使用NGS技术寻找遗传疾病的致病基因

    基因组是人类遗传疾病研究的核心。新一代测序（NGS）是一种功能强大的平台，可以同时对数千到数百万个DNA分子进行测序，是一项大规模、平行或深度测序DNA的技术，彻底改变了基因组研究。利用NGS技术，研究者能够快速准确地发现与疾病相关的基因序列和/或结构异常改变，从而确定致病基因和致病变异。目前，NGS技术在遗传疾病研究中的主要技术策略包括外显子组测序、目标区域重测序和全基因组重测序。

基因检测

   外显子组测序是一种基因组分析方法，通过DNA序列捕获或靶向多重扩增技术，对人类基因组外显子区域的DNA进行富集，并进行测序。尽管外显子组测序不能发现基因非编码区中的潜在致病位点，但它仍然是探索单基因遗传病甚至复杂遗传疾病的有效手段之一。其主要原因如下：

   首先，已经被广泛接受将蛋白质编码区域作为研究单基因遗传病的有效途径；其次，已知的孟德尔式疾病的致病变异约有85%位于基因的蛋白质编码区域；第三，罕见变异对蛋白质的功能可能产生重大影响，而氨基酸序列改变属于这一类罕见变异。因此，虽然外显子组仅占人类基因组的不到2%，但目前被认为是寻找单基因遗传病致病变异的理想区域之一。2010年，Science杂志将外显子组测序技术评为年度十大科学突破之一。

    目前主流的外显子组捕获方法包括Illumina公司的Nextera快速捕获外显子试剂盒、Thermo Fisher公司的Ion Ampliseq外显子组试剂盒、Roche NimbleGen公司的SeqCap EZ人类外显子库和Agilent公司的SureSelect外显子靶向序列富集系统。

   目标区域重测序是通过捕获或扩增的方式，富集感兴趣的目标区域或基因，并进行高通量测序。在全基因组测序和外显子组测序成本相对较高的情况下，目标区域重测序提供了一种廉价、高效的选择。

   目标区域重测序的关键技术在于捕获待测区域或基因。目前主要有两种方法：一种是基于杂交的方法，包括基于芯片的杂交捕获和基于液态杂交的捕获，该方法对起始DNA量有较高要求。另一种方法是基于PCR（聚合酶链式反应）的方法。