外顯子組與疾病

人類全外顯子定序(WES)約佔基因組的1-2%，約230,000 個外顯子 (基因體的蛋白質編碼區域) 組成。我們知道大多數引起基因突變的疾病都位於全外顯子。此種基因測試，可分析和識別約占85%基因組蛋白質編碼區域中已知和潛在的致病單核苷酸變異(SNV)以及小插入和缺失(InDels)。此外，全外顯子定序還可以檢測全基因組雜合性缺失（AOH）。針對這些區域，人類全外顯子定序提供了深入的定序和分析方法來找出基因體變異、生殖細胞突變、體細胞突變和致病機制。其可應用於遺傳疾病相關的變異研究、複雜疾病、癌症研究或族群遺傳學研究。

檢驗程序原理

WES 定序主要分為兩大部分

1. 第一部份為全外顯子的enrichment，透過設計於外顯子上的DNA probe將含有外顯子人類染色體基因片段抓取下來，再透過聚合酶連鎖反應放大這些片段。
2. 第二部份微利用次世代定序分析經由enrichment的DNA片段，並透過生物資訊分析外顯子的變異。

臨床意義

1. 當產前超音波影像檢測到強烈表明胎兒異常是由單基因疾病（SNV或InDel）引起的異常時，需要進行胎兒外顯子定序檢查。建議在三人組檢體（胎兒及父母）進行胎兒外顯子定序檢查，並且通常在染色體微陣列分析(CMA)得出陰性結果後考慮進行。


2. 胎兒外顯子定序組大多數外顯子的高覆蓋率：基於全基因組定序和全外顯子定序分析，幾乎涵蓋了基因組的整個蛋白質編碼區域。


3. 分析所有註釋基因：分析 20,000 多個註釋基因的編碼區，尋找與病患臨床表型相關的致病或可能致病變異。


4. 擴大檢測範圍: 檢測單核苷酸變異 (SNV)、小插入和缺失(InDels)以及5Mb的全基因組雜合性缺失。


5. 服務的報告: 三人組檢體（胎兒及父母）。樣本類型：羊水、血液、唾液、組織和 DNA。從樣本採集到出具報告約4-6星期。患者可以選擇不報告次要發現和致病基因攜帶者狀態。
6. 了解更多: 選擇了解您的體染色體隱性遺傳疾病攜帶者狀態，以及可醫學治療疾病的風險。您還可以將測試升級到全基因組定序(Whole Genome Sequencing)，以全面識別 SNV、InDels、拷貝數變異 (CNV)、結構重排 (SV) 和雜合性缺失 (AOH)。

期待的結果

診斷發現：

• 外顯子組的突變可以解釋患者的健康狀況。


• 告知未來懷孕復發的風險。

次要發現：

• 與患者的醫療狀況無關的發現。


• 可能對嬰兒、家庭或未來懷孕產生重大健康影響。

診斷率：以外顯子定序在未確診胎兒的應用為例：

1. 多系統異常：31%-33%
2. 單獨的迴聲腎臟 (72%)
3. 單獨的骨骼 (53%)
4. 神經肌肉/FADS (37%)
5. 單獨的胼胝體發育不全 (29%)
6. 就診時或之後NT增加並伴隨其他異常 (26%)
7. 單獨的水腫/水腫 (22%)
8. 單獨性心臟異常 (11%)

局性限制

可能存在致病變異，但無法使用目前技術進行表徵。由於技術原因，包括局部序列特徵或密切相關的假基因的存在，某些基因的突變無法被檢測到。此方法無法偵測重複序列和重複擴展的變化。此分析並非旨在檢測結構變異、拷貝數變異、粒線體DNA變異、甲基化異常、動態變異、嵌合/體細胞變異。數據分析和解釋是在測試時透過適當的評估手段進行的。

檢測的基因

1. 產前超音波影像明顯胎兒異常是由單基因疾病起的異常，需要進行外顯子定序檢查。
    
2. 645個臺灣相對常見的遺傳疾病之致病基因： 如下述鏈結
   擴展帶因篩檢 Expanded Carrier Screening(ECS)清單
    

3. ACMG Secondary finding V3.2建議分析的81個基因：如下述鏈結
   (ECS)ACMG次要發現(Secondary Finding)清單

適用對象

1. 胎兒單獨性異常或多器官系統異常
2. 疑似單基因疾病
3. 疾病表現不典型或多種鑑別診斷
4. 病例微陣列晶片或其它基因檢測正常，仍未確定診斷的檢測選擇
5. 懷疑孩子有生長發育遲緩或智能不足問題
6. 有遺傳疾病家族病史

檢測流程

1. 醫療人員解說檢測內容說明
2. 醫師開立全外顯定序(WES)檢測單
3. 簽署同意書並採集檢測者血液或羊水
4. 檢體送至衛福部核定合格檢驗室
5. 萃取全外顯基因定序並針對特定基因進行分析
6. 獲得報告: 約6-8星期由醫師解釋說明報告結果

參考資料

• Next-generation sequencing for constitutional variants in the clinical laboratory, 2021 revision: a technical standard of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) Genet Med 2021; 23:1399–1415; https://doi.org/10.1038/s41436-021-01139-4
• Points to consider in the detection of germline structural variants using next-generation sequencing: A statement of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) Genet Med. 2023; 25:1-19. doi: https://doi.org/10.1016/j.gim.2022.09.017
• The use of fetal exome sequencing in prenatal diagnosis: a points to consider document of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) Genet Med 2020; 22:675–680; https://doi.org/10.1038/s41436- 019-0731-7
• 大安聯合檢驗所：全外顯定序