新型高分辨率细胞遗传学分析技术——OGM的临床应用与探索

随着社会经济的发展、人口政策的调整以及人们生育观念与生活方式的改变，生育率水平逐年下降、女性生育年龄不断后延，不孕症已成为困扰许多育龄夫妇的重大生殖疾病之一。根据乔杰院士团队的最新全国生殖健康流行病学调查分析结果显示，2007-2020年间，我国不孕发病率已从12%升至18%。在目前已知造成流产的原因中，遗传物质异常，尤其是染色体异常，是最主要的因素（50%-65%的流产是染色体异常所致）。

辅助生殖技术被认为是治疗不孕症的最有效方法之一。染色体核型分析是辅助生殖遗传检测的常规检查项目，目前所有进行IVF治疗的夫妇都需要在促排卵前筛查，目的是发现由染色体异常导致生育困难的夫妇，这其中主要是染色体结构变异，比如平衡易位（包括相互易位和罗伯逊易位），在全人群中的发生率约1/375，而在不孕不育及复发性流产夫妇中的发生率可高达2-8%。但由于染色体核型分析技术本身分辨率比较低，对一些结构异常检测有困难，例如，涉及染色体区段较小的隐匿性结构变异无法检测，涉及多条染色体的复杂结构变异以及标记染色体难以准确诊断等。

新型高分辨率细胞遗传学分析技术——光学基因组图谱技术（optical genome mapping, OGM）能检测到低至500bp的基因组结构变异。该技术可以利用单个DNA分子荧光酶标记图谱快速生成高分辨率、有序的荧光酶标记图谱，可检测各种类型的基因组结构变异，能一次性检测包含染色体非整倍体、插入、缺失、重复扩增、平衡易位、倒位和复杂结构变异在内的全基因组范围内的结构和数目异常，尤其在平衡性结构变异、隐匿型染色体畸变的检测上有其独特优势，该技术在检测基因组结构变异的方面具有重大应用价值，弥补了染色体芯片（CMA）、染色体核型（karotyping）、荧光原位杂交（FISH）及短读长测序技术的盲区，目前已经有很多的临床应用研究发表。

近期，医学遗传学经典期刊Journal of Medical Genetics（Q1区，IF=5.941）在线发表的复旦大学附属妇产科医院集爱中心一项研究成果，该研究的实验部分由上海韦翰斯生物协助。该研究通过对多种结构变异检测技术在隐匿性平衡染色体重排（Balanced Chromosomal Rearrangements, BCRs）的检测比较，揭示了高分辨率光学基因组图谱（optical genome mapping, OGM）在隐匿性染色体重排变异检测中具有独特优势，并推荐可以将OGM作为一种新的检测隐匿性BCRs的临床一线手段。

免疫学经典期刊Journal of Clinical Immunology（Q1区，IF=8.5）在线刊发的复旦大学附属儿科医院临床免疫/过敏科一项研究成果，上海韦翰斯生物提供OGM检测和断点验证服务，韦翰斯生物CTO杨敬敏博士作为本文共同第一作者。

本研究对一例临床确诊肉芽肿，全外显子组测序(whole exome sequencing,WES)只找到一个NCF2杂合致病变异（来自母亲）的先证者进行光学基因组图谱（optical genome mapping, OGM）检测，发现一个～1500bp NCF2杂合缺失致病结构变异，经Long-range PCR、二代测序和Sanger测序，明确了该结构变异（来自父亲）。本研究结果证明了OGM对 >500bp 插入/缺失型结构变异和杂合型变异的高分辨率检测能力，推荐作为疑难肉芽肿案例基因结构变异检测的一线检测手段。

①对于复杂的结构变异（复杂重排、基因/外显子水平）具有非常独特的优势，可以精准地诊断；

②对于临床上高度怀疑为遗传疾病或遗传综合征的患者，且其他检测均为阴性的情况下，可以考虑OGM检测是否存在可能致病的结构变异；

③整体上OGM在细胞遗传学领域检测能力相对优于其他技术，在生殖遗传中具有一定的应用潜力；

④对诊断隐匿性相互易位等结构变异具有较突出的优势，可能会成为临床上核型分析技术的有力补充（核型分析技术的盲区），成为临床医生的一个重要工具；

⑤基因组学、转录组学、表观遗传学和蛋白质组学四大方向的科研合作，韦翰斯生物面向各类教育研究和医疗机构提供遗传病方向的科研合作

产前遗传检测中，临床实际中羊水的采集量非常有限，目前的技术要求，需要150万的羊水细胞（约30ml羊水）才能符合检测要求。据悉，OGM在产前遗传检测的临床研究实践中， OGM检测所需要的羊水量从150万降到了50万细胞，该方法目前已稳定并趋近成熟，这极大地提高了OGM在产前应用的可行性。

该研究同时对超过50例符合入组要求的羊水样本进行了OGM、核型及CMA的平行检测。分析结果显示，CMA及核型两种技术检测到的所有变异，OGM的符合率均为100%。此外，OGM还在隐匿性平衡易位/倒位上的检测中有额外收益（约为3.6%）。OGM技术在产前检测中的效能值得进一步研究探讨。

韦翰斯生物多年深耕遗传病基因检测，上海市遗传病基因检测与出生缺陷三级防控专业技术服务平台，旗下拥有独立第三方医学检验实验室，拥有遗传病方向各类检测平台，一代测序、二代测序、Bionano（结构变异）、QPCR等，可以为遗传病检测及科研提供各类完整的解决方案。