局限性。
三代地贫
检测范围：一次性实现α、β地贫相关致病性SNV、Indel、缺失型变异、三联体、四联体及融合基因的全面覆盖，助力α、β及α三联体复合β变异等三种类型的重度地贫的精准防控。
适用人群：新生儿基因筛查；孕前或孕早期携带者筛查；地贫临床全面诊断；
三代CAH
检测范围:检测CAH涉及相关基因的SNV/InDel/CNV、拷贝数异常、假基因、基因重排等变异的检测，能够精准区分真假基因。
适用人群：新生儿基因筛查；孕前或孕早期携带者筛查；CAH临床辅助诊断；
三代SMA
检测范围：检测SMN1和SMN2基因全长的拷贝数、SMN1 基因微小变异，提示2+0携带风险。
适用人群：新生儿基因筛查；孕前或孕早期携带者筛查；SMA临床辅助诊断；
三代FXS
检测范围：检测FMR1基因CGG重复数，并可准确识别AGG插入数目与位置，有助于精准评估具有前突变女性的遗传扩增风险。
适用人群：对于具有相关家族史(不明原因的智力障碍、发育迟缓、孤独症、卵巢早衰、迟发性小脑共济失调和震颤)的孕妇；有生育意愿的妇女；对于主动要求检测的女性；
兰卫医学
提供基于三代测序技术的单基因病筛查与诊断
面对临床基因筛查与诊断的需求，兰卫医学提供基于三代测序技术的地中海贫血、CAH、SMA、FXS这四种疾病的全面检测服务，为临床筛查、诊断提供检测、遗传咨询、报告解读的一体化方案。
参考文献
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本文由 市场中心 张敏智 提供
