यूके में न्यूरोलॉजिकल रिपीट एक्सपेंशन डिसऑर्डर के निदान के लिए संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण: एक पूर्वव्यापी नैदानिक ​​​​सटीकता और संभावित नैदानिक ​​​​सत्यापन अध्ययन

अधिक जानकारी के लिए:ali.ma@wecistanche.com

सारांश

पार्श्वभूमि

दोहराए जाने वाले विस्तार विकार 3000 व्यक्तियों में से लगभग 1 को प्रभावित करते हैं और चिकित्सकीय रूप से विषम रोग हैं जो लघु अग्रानुक्रम डीएनए दोहराव के विस्तार के कारण होते हैं। आनुवंशिक परीक्षण अक्सर स्थान-विशिष्ट होता है, जिसके परिणामस्वरूप उन लोगों का निदान होता है जिनके पास असामान्य नैदानिक ​​​​प्रस्तुति है, खासकर बाल रोगियों में पिछले सकारात्मक पारिवारिक इतिहास के बिना। अन्य दुर्लभ आनुवंशिक विकारों के लिए प्रथम-पंक्ति परीक्षण के रूप में संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण का तेजी से उपयोग किया जाता है, और हमारा उद्देश्य रोगियों के निदान में इसके प्रदर्शन का आकलन करना है।न्यूरोलॉजिकलविस्तार विकारों को दोहराएं।

तरीकों

हमने पूर्वव्यापी रूप से से जुड़े सबसे आम दोहराव विस्तार लोकी का पता लगाने के लिए पूरे-जीनोम अनुक्रमण की नैदानिक ​​​​सटीकता का आकलन कियान्यूरोलॉजिकलपरिणाम (AR, ATN1, ATXN1, ATXN2, ATXN3, ATXN7, C9orf72, CACNA1A, DMPK, FMR1, FXN, HTT, और TBP) उन रोगियों से इंग्लैंड में राष्ट्रीय स्वास्थ्य सेवा के भीतर प्राप्त नमूनों का उपयोग करते हैं, जिनके होने का संदेह थान्यूरोलॉजिकलविकार; पिछले पीसीआर परीक्षण के परिणाम संदर्भ मानक के रूप में उपयोग किए गए थे। दोहराए जाने वाले विस्तार का पता लगाने के लिए पूरे-जीनोम अनुक्रमण की नैदानिक ​​​​सटीकता की संभावित रूप से जांच की गई थी, जो कि 2013-17 में ब्रिटेन में 100 000 जीनोम प्रोजेक्ट में भर्ती किए गए आनुवंशिक रूप से परीक्षण किए गए और अनियंत्रित रोगियों की जांच की गई थी, जिन्हें आनुवंशिक होने का संदेह था।न्यूरोलॉजिकलविकार (गतिभंग, न्यूरोपैथी, स्पास्टिक पैरापलेजिया, मनोभ्रंश, मोटर न्यूरॉन रोग के पारिवारिक या शुरुआती रूप,पार्किसोंनियनगतिविकार, बौद्धिक अक्षमता, या स्नायुपेशी विकार)। यदि पूरे-जीनोम अनुक्रमण का उपयोग करके एक दोहराव विस्तार कॉल किया गया था, तो परिणाम की पुष्टि करने के लिए पीसीआर का उपयोग किया गया था।

जाँच - परिणाम

दोहराए जाने वाले विस्तारों का पता लगाने के लिए संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण की नैदानिक ​​​​सटीकता का मूल्यांकन 4 0 4 रोगियों से पहले एनएचएस के भीतर किए गए 793 पीसीआर परीक्षणों के खिलाफ किया गया था। संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण ने 221 विस्तारित एलील में से 215 और 1321 गैर-विस्तारित एलील्स में से 1316 को सही ढंग से वर्गीकृत किया, जिसमें 97·3 प्रतिशत संवेदनशीलता (95 प्रतिशत सीआई 94·2–99·0) और 99·6 प्रतिशत विशिष्टता (99·1–99) दिखाई गई। · 9) पीसीआर परीक्षण के परिणामों की तुलना में 13 रोग-संबंधी लोकी में। 100 000 जीनोम प्रोजेक्ट में 11 631 रोगियों के नमूनों में, पूरे-जीनोम अनुक्रमण ने 81 दोहराव विस्तारों की पहचान की, जिनका पीसीआर द्वारा भी परीक्षण किया गया: 68 की पुष्टि पूर्ण रोगजनक रेंज में दोहराव के विस्तार के रूप में की गई, 11 गैर थे। -पैथोजेनिक मध्यवर्ती विस्तार या क्रमपरिवर्तन, और दो गैर-विस्तारित दोहराव (16 प्रतिशत झूठी खोज दर) थे।

व्याख्या

हमारे अध्ययन में, दोहराव के विस्तार का पता लगाने के लिए पूरे-जीनोम अनुक्रमण ने उच्च संवेदनशीलता और विशिष्टता दिखाई, और इससे इसकी पहचान हुईन्यूरोलॉजिकलपहले से निदान न किए गए रोगियों में विस्तार विकारों को दोहराएं। ये निष्कर्ष उन रोगियों के निदान के लिए नैदानिक ​​प्रयोगशालाओं में संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण के कार्यान्वयन का समर्थन करते हैं जिनके पास aन्यूरोलॉजिकलदोहराव विस्तार विकार के अनुरूप प्रस्तुति।

अनुदान

चिकित्सा अनुसंधान परिषद, स्वास्थ्य और सामाजिक देखभाल विभाग, राष्ट्रीय स्वास्थ्य सेवा इंग्लैंड, राष्ट्रीय स्वास्थ्य अनुसंधान संस्थान, और इलुमिना।

परिचय

दुर्लभ के आनुवंशिक आधार के बारे में हमारी समझ में हालिया प्रगति के बावजूदन्यूरोलॉजिकलविकार, ऐसे विकारों वाले 70 प्रतिशत रोगियों में आनुवंशिक रूप से निदान नहीं किया जाता है। 1-3 आंशिक रूप से, यह जटिल और दोहराव वाले आनुवंशिक रूपों के परीक्षण की तकनीकी चुनौतियों के कारण होता है, जिसमें दोहराए जाने वाले विस्तार शामिल हैं; इस तरह के विस्तार का अनुमान 3000 लोगों में से 1 को प्रभावित करता है (परिशिष्ट पी 1) और 40 से अधिक न्यूरोजेनेटिक विकारों का प्रमुख कारण है, जिसमें हंटिंगटन रोग और नाजुक एक्स सिंड्रोम शामिल हैं। दोहराव विस्तार विकार चिकित्सकीय और आनुवंशिक रूप से विषम हैं, और दोहराव विस्तार विभिन्न बीमारियों से जुड़ा हो सकता है। उदाहरण के लिए, C9orf72 में विस्तार या तो एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस या फ्रंटोटेम्पोरल डिमेंशिया के रूप में पेश कर सकते हैं। अलग-अलग लोकी में बार-बार विस्तार से समान फेनोटाइपिक विशेषताएं भी उत्पन्न हो सकती हैं, जिससे उन्हें चिकित्सकीय रूप से भेद करना मुश्किल हो जाता है: कम से कम दस स्पिनोसेरेबेलर गतिभंग जीन में बार-बार विस्तार वयस्क के रूप में मौजूद होता है। -ऑनसेट गतिभंग, 6 और C9orf72 और AR दोनों मोटर न्यूरॉन रोग का कारण बन सकते हैं। 7,8

दोहराए जाने वाले विस्तार विकार दोहराए जाने वाले लघु अग्रानुक्रम डीएनए अनुक्रमों की संख्या में वृद्धि के कारण होते हैं, और प्रत्येक विकार के लिए रोगजनकता थ्रेसहोल्ड स्थान-विशिष्ट होते हैं। विस्तार का आकार 30 से कम दोहराव (जैसे, CACNA1A में) से लेकर कई हजार दोहराव इकाइयों (जैसे, FMR1, DMPK, C9orf72, और FXN में भिन्न होता है, जो आकार में 5 kb तक बढ़ सकता है)। दोहराए जाने वाले विस्तार आणविक अस्थिरता प्रदर्शित करते हैं, जिससे पीढ़ियों और ऊतकों में दोहराव के आकार (आमतौर पर लंबाई में वृद्धि) में परिवर्तन हो सकता है। इन स्थितियों में, दोहराव की संख्या में वृद्धि अक्सर पहले की शुरुआत और क्रमिक रूप से अधिक गंभीर बीमारी की ओर ले जाती है। पीढ़ियों।4 दोहराव विस्तार विकारों की बाल चिकित्सा शुरुआत विशिष्ट फेनोटाइपिक हस्ताक्षर के बिना मल्टीसिस्टम सिंड्रोम के रूप में पेश कर सकती है, 9 और इन विकारों वाले बच्चों को इसलिए कम होने की संभावना है जब दोहराव विस्तार विकार का पारिवारिक इतिहास मौजूद होने की तुलना में अनुपस्थित है। 10- 12

बार-बार होने वाले विस्तार का प्रयोगशाला मूल्यांकन आमतौर पर पीसीआर-आधारित या दक्षिणी धब्बा विधियों का उपयोग करके संदिग्ध नैदानिक ​​निदान द्वारा निर्देशित एक व्यक्तिगत स्थान के लक्षित आणविक मूल्यांकन तक सीमित है, जो महंगा और समय लेने वाला हो सकता है। इसके अतिरिक्त, इन विकारों की विविध और अतिव्यापी फेनोटाइपिक विशेषताओं के कारण, रोग-संबंधी दोहराव विस्तार लोकी अप्रयुक्त रह सकता है।14

संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण दुर्लभ रोग के रोगियों में एक प्रथम-पंक्ति नैदानिक ​​उपकरण के रूप में उभर रहा है, लेकिन, हाल ही में, दोहराए जाने वाले विस्तार वाले लोकी का आकलन करने की सीमित क्षमता के बारे में सोचा गया था। हालांकि, जैव सूचना विज्ञान में प्रगति ने रोग का पता लगाना संभव बना दिया है। अगली पीढ़ी के अनुक्रमण डेटा से बार-बार होने वाले विस्तार। 17-22 यहां, हम पूर्वव्यापी पीसीआर डेटा का उपयोग करके दोहराव के विस्तार का पता लगाने के लिए एक संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण दृष्टिकोण के नैदानिक ​​​​मूल्यांकन पर रिपोर्ट करते हैं, और 100000 जीनोम परियोजना में रोगियों में इसकी नैदानिक ​​​​सत्यापन करते हैं। एक संदिग्ध तंत्रिका संबंधी विकार था, जिसका पिछले आनुवंशिक परीक्षण से पता नहीं चला था।

तरीकों

अध्ययन डिजाइन और प्रतिभागी

दोहराव के विस्तार का पता लगाने के लिए पूरे-जीनोम अनुक्रमण के इस मूल्यांकन में नैदानिक ​​​​सटीकता और नैदानिक ​​​​सटीकता आकलन दोनों शामिल थे। नैदानिक ​​​​सटीकता का मूल्यांकन उन रोगियों के डेटा का उपयोग करके किया गया था, जिन्हें पहले पीसीआर द्वारा परीक्षण किया गया था, जिन्हें न्यूरोलॉजिकल बीमारी के कारण जाना जाता है। 4 मरीजों की पहचान दो स्रोतों से की गई थी: 100 000 जीनोम प्रोजेक्ट और कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी हॉस्पिटल्स पर आधारित जीनोमिक लैबोरेटरी ( कैम्ब्रिज, यूके)। रोगियों के दोनों सेटों के लिए, नियमित नैदानिक ​​मूल्यांकन के हिस्से के रूप में राष्ट्रीय स्वास्थ्य सेवा (एनएचएस) में प्रयोगशालाओं द्वारा रोगी के नमूनों पर पीसीआर परीक्षण किया गया था: 100000 जीनोम परियोजना में नमूनों के लिए, परियोजना में भर्ती से पहले पीसीआर परीक्षण किए गए थे। यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन अस्पताल न्यूरोजेनेटिक्स प्रयोगशाला (लंदन, यूके); कैम्ब्रिज स्थित जीनोमिक प्रयोगशाला द्वारा परीक्षण किए गए रोगियों से पीसीआर-पुष्टि दोहराने वाले विस्तार के नमूने प्राप्त किए गए थे। प्रयोगशाला रिकॉर्ड सिस्टम के माध्यम से हमारे अध्ययन में शामिल करने के लिए पीसीआर-पॉजिटिव और पीसीआर-नेगेटिव परीक्षण परिणामों के दोहराव विस्तार विकारों की पहचान की गई थी; सभी रोगियों ने नैदानिक ​​सेवा अनुकूलन और सत्यापन के हिस्से के रूप में गुणवत्ता आश्वासन और अनुसंधान और प्रशिक्षण उद्देश्यों के लिए अपने नमूने के उपयोग के लिए लिखित सूचित सहमति दी थी।

प्रत्येक नमूने का संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण दो प्रयोगशालाओं में से एक में किया गया था: जीनोमिक्स इंग्लैंड (Hinxton, UK) 100000 जीनोम परियोजना के नमूनों (n =254) और इलुमिना क्लिनिकल सर्विसेज लेबोरेटरी (ICSL; सैन डिएगो, CA) के लिए। यूएसए) कैम्ब्रिज स्थित जीनोमिक प्रयोगशाला द्वारा प्राप्त नमूनों के लिए (n=150)। कुल मिलाकर, इस डेटासेट का उपयोग अध्ययन के नैदानिक ​​​​सटीकता वाले हिस्से के लिए किया गया था, और इसमें 404 रोगियों के पीसीआर और पूरे-जीनोम अनुक्रमण डेटा शामिल थे, जिसमें 13 लोकी शामिल थे जो सबसे आम न्यूरोलॉजिकल रिपीट विस्तार विकारों का प्रतिनिधित्व करते हैं: 11 लोकी गतिभंग से जुड़े और देर से- ऑनसेट न्यूरोडीजेनेरेटिव डिसऑर्डर (HTT, AR, ATN1, ATXN1, ATXN2, ATXN3, ATXN7, CACNA1A, TBP, C9orf72, और FXN), बौद्धिक अक्षमता (FMR1) से जुड़ा एक स्थान और मायोटोनिक डिस्ट्रोफी (DMPK) से जुड़ा एक स्थान। प्रत्येक स्थान के लिए, पीसीआर परीक्षण डेटा कम से कम एक विस्तारित एलील (परिशिष्ट पी 24) के लिए उपलब्ध थे।

नैदानिक ​​​​सटीकता का मूल्यांकन दोहराव के विस्तार की सहमति की जांच करके किया गया था, जैसा कि पूरे-जीनोम अनुक्रमण के साथ पता चला था, संदिग्ध आनुवंशिक न्यूरोलॉजिकल विकारों वाले रोगियों में पीसीआर पुष्टि के बाद संदिग्ध नैदानिक ​​​​निदान के साथ (गतिभंग, न्यूरोपैथी, स्पास्टिक पैरापलेजिया, मनोभ्रंश के पारिवारिक या शुरुआती रूप। , मोटर न्यूरॉन डिसिस,पार्किसोंनियनआंदोलन विकार, बौद्धिक अक्षमता, या स्नायुपेशी विकार) 2013-17 में 100000 जीनोम परियोजना में भर्ती हुए। 100000 जीनोम प्रोजेक्ट दुर्लभ बीमारियों और कैंसर में पूरी तरह से नैदानिक ​​​​आवश्यकताओं वाले रोगियों में संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण के मूल्य का आकलन करने के लिए यूके का एक कार्यक्रम है। ईस्ट ऑफ इंग्लैंड कैम्ब्रिज साउथ रिसर्च एथिक्स कमेटी (संदर्भ 14 / ईई / 1112) द्वारा 100000 जीनोम प्रोजेक्ट के लिए नैतिक अनुमोदन के बाद, डेटा विश्लेषण और रोगियों को नैदानिक ​​​​निष्कर्षों की वापसी सहित, इन रोगियों को स्वास्थ्य पेशेवरों और शोधकर्ताओं द्वारा भर्ती किया गया था। इंग्लैंड में 13 जीनोमिक मेडिसिन सेंटर और परियोजना में नामांकित थे यदि उन्होंने या उनके अभिभावक ने इस अध्ययन सहित अनुसंधान में उपयोग किए जाने वाले अपने नमूनों और डेटा के लिए लिखित सहमति प्रदान की थी। जांच और, यदि संभव हो, तो परिवार के अन्य सदस्यों को विशिष्ट दुर्लभ रोग स्थितियों (परिशिष्ट पीपी 5–11) के लिए निर्धारित पात्रता मानदंड के अनुसार नामांकित किया गया था। पात्रता मानदंड में संकेत के अनुसार, एनएचएस में मानक-देखभाल आनुवंशिक परीक्षण के बाद मरीजों को 100000 जीनोम परियोजना में भर्ती किया गया था। रोग-विशिष्ट डेटा मॉडल के खिलाफ मानव फेनोटाइपिंग ओन्टोलॉजी (एचपीओ) 23 का उपयोग करके मानकीकृत आधारभूत नैदानिक ​​डेटा दर्ज किया गया था। 24 परीक्षण के लिए जांच के नैदानिक ​​​​संकेत के सापेक्ष परिवार के सदस्यों की बीमारी की स्थिति भी एकत्र की गई थी।

आनुवंशिक रूप से अनियंत्रित बीमारी वाले रोगियों में करणीय दोहराव के विस्तार की पहचान करने के लिए, हमने दोहराए जाने वाले विस्तार रोग के अनुरूप संदिग्ध आनुवंशिक विकारों वाले रोगियों का परीक्षण किया। मरीजों को उनकी बीमारी और एचपीओ शर्तों के आधार पर बार-बार विस्तार से जुड़े विकारों के आधार पर चुना गया था। मरीजों के पूरे-जीनोम अनुक्रमण डेटा से उनकी नैदानिक ​​​​विशेषताओं (परिशिष्ट पी 5) के अनुसार चार अलग-अलग दोहराव विस्तार पैनलों का उपयोग करके दोहराव के विशेष सेटों में विस्तार की खोज के लिए पूछताछ की गई थी। इन पैनलों में शामिल करने के लिए चुने गए दोहराए गए विस्तार सबसे आम तंत्रिका संबंधी रोग हैं जो दोहराए जाने वाले विस्तार लोकी हैं। एक से अधिक पुनरावृत्ति विस्तार विकार के साथ संभावित रूप से संगत नैदानिक ​​​​सुविधाओं वाले मरीजों का परीक्षण कई पैनलों पर किया गया था। यदि पूरे-जीनोम अनुक्रमण का उपयोग करके एक दोहराव विस्तार कॉल किया गया था, तो पीसीआर द्वारा पुष्टिकरण परीक्षण किया गया था।

पुष्टि किए गए दोहराव वाले प्रत्येक रोगी के लिए, स्थानीय चिकित्सक को संभावित नैदानिक ​​​​परिणाम के बारे में सूचित किया गया था, और रोगी की नैदानिक ​​​​सुविधाओं में दोहराव के विस्तार के योगदान का आकलन किया गया था। बार-बार विस्तार के लिए, जिसमें रोगी की नैदानिक ​​विशेषताओं को पूरी तरह या आंशिक रूप से समझाया गया था, स्थानीय मानक प्रक्रियाओं के अनुसार एक नैदानिक ​​रिपोर्ट जारी की गई थी।

प्रक्रियाओं

हमारे अध्ययन के नैदानिक ​​​​सटीकता भाग में उपयोग किए गए एनएचएस ऐतिहासिक नमूनों के लिए, पीसीआर प्रवर्धन और टुकड़ा विश्लेषण का उपयोग करके पहले से दोहराए गए विस्तार का परीक्षण किया गया था। बड़े C9orf72 विस्तार के लिए दक्षिणी सोख्ता का प्रदर्शन किया गया। हमारे अध्ययन के नैदानिक ​​​​सटीकता वाले हिस्से में, 100 000 जीनोम प्रोजेक्ट के रोगियों में पूरे-जीनोम अनुक्रमण द्वारा पाए गए दोहराव के विस्तार का परीक्षण पीसीआर द्वारा एनएचएस आनुवंशिक प्रयोगशालाओं में संग्रहीत नमूनों में किया गया था। अतिरिक्त विवरण, जिसमें प्राइमरी क्रम शामिल हैं, परिशिष्ट में दिए गए हैं (पीपी 2-3, 25-26)।

ट्रूसेक डीएनए पीसीआर-फ्री लाइब्रेरी तैयारी का उपयोग करके पूरे जीनोम अनुक्रमण के लिए डीएनए तैयार किया गया था, और 150 बीपी या 125 बीपी पेयर-एंड सीक्वेंसिंग या तो HiSeq 2000 या HiSeq X प्लेटफॉर्म पर जीनोमिक्स इंग्लैंड के लिए उच्च थ्रूपुट जीनोम सुविधा पर और ICSL में किया गया था। . जीनोम को 35 × (31 × से 37 ×; परिशिष्ट पी 27) की औसत गहराई तक अनुक्रमित किया गया था। एक्सपेंशनहंटर सॉफ्टवेयर पैकेज संस्करण 3.1.2.25,26 का उपयोग करके शॉर्ट-टेंडेम-रिपीट जीनोटाइपिंग का प्रदर्शन किया गया था, संक्षेप में, एक्सपेंशनहंटर एक व्यक्ति से दोनों एलील्स के आकार का अनुमान लगाने के लिए शॉर्ट टेंडेम रिपीट के पूर्वनिर्धारित सेट में अनुक्रमण को पढ़ता है (परिशिष्ट पी 3)।

ExpansionHunter आउटपुट में मूल्यांकन किए गए प्रत्येक स्थान के लिए दोहराने वाले तत्वों की संख्या, समग्र आकार और आत्मविश्वास सीमा का अनुमान शामिल है। एसोसिएशन फॉर मेडिकल पैथोलॉजी और कॉलेज ऑफ अमेरिकन पैथोलॉजिस्ट के दिशानिर्देश उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण वेरिएंट के नियमित मूल्यांकन के दौरान वेरिएंट कॉल के दृश्य निरीक्षण की सलाह देते हैं।27

हालांकि, एकीकृत जीनोमिक्स व्यूअर जैसे सामान्य विज़ुअलाइज़ेशन टूल द्वारा शॉर्ट टेंडेम रिपीट वेरिएंट को पर्याप्त रूप से विज़ुअलाइज़ नहीं किया जा सकता है। 28 प्रत्येक जीनोटाइप कॉल के तहत पूरे जीनोम अनुक्रमण डेटा की जांच करने के लिए, एक ग्राफ़ विज़ुअलाइज़ेशन टूल का उपयोग किया गया था, जो हैप्लोटाइप के प्रत्यक्ष दृश्य और संबंधित रीड पाइलअप को सक्षम करता है। एक्सपेंशनहंटर जीनोटाइप (परिशिष्ट पीपी 3, 15)। पाइलअप ग्राफ का दृश्य निरीक्षण सभी जीनोम अनुक्रमण लघु अग्रानुक्रम दोहराव कॉलों पर किया गया था ताकि यह पुष्टि हो सके कि एलील्स के लिए एक्सपेंशनहंटर भविष्यवाणी पूरी तरह से प्रत्येक रीड में निहित थी (यानी, रिपीट अनुक्रम अनुक्रमण पढ़ने की लंबाई से छोटा था); एक मोनोलेलिक या बायेलिक विस्तार की उपस्थिति की पुष्टि करने के लिए; पुटेटिव झूठी-सकारात्मक कॉल का पता लगाने के लिए; और एफएक्सएन (परिशिष्ट पीपी 4, 16) जैसे द्विवार्षिक दोहराव विस्तार में झूठे-नकारात्मक एलील का पता लगाने के लिए।

एक्सपेंशनहंटर का अनुमान है कि अनुक्रमण का विश्लेषण करके पूरे-जीनोम अनुक्रमण डेटा से आकार दोहराना पढ़ता है कि पूरी तरह या आंशिक रूप से एक छोटा अग्रानुक्रम दोहराव होता है। यदि एक छोटा अग्रानुक्रम दोहराव एलील पढ़ने की लंबाई से छोटा है, तो ExpansionHunter सटीक आकार की भविष्यवाणी करता है; यदि एक छोटा अग्रानुक्रम दोहराव एलील पढ़ने की लंबाई से अधिक लंबा है, तो ExpansionHunter एक CI के भीतर दोहराने के आकार का अनुमान लगाता है, जो कि स्थान अनुक्रम संरचना, अनुक्रमण की गहराई और अनुक्रमण की गुणवत्ता पर निर्भर करता है।

सांख्यिकीय विश्लेषण

यदि एक्सपेंशनहंटर द्वारा अनुमानित आकार समयपूर्व कटऑफ से ऊपर था, या गैर-विस्तारित यदि अनुमानित आकार कटऑफ (परिशिष्ट पी 28) से नीचे था, तो हमने दोहराव को पूरे जीनोम अनुक्रमण द्वारा विस्तारित के रूप में वर्गीकृत किया।

पूरे जीनोम अनुक्रमण दोहराने के विस्तार का पता लगाने के लिए संवेदनशीलता और सीआई की गणना विस्तारित दोहराव के साथ पहले पीसीआर-पुष्टि वाले एलील के बीच विस्तारित दोहराव के साथ एलील्स के अनुपात के रूप में की गई थी। विशिष्टता का अनुमान पीसीआर द्वारा पहले से परीक्षण किए गए गैर-विस्तारित दोहराव के बीच गैर-विस्तारित एलील के अनुपात के रूप में लगाया गया था। सांख्यिकीय सूत्रों का पूरा विवरण परिशिष्ट (पी 1) में दिया गया है।

पूरे जीनोम अनुक्रमण द्वारा दोहराए गए आकार के अनुमानों के साथ पीसीआर द्वारा दोहराए गए आकारों की तुलना करने के लिए, पीसीआर-मात्राबद्ध एलील्स की तुलना एक्सपेंशनहंटर द्वारा सभी 13 शॉर्ट टेंडेम रिपीट लोकी में पढ़ने की लंबाई से कम एलील्स के लिए दोहराए गए आकारों के साथ की गई थी। कॉनकॉर्डेंस की गणना एक्सपेंशनहंटर द्वारा अनुमानित दोहराए गए आकारों के प्रतिशत से की गई थी जो पीसीआर-मात्राबद्ध आकार के साथ समझौते में थे, प्लस या माइनस वन रिपीट की पीसीआर त्रुटि को ध्यान में रखते हुए। सांख्यिकीय विश्लेषण आर सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर संस्करण 3.6.3 का उपयोग करके किया गया था।

फंडिंग स्रोत की भूमिका

अध्ययन डिजाइन, रोगी नामांकन, डेटा संग्रह और अनुक्रमण का नेतृत्व जीनोमिक्स इंग्लैंड के कर्मचारियों और अकादमिक शोधकर्ताओं ने किया था। इलुमिना के कर्मचारियों ने संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण नैदानिक ​​सटीकता अध्ययन के नियोजित घटक के रूप में 150 रोगी नमूनों की अनुक्रमण का प्रदर्शन किया और एक्सपेंशनहंटर विकसित किया। जीनोमिक्स इंग्लैंड के कर्मचारी, अकादमिक शोधकर्ता, और सह-लेखक RTH, ED, और MAE ने जीनोम प्रोजेक्ट में भर्ती किए गए रोगियों में दोहराव के विस्तार का विश्लेषण और व्याख्या की। डेटा की व्याख्या या रिपोर्ट लिखने में फंडिंग स्रोतों की कोई भूमिका नहीं थी।

परिणाम

दोहराने के विस्तार का पता लगाने के लिए पूरे-जीनोम अनुक्रमण की नैदानिक ​​​​सटीकता का मूल्यांकन 793 पीसीआर परीक्षणों के खिलाफ किया गया था जो पहले 4 0 4 रोगियों से एनएचएस के भीतर किए गए थे (64 रोगियों को एक से अधिक दोहराने के लिए परीक्षण किया गया था; आंकड़ा 1)। इन परीक्षणों में से, 183 को एक विस्तारित दोहराव के रूप में वर्गीकृत किया गया था और 610 को पीसीआर द्वारा दोहराए जाने वाले विस्तार के रूप में वर्गीकृत नहीं किया गया था, जो 13 रोग लोकी (परिशिष्ट पीपी 24, 28) में कुल 221 विस्तारित और 1321 गैर-विस्तारित व्यक्तिगत एलील थे। पीसीआर परीक्षण परिणामों (परिशिष्ट पीपी 27, 29) की तुलना में 221 विस्तारित एलील में से 215 और 1321 गैर-विस्तारित एलील में से पूरे-जीनोम अनुक्रमण को सही ढंग से वर्गीकृत किया गया है, जो 97 · 3 प्रतिशत (95 प्रतिशत सीआई 94 · 2–99) की प्रारंभिक संवेदनशीलता दिखा रहा है। ·0) और 99·6 प्रतिशत की विशिष्टता (99·1–99·9; तालिका 1)। पठन की गुणवत्ता के आधार पर सभी कॉलों के दृश्य सुधार के बाद, संवेदनशीलता बढ़कर 99·1 प्रतिशत (96·8–99·9) और विशिष्टता 100 प्रतिशत (99·7–100; आंकड़ा 2ए, तालिका 1) हो गई। विस्तारित एलील के विज़ुअलाइज़ेशन ने एफएक्सएन में झूठे-सकारात्मक परिणामों का पता लगाने और सभी झूठे-नकारात्मक एलील के पुनर्वर्गीकरण को सक्षम किया, जिनमें से केवल एक एलील को बायलॉजिकल विस्तार (परिशिष्ट पीपी 17, 18) के साथ नमूनों में विस्तारित के रूप में सही ढंग से वर्गीकृत किया गया था।

पीसीआर द्वारा 509 पीसीआर परीक्षणों में 945 एलील से पूछताछ करते हुए 13 रिपीट विस्तार लोकी में दोहराव की लंबाई निर्धारित की गई थी। एक्सपेंशनहंटर और पीसीआर के बीच के संबंध, अनुक्रम पढ़ने की लंबाई (यानी, 150 बीपी) से छोटे और बड़े दोहराव के आकार के लिए परिशिष्ट (परिशिष्ट पी 19) में दिखाए गए हैं। पीसीआर और एक्सपेंशनहंटर के बीच 92 · 7 प्रतिशत (902 में से 836) समझौते के साथ, पढ़ने की लंबाई से कम दोहराव के लिए उच्च सहमति देखी गई। ATXN2, ATXN7, CACNA1A, और HTT के लिए ExpansionHunter और PCR के बीच उच्च समरूपता और DMPK या TBP (परिशिष्ट p 30) के लिए कम समरूपता के साथ Locus परिवर्तनशीलता देखी गई। पढ़ने की लंबाई से बड़े एलील्स की लंबाई को ExpansionHunter द्वारा कम करके आंका गया, जिसने DMPK, FMR1 और FXN में कॉल करने की सटीकता को प्रभावित किया (आंकड़ा 2B, परिशिष्ट पीपी 19, 31)।

हालांकि एक्सपेंशनहंटर FMR1, DMPK, C9orf72, और FXN (परिशिष्ट p 29) में बड़े विस्तारित एलील की सही पहचान करने में सक्षम था, लेकिन अनुमानित आकार अनुमान पीसीआर द्वारा प्राप्त किए गए अनुमानों की तुलना में कम होने की प्रवृत्ति थी, क्योंकि रोगजनक सीमा के भीतर दोहराए गए आकार में वृद्धि हुई थी, जिसने प्रभावित किया था DMPK, C9orf72, और FXN में बड़े और छोटे विस्तारों के बीच, या FMR1 में पूर्ण विस्तार और क्रमपरिवर्तन के बीच अंतर करने की क्षमता (परिशिष्ट p 31)। उदाहरण के लिए, FMR1 में 200 से अधिक दोहराव वाले पीसीआर-मूल्यांकन की लंबाई के साथ लोकी और एक पूर्ण उत्परिवर्तन के रूप में वर्गीकृत 92·6 (एसडी 17·8; परिशिष्ट पी 31) के एक्सपेंशनहंटर द्वारा अनुमानित औसत दोहराव आकार था।

पहले से परीक्षण किए गए और आनुवंशिक रूप से अज्ञात रोगियों के निदान को हल करने के लिए पूरे जीनोम अनुक्रमण द्वारा दोहराने के विस्तार का पता लगाने की क्षमता का परीक्षण करने के लिए, हमने 100000 जीनोम प्रोजेक्ट (आंकड़ा 1) में भर्ती एक संदिग्ध आनुवंशिक तंत्रिका संबंधी विकार वाले रोगियों का परीक्षण किया। रोगी की नैदानिक ​​​​विशेषताओं के अनुसार चार अलग-अलग दोहराव विस्तार पैनलों का उपयोग करके पूरे जीनोम अनुक्रमण डेटा का मूल्यांकन किया गया था। चार पैनलों में से प्रत्येक के साथ परीक्षण किए गए रोगियों की संख्या तालिका 2 में दिखाई गई है।

कुल मिलाकर, हमने 1 0 5 रोगियों (तालिका 2, परिशिष्ट पीपी 2 0, 33) के नमूनों में बार-बार होने वाले विस्तार का पता लगाया और उसकी पुष्टि की। इनमें से 81 नमूने पीसीआर द्वारा पुष्टिकरण परीक्षण के लिए उपलब्ध थे, और 68 की पुष्टि पुनरावर्ती विस्तार (0·6 प्रतिशत उपज) के रूप में की गई थी: पैनल ए में 3692 में से 45 (1·2 प्रतिशत), आठ ({ पैनल बी में 2743 में से {18}}·3 प्रतिशत), पैनल सी में 860 के पांच (0·6 प्रतिशत) और पैनल डी में 6731 में से दस (0·1 प्रतिशत) 81 विस्तार कॉलों में से तेरह रोगजनक दोहराव विस्तार (16 प्रतिशत झूठी खोज दर) के रूप में पुष्टि नहीं की गई थी। इनमें से दो ATXN1 और ATXN2 में गैर-विस्तारित एलील थे, चार FMR1 इंटरमीडिएट आकार कॉल (परिशिष्ट p 21) थे, और सात FMR1 क्रमपरिवर्तन थे।

पीसीआर द्वारा पुष्टि किए गए दोहराए गए विस्तार वाले 68 रोगियों के नैदानिक ​​​​विवरण, उनकी नैदानिक ​​​​प्रस्तुतियों सहित, दोहराए गए विस्तार की पहचान, और रोगी की नैदानिक ​​​​सुविधाओं में दोहराने के विस्तार का योगदान तालिका 3 में प्रदान किया गया है; एचपीओ की शर्तें, एक्सपेंशनहंटर द्वारा अनुमानित रिपीट साइज, और क्या डायग्नोस्टिक रिपोर्ट जारी की गई है, परिशिष्ट (पी 33) में सूचीबद्ध हैं।

पैनल ए (तालिका 3, परिशिष्ट पी 22) के साथ परीक्षण किए गए अतिव्यापी नैदानिक ​​​​प्रस्तुतियों की एक विस्तृत विविधता के साथ पेश किए गए रोगियों में विस्तार देखा गया, जिसमें लेवोडोपा उत्तरदायी प्रारंभिक शुरुआत पार्किंसंस रोग और प्रगतिशील अनुमस्तिष्क गतिभंग के इतिहास के साथ एक रोगी में एटीएक्सएन 2 दोहराना विस्तार शामिल है। चारकोट-मैरी-टूथ रोग के साथ नैदानिक ​​​​रूप से निदान किए गए चार रोगियों में , और एआर विस्तार, जिसमें आनुवंशिक रूप से पुष्टि की गई न्यूरोपैथी (यानी, चारकोट-मैरी-टूथ रोग प्रकार 1, रोगी 42; परिशिष्ट पी 33) शामिल है। पिछले नैदानिक ​​निदान की एक विस्तृत श्रृंखला रोगजनक दोहराव विस्तार वाले रोगियों में देखी गई थी।

उदाहरण के लिए, एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस या अन्य मोटर न्यूरॉन रोग वाले सात रोगियों में, एआर (एन=4) और सी9ऑर्फ72 (एन=3) में विस्तार की पहचान की गई थी। संदिग्ध वंशानुगत गतिभंग वाले रोगियों में, हमने लोकी में विस्तार की पहचान की, जिसे भर्ती के समय NHS के भीतर नियमित नैदानिक ​​​​कार्य के भाग के रूप में मूल्यांकन नहीं किया गया था, जिसमें ATN1, ATXN2, ATXN3, ATXN7, CACNA1A, FXN, TBP और HTT शामिल हैं। टेबल तीन)। हमने वैकल्पिक दोहराव विस्तार विकारों के अनुरूप नैदानिक ​​​​सुविधाओं वाले रोगियों में दोहराव के विस्तार का भी पता लगाया, जिसमें प्रारंभिक शुरुआत और पारिवारिक पार्किंसंस रोग (रोगी 24, तालिका 3) में C9orf72 विस्तार और HTT (38 दोहराव) में कम पैठ रेंज में विस्तार को दोहराना शामिल है। दो बहनों में एक आंदोलन विकार, मनोभ्रंश, अवसाद और भाषण कठिनाइयों (44 और 45 रोगियों) के साथ, इन दोहराव विस्तार विकारों द्वारा प्रस्तुत नैदानिक ​​​​चुनौती को रेखांकित करता है।

पैनल बी के साथ परीक्षण किए गए आठ बच्चों में बड़े सीएजी दोहराव विस्तार (आंकड़ा 3) पाए गए, जिनमें से सात ने रोगी की नैदानिक ​​​​विशेषताओं को पूरी तरह से समझाया। छह रोगियों के पास एक सूचनात्मक पारिवारिक इतिहास नहीं था और भर्ती के समय उनके नैदानिक ​​​​मूल्यांकन के हिस्से के रूप में दोहराने के विस्तार परीक्षण की पेशकश नहीं की गई थी (मरीज 48-53; तालिका 3, परिशिष्ट पी 33)। इनमें से दो बच्चों ने बड़े एचटीटी विस्तार (90-100 सीएजी दोहराव) किए। ध्यान दें, एक बच्चे को एक अप्रभावित माता-पिता से दोहराव विरासत में मिला था, जिसमें हंटिंगटन की बीमारी का कोई पारिवारिक इतिहास नहीं था। पारिवारिक परीक्षण जारी है, लेकिन विस्तारित परिवार में एक कम पैठ एलील की पहचान की गई है, यह दर्शाता है कि एक ही पीढ़ी (रोगी 52) में दोहराव का विस्तार 60 से अधिक दोहराने वाली इकाइयों द्वारा किया गया था। लेखन के समय, परिवार में किसी ने भी हंटिंगटन की बीमारी के कोई लक्षण नहीं दिखाए, और माता-पिता के लिए आनुवंशिक परामर्श और परीक्षण जारी है। 5 वर्ष से कम उम्र के दो बच्चों ने ATXN7 में बड़े दोहराव वाले विस्तार किए और जटिल बहु-प्रणाली रोग के साथ प्रस्तुत किया। इनमें से एक बच्चे (रोगी 50) के लिए, उनके माता-पिता ने 100000 जीनोम प्रोजेक्ट में नामांकन के 2 साल बाद चाल की समस्या दिखाई। इसी तरह, बौद्धिक अक्षमता वाली 10 वर्ष की एक लड़की में एटीएक्सएन2 में 99-दोहराव विस्तार पाया गया, इस तथ्य के बावजूद कि माता-पिता दोनों को अप्रभावित के रूप में नामित किया गया था, और मनोभ्रंश से पीड़ित 18 वर्ष की एक लड़की को एक 99- {19}}एटीएन1 में विस्तार दोहराएं (परिशिष्ट पृष्ठ 33)।

डीएमपीके (पैनल सी) में पांच विस्तार का पता चला, जिसमें एक बच्चे और एक मां में मस्कुलर डिस्ट्रॉफी के नैदानिक ​​​​निदान के साथ, दो भाई-बहनों में संदिग्ध डिस्टल मायोपैथी के साथ, और एक किशोर में जन्मजात मायोपैथी (54-58 रोगी) शामिल हैं। FMR1 विस्तार (पैनल डी) नौ लड़कों और एक लड़की में पाया गया था, और फ्रैगाइल एक्स सिंड्रोम का निदान पूरी तरह या आंशिक रूप से प्रस्तुत नैदानिक ​​​​विशेषताओं (मरीजों 59-68) को समझाया गया था।

बहस

विषम और अतिव्यापी नैदानिक ​​​​विशेषताओं और गैर-विशिष्ट नैदानिक ​​​​निष्कर्षों के कारण दोहराए जाने वाले विस्तार विकारों का निदान स्वास्थ्य देखभाल में चुनौतीपूर्ण है, जो उम्र के साथ और प्रत्येक बाद की पीढ़ी में गंभीरता में वृद्धि कर सकता है। बार-बार विस्तार संबंधी विकार विरासत में मिली न्यूरोलॉजिकल बीमारियों के सबसे आम कारणों में से हैं। 4 फिर भी, रोगियों का निदान कम किया जा सकता है, या तो अपर्याप्त आनुवंशिक परीक्षण किया गया है या क्योंकि अभी तक प्रेरक आनुवंशिक वेरिएंट की खोज नहीं की गई है। परीक्षण दृष्टिकोण वर्तमान में खंडित हैं, और रोगियों के पास गलत दोहराव विस्तार स्थान परीक्षण हो सकता है या अन्य न्यूरोलॉजिकल आनुवंशिक विकारों के साथ नैदानिक ​​​​सुविधाओं के ओवरलैप के कारण भिन्न वर्ग के लिए आणविक परीक्षण प्राप्त कर सकते हैं। 30

संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण का उपयोग कई सेटिंग्स में दुर्लभ न्यूरोलॉजिकल विकारों के लिए पहली-पंक्ति नैदानिक ​​​​परीक्षण के रूप में किया गया है, लेकिन पहले यह माना जाता था कि इसमें दोहराव के विस्तार का पता लगाने की क्षमता कम होती है। 16 पूरे-जीनोम से दोहराव के विस्तार की पहचान करने के लिए कई उपकरण विकसित किए गए हैं। अनुसंधान सेटिंग में अनुक्रमण, लेकिन इनमें से कोई भी दृष्टिकोण एकल स्वास्थ्य सेवा में बड़ी संख्या में रोगियों से एकत्र किए गए संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण डेटा पर लागू नहीं किया गया है। हम सबूत पेश करते हैं कि पूरे-जीनोम अनुक्रमण से दोहराव के विस्तार का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया एक एल्गोरिथ्म मज़बूती से सबसे आम बीमारी पैदा करने वाले दोहराव के विस्तार का आकलन कर सकता है और न्यूरोलॉजिकल विकारों वाले रोगियों के एक बड़े समूह में पहले आनुवंशिक रूप से अनियंत्रित मामलों को हल कर सकता है। हमारे परिणामों से संकेत मिलता है कि पूरे-जीनोम अनुक्रमण गैर-विस्तारित और विस्तारित एलील के बीच उच्च संवेदनशीलता और विशिष्टता के साथ 13 रिपीट विस्तार लोकी (जिसे दृश्य निरीक्षण द्वारा और बेहतर बनाया जा सकता है) के बीच अंतर कर सकता है, पढ़ने की लंबाई से छोटे एलील्स के आकार की सटीक गणना कर सकता है , और FMR1, DMPK, FXN और C9orf72 में बड़े विस्तार के आकार को कम करके आंका जा सकता है।

जब सोने के मानक तरीकों का उपयोग करके नैदानिक ​​नैदानिक ​​जीनोमिक प्रयोगशालाओं में पहले प्राप्त सकारात्मक और नकारात्मक परिणामों के खिलाफ पूरे जीनोम अनुक्रमण द्वारा दोहराने के विस्तार का पता लगाया गया था, तो हमें न्यूनतम 97 · 3 प्रतिशत संवेदनशीलता और 99 · 6 प्रतिशत विशिष्टता मिली। इसके अलावा, हमने दिखाया कि रीड पाइलअप के मैनुअल क्यूरेशन द्वारा विशिष्टता और संवेदनशीलता दोनों में सुधार किया जा सकता है, जिससे झूठे-सकारात्मक परिणामों का पता लगाने और बायेलिक विस्तार वाले नमूनों में झूठे-नकारात्मक एलील्स के पुनर्वर्गीकरण को सक्षम किया जा सकता है। FMR1 (पैनल डी) के लिए परीक्षण किए गए 6731 रोगियों में से, 124 कॉलों के विस्तार की भविष्यवाणी की गई थी। हम दृश्य निरीक्षण के माध्यम से संभावित झूठी सकारात्मकता के रूप में 97 को बाहर करने में सक्षम थे। यह इंगित करता है कि 54 में से 1 पूरे जीनोम अनुक्रमण परीक्षणों में एक FMR1 कॉल होगा जिसे संभावित झूठी-सकारात्मक कॉल को त्यागने के लिए नेत्रहीन निरीक्षण करने की आवश्यकता होगी। FMR1 के लिए झूठी-सकारात्मक कॉलों की संख्या को कम करने के लिए ExpansionHunter जीनोटाइपिंग पद्धति में सुधार के लिए कार्य जारी है।

We show that repeat sizing is accurate for repeats smaller than the sequencing read lengths, and therefore that most non-expanded and premutation CAG repeat expansion disorder alleles can be sized accurately. These results are consistent with other studies showing a strong correlation between whole genome sequencing and PCR quantification of repeat lengths smaller than the sequencing read length.19,25,26 Whole genome sequencing expansion detection is limited in its sizing of alleles considerably larger than the read length, such as in Fragile X syndrome. We note that all FMR1 repeats previously classified by PCR as fully expanded (ie, >200 repeats) were classified by whole genome sequencing as permutation (50–200 repeats) in this study. Repeat size estimation for repeats larger than the read length is particularly important for loci in which the length of the repeat correlates with the disease clinical features. This includes DMPK, for which small expansions (50–150 repeats) cause mild myotonic dystrophy type 1 and large expansions (>1000 दोहराव) अधिक गंभीर बीमारी का कारण बनते हैं, और स्पिनोसेरेबेलर गतिभंग प्रकार 36 (NOP56), जिसके लिए 650 दोहराव से बड़े विस्तार को रोगजनक माना जाता है और 15-650 के दोहराव के आकार को मध्यवर्ती और अनिश्चित महत्व के रूप माना जाता है।

40 से अधिक दोहराव विस्तार लोकी की पहचान की गई है; इनमें से कई लोकी हाल ही में पहचाने गए हैं और अब पहले से अस्पष्टीकृत स्थितियों से जुड़े हुए हैं, जिनमें न्यूरोपैथी के साथ अनुमस्तिष्क गतिभंग और वेस्टिबुलर अरेफ्लेक्सिया सिंड्रोम (RFC1) 32 और मायोक्लोनिक मिर्गी (SAMD12) शामिल हैं। 33 सबसे आम न्यूरोलॉजिकल रोग पैदा करने वाले दोहराव विस्तार लोकी थे सकारात्मक और नकारात्मक नियंत्रण नमूनों की उपलब्धता के आधार पर हमारे अध्ययन के लिए चुना गया।

यहां प्रस्तुत निष्कर्ष बताते हैं कि एक्सपेंशनहंटर गैर-विस्तारित और विस्तारित एलील्स को किसी भी दोहराने वाले विस्तार स्थान पर सटीक रूप से वर्गीकृत करने में सक्षम होना चाहिए यदि गैर-विस्तारित एलील पढ़ने की लंबाई (यानी, 150 बीपी) से छोटे हैं। हालांकि अधिकांश रिपीट एक्सपेंशन लोकी में एलील होते हैं जो 150 बीपी से छोटे होते हैं जब कोई भी विस्तारित नहीं होता है, कुछ लोकी जिसके लिए गैर-विस्तारित एलील का आकार 150 बीपी के करीब होता है (उदाहरण के लिए, NOTCH2NLC)34 इस दृष्टिकोण का उपयोग करके जीनोटाइप के लिए अधिक कठिन हो सकता है। लोकी के लिए जहां विस्तारित दोहराव पढ़ने की लंबाई से काफी बड़ा है, संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण रोगजनक विस्तार (जैसे, NOP56,35 RFC120,32) का पता लगा सकता है। बड़े विस्तार को जीनोटाइप करते समय उभरती हुई लंबी-पढ़ने वाली अनुक्रमण प्रौद्योगिकियां पूरक दृष्टिकोण प्रदान कर सकती हैं।36

11 631 जीनोम प्रोजेक्ट में भर्ती किए गए बिना निदान वाले रोगियों में 11 631 में पूरे-जीनोम अनुक्रमण का उपयोग करके दोहराव के विस्तार का आकलन, व्याख्यात्मक निष्कर्षों के साथ 68 रोगियों को प्राप्त किया। मानक देखभाल आनुवंशिक परीक्षण के बाद मरीजों को 100 000 जीनोम परियोजना में भर्ती किया गया था; इसलिए, इस कॉहोर्ट में पहचाने गए दोहराव विस्तार का अनुपात मानक एनएचएस परीक्षण से नैदानिक ​​​​उपज के उत्थान का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें एफएक्सएन या डीएमपीके जैसे दोहराने वाले विस्तार विकारों के लिए स्थान-विशिष्ट परीक्षण शामिल है। ध्यान दें, रोगी की नैदानिक ​​​​विशेषताओं के आधार पर कुछ निदानों पर संदेह नहीं किया गया था, जिसमें छह बाल रोगी शामिल थे जिनके पास दोहराए जाने वाले विस्तार विकार का कोई ज्ञात पारिवारिक इतिहास नहीं था। इस अध्ययन में वर्णित बाल रोगियों में पूरे जीनोम अनुक्रमण द्वारा अनुमानित माध्य दोहराव विस्तार आकार वयस्कों में माध्य से काफी बड़ा है, इस उम्मीद के अनुरूप है कि बड़े विस्तार पहले और अधिक गंभीर शुरुआत से जुड़े हैं, यहां तक ​​​​कि बच्चों में भी। आगे काम करने की आवश्यकता है, लेकिन इस खोज से पता चलता है कि आयु-निर्भर और दोहराए जाने वाले आकार-निर्भरता का आकलन वयस्क-शुरुआत जोखिम एलील्स की पहचान करने के संभावित खतरे को कम करके बाल चिकित्सा निदान का समर्थन कर सकता है, जिससे बच्चों में अवांछित भविष्य कहनेवाला परीक्षण हो सकता है।

हमारे निष्कर्ष पूरे जीनोम अनुक्रमण (परिशिष्ट पी 23) के लिए एक नैदानिक ​​​​नैदानिक ​​​​कार्यप्रवाह की स्थापना को सक्षम करते हैं। हम प्रस्ताव करते हैं कि झूठी सकारात्मकता का पता लगाने के लिए विस्तारित के रूप में वर्गीकृत सभी कॉलों के लिए दृश्य निरीक्षण किया जाता है, और द्विवार्षिक विस्तार के लिए जिसके लिए केवल एक विस्तारित एलील का पता लगाया गया है (उदाहरण के लिए, एफएक्सएन)। हम अनुशंसा करते हैं कि प्रयोगशालाएं आकार अनुमान के पालन के बिना विस्तार की उपस्थिति का आकलन करने के लिए एक्सपेंशनहंटर का उपयोग करें और परीक्षण कार्यप्रवाह के मानक घटक के रूप में पुष्टिकारक पीसीआर परीक्षण करें।

दुर्लभ विरासत में मिली बीमारियों में नैदानिक ​​​​विशेषताओं की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है, जो स्थान-विशिष्ट जीनोमिक परीक्षण को अक्षम, कठिन और महंगी बनाती है। हम सबूत पेश करते हैं कि क्लिनिकल-ग्रेड पूरे जीनोम अनुक्रमण में दुर्लभ न्यूरोलॉजिकल रोगों की एक श्रृंखला का निदान करने की क्षमता होती है, जो आमतौर पर एकल आधार, इंडेल या कॉपी नंबर वेरिएंट के साथ पेश होते हैं, जिन्हें अब विस्तार को दोहराने के लिए बढ़ाया जा सकता है। चूंकि संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण एक एकल परीक्षण प्रदान करता है जो सबसे आम दोहराव विस्तार की पहचान कर सकता है, साथ ही साथ इन स्थितियों से जुड़े जीनों में बिंदु उत्परिवर्तन और प्रतिलिपि संख्या रूपों के परीक्षण को सक्षम बनाता है, यह इन विषम विकारों वाले अधिकांश रोगियों की पहचान करने का अवसर प्रदान करता है। जिनका लोकस-विशिष्ट परीक्षण का उपयोग करके निदान नहीं किया गया है। इन विकारों के लिए उभरते उपचारों के युग में, जल्दी पता लगाना महत्वपूर्ण हो सकता है। 37 ये परिणाम नैदानिक ​​​​नैदानिक ​​​​प्रयोगशालाओं में दोहराव के विस्तार का पता लगाने के लिए पूरे-जीनोम अनुक्रमण के कार्यान्वयन का समर्थन करते हैं, एक दृष्टिकोण जो पहले से ही एनएचएस इंग्लैंड नेशनल जीनोमिक में शामिल किया गया है। परीक्षण निर्देशिका, 38 अनियंत्रित दुर्लभ स्नायविक रोग की जांच के लिए।

संदर्भ

1 एनजीओ केजे, रेक्सच जेई, ली एच, एट अल। अनुमस्तिष्क गतिभंग और संबंधित तंत्रिका संबंधी विकारों में एक्सोम अनुक्रमण के लिए एक नैदानिक ​​​​छत। हम मुतत 2020; 41: 487-501।

2 लिंच डीएस, कौटिस जी, टुकी ए, एट अल। ग्रीस में वंशानुगत स्पास्टिक पैरापलेजिया: अगली पीढ़ी के अनुक्रमण का उपयोग करके पहले से अस्पष्टीकृत आबादी का लक्षण वर्णन। यूर जे हम जेनेट 2016; 24: 857-63।

3 ग्राज़ियोला एफ, गारोन जी, स्ट्रेगैपेड एफ, एट अल। बाल चिकित्सा-शुरुआत आंदोलन विकारों के लिए एक लक्षित अगली पीढ़ी के अनुक्रमण जीन पैनल की नैदानिक ​​​​उपज: एक 3-वर्ष का सहवास अध्ययन। फ्रंट जेनेट 2019; 10: 1026।

4 पॉलसन एच। विस्तार रोग दोहराएं। हैंडब क्लिन न्यूरोल 2018; 147: 105-23।

5 गोस्से एच, एंगेलबोर्ग एस, वैन ब्रोएकहोवन सी, वैन डेर ज़ी जे। सी9ओर्फ72 फ्रंटोटेम्पोरल डिमेंशिया और/या एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस। सिएटल, डब्ल्यूए: वाशिंगटन विश्वविद्यालय, 2015।

6 क्लॉकगेदर टी, मारीओटी सी, पॉलसन एचएल। स्पिनोसेरेबेलर गतिभंग। नेट रेव डिस प्राइमर्स 2019; 5: 24.

7 शक्कोट्टई वीजी, फोगेल बीएल। क्लिनिकल न्यूरोजेनेटिक्स: ऑटोसोमल डोमिनेंट स्पिनोसेरेबेलर गतिभंग। न्यूरोल क्लिन 2013; 31: 987-1007।

8 ला स्पाडा ए। स्पाइनल और बल्बर मस्कुलर एट्रोफी। इन: एडम एमपी, अर्डिंगर एचएच, पैगन आरए, एट अल, एड। जीनसमीक्षा। सिएटल, डब्ल्यूए: वाशिंगटन विश्वविद्यालय, 1999।

9 गौसे जी, नेचुरल एच, टौरेन आर, एट अल। बचपन में शुरुआती शुरुआत के साथ स्पिनोसेरेबेलर गतिभंग टाइप 7 का घातक रूप। आर्क पेडियाट्र 2018; 25: 42-44।

10 Ansorge O, Giunti P, Michalik A, et al। Ataxin-7 एकत्रीकरण और शिशु SCA7 में ubiquitination 180 CAG दोहराव के साथ। एन न्यूरोल 2004; 56: 448-52।

11 रामोकी एमबी, चापेस्की एल, मैकडॉनल्ड्स आरओ, फर्नांडीज एफ, माल्फ्रस एडी। स्पिनोसेरेबेलर गतिभंग टाइप 2 बचपन में संज्ञानात्मक प्रतिगमन के साथ पेश करता है। जे चाइल्ड न्यूरोल 2008; 23: 999-1001।

12 मिशेल एन, लाटौच जीए, नेल्सन बी, फिगुएरो केपी, वॉकर आरएच, सोबरिंग एके। बचपन-शुरुआत स्पिनोसेरेबेलर गतिभंग 3: जीभ डिस्टोनिया एक प्रारंभिक अभिव्यक्ति के रूप में। ट्रेमर अन्य हाइपरकिनेटिक मूव 2019; 13 सितंबर को ऑनलाइन प्रकाशित।

13 बर्ड टीडी। मायोटोनिक डिस्ट्रोफी टाइप 1. इन: एडम एमपी, आर्डिंगर एचएच, पैगन आरए, एट अल, एड। जीनसमीक्षा। सिएटल, डब्ल्यूए: वाशिंगटन विश्वविद्यालय, 2019।

14 Aydin G, Dekomien G, Hoffman S, Gerding WM, Epplen JT, Arning L. SCA8 की आवृत्ति, SCA10, SCA12, SCA36, FXTAS और C9orf72 SCA रोगियों में सबसे सामान्य SCA उपप्रकारों के लिए नकारात्मक विस्तार दोहराते हैं। बीएमसी न्यूरोल 2018; 18:3.

15 टुरो ई, एस्टल डब्ल्यूजे, मेगी के, एट अल। राष्ट्रीय स्वास्थ्य प्रणाली में दुर्लभ बीमारियों वाले रोगियों का संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण। प्रकृति 2020; 583: 96-102।

16 एशले ईए। सटीक दवा की ओर। नेट रेव जेनेट 2016; 17: 507-22।

17 लियू एचवाई, झोउ एल, झेंग माई, एट अल। दुर्लभ बीमारियों वाले अनियंत्रित चीनी परिवारों के सहवास में संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण की नैदानिक ​​​​और नैदानिक ​​​​उपयोगिता। विज्ञान प्रतिनिधि 2019; 9: 19365।

18 मौसावी एन, श्लीज़र-बर्को एस, यानिकी आर, जिमरेक एम। अग्रानुक्रम दोहराव विस्तार के जीनोम-वाइड परिदृश्य की रूपरेखा। न्यूक्लिक एसिड रेस 2019; 47: ई 90।

19 टेंकार्ड आरएम, बेनेट एमएफ, डेगॉर्स्की पी, डेलाटिकी एमबी, लॉकहार्ट पीजे, बहलो एम। शॉर्ट-रीड सीक्वेंसिंग डेटा के साथ अनुक्रमित सहवास में अग्रानुक्रम दोहराव के विस्तार का पता लगाना। एम जे हम जेनेट 2018; 103: 858-73।

20 राफेही एच, स्ज़मुलेविक्ज़ डीजे, बेनेट एमएफ, एट अल। विस्तारित दोहराव की जैव सूचना विज्ञान-आधारित पहचान: RFC1 में एक गैर-संदर्भ पुरानी पेंटामर विस्तार CANVAS का कारण बनता है। एम जे हम जेनेट 2019; 105: 151-65।

21 सकल एएम, अजय एसएस, राजन वी, एट अल। क्लिनिकल जीनोम सीक्वेंसिंग में कॉपी-नंबर वेरिएंट्स: डिप्लॉयमेंट एंड इंटरप्रिटेशन फॉर रेयर एंड अनडायग्नोस्ड डिजीज। जेनेट मेड 2019; 21: 1121–30।

22 ट्रॉस्ट बी, एंगचुआन डब्ल्यू, गुयेन सीएम, एट अल। अग्रानुक्रम डीएनए दोहराव का जीनोम-वाइड डिटेक्शन जो ऑटिज्म में विस्तारित होता है। प्रकृति 2020; 586: 80-86।

23 रॉबिन्सन पीएन, कोहलर एस, बाउर एस, सीलो डी, हॉर्न डी, मुंडलोस एस। द ह्यूमन फेनोटाइप ओन्टोलॉजी: मानव वंशानुगत बीमारी की व्याख्या और विश्लेषण के लिए एक उपकरण। एम जे हम जेनेट 2008; 83: 610-15।

24 जीनोमिक्स इंग्लैंड। दुर्लभ रोग की स्थिति नैदानिक ​​डेटा मॉडल। 2018. https://www.genomicsengland.co.uk/?wpdmdl=5500 (4 अगस्त, 2021 को एक्सेस किया गया)।

25 डोलजेन्को ई, वैन वुग्ट जेजेएफए, शॉ आरजे, एट अल। पीसीआर-मुक्त पूरे-जीनोम अनुक्रम डेटा से लंबे समय तक दोहराने वाले विस्तार का पता लगाना। जीनोम रेस 2017; 27: 1895-903।

26 डोलजेन्को ई, देशपांडे वी, स्लेसिंगर एफ, एट अल। ExpansionHunter: लघु अग्रानुक्रम दोहराने वाले क्षेत्रों में भिन्नता का विश्लेषण करने के लिए एक अनुक्रम-ग्राफ-आधारित उपकरण। जैव सूचना विज्ञान 2019; 35: 4754-56।

27 रॉय एस, कोल्ड्रेन सी, करुणामूर्ति ए, एट अल। अगली पीढ़ी के अनुक्रमण जैव सूचना विज्ञान पाइपलाइनों को मान्य करने के लिए मानक और दिशानिर्देश: एसोसिएशन फॉर मॉलिक्यूलर पैथोलॉजी और कॉलेज ऑफ अमेरिकन पैथोलॉजिस्ट की एक संयुक्त सिफारिश। जे मोल डायग्न 2018; 20: 4-27।

28 रॉबिन्सन जेटी, थोरवाल्ड्सडॉटिर एच, विंकलर डब्ल्यू, एट अल। एकीकृत जीनोमिक्स दर्शक। नेट बायोटेक्नॉल 2011; 29: 24-26।

29 श्नाइडर एसए, वैन डे वॉरेनबर्ग बीपीसी, ह्यूजेस टीडी, एट अल। SCA17 परिवार में हंटिंगटन रोग जैसी प्रस्तुति की फेनोटाइपिक समरूपता। तंत्रिका विज्ञान 2006; 67: 1701–03।

30 श्नाइडर एसए, बर्ड टी। हंटिंगटन की बीमारी, हंटिंगटन की बीमारी समान दिखती है, और सौम्य वंशानुगत कोरिया: नया क्या है? मूव डिसॉर्डर क्लीन प्रैक्टिस 2016; 3: 342-54।

31 बहलो एम, बेनेट एमएफ, डेगॉर्स्की पी, टैंकार्ड आरएम, डेलाटकी एमबी, लॉकहार्ट पीजे। शॉर्ट-रीड नेक्स्ट-जेनरेशन सीक्वेंसिंग के साथ रिपीट एक्सपैंशन का पता लगाने में हालिया प्रगति। F1000Res 2018; 7: 736।

32 कोर्टेस ए, सिमोन आर, सुलिवन आर, एट अल। RFC1 में एक पुराने दोहराव का द्विवार्षिक विस्तार देर से शुरू होने वाले गतिभंग का एक सामान्य कारण है। नेट जेनेट 2019; 51: 649-58।

33 इशिउरा एच, दोई के, मित्सुई जे, एट अल। तीव्र टीटीटीसीए और टीटीटीटीए का विस्तार सौम्य वयस्क पारिवारिक मायोक्लोनिक मिर्गी में दोहराता है। नेट जेनेट 2018; 50: 581-90।

34 इशिउरा एच, शिबाता एस, योशिमुरा जे, एट अल। गैर-कोडिंग सीजीजी न्यूरोनल इंट्रान्यूक्लियर इंक्लूजन डिजीज, ऑकुलोफरीनगोडिस्टल मायोपैथी, और एक अतिव्यापी बीमारी में विस्तार दोहराता है। नेट जेनेट 2019; 51: 1222-32।

35 राफेही एच, ज़्मुलेविक्ज़ डीजे, पोप के, एट अल। शॉर्ट-रीड पूरे-जीनोम अनुक्रमण डेटा का उपयोग करके तीन पीढ़ी के परिवार में स्पिनोसेरेबेलर गतिभंग 36 का तेजी से निदान। मूव डिसॉर्डर 2020; 35: 1675-79।

36 मनटेरे टी, केर्स्टन एस, होइसन ए। मेडिकल जेनेटिक्स में उभरने वाली लंबी-पढ़ने वाली अनुक्रमण। फ्रंट जेनेट 2019; 10: 426।

37 एलरबी एलएम। विस्तार विकार दोहराएं: तंत्र और चिकित्सा विज्ञान। न्यूरोथेरेप्यूटिक्स 2019; 16: 924-27.

38 राष्ट्रीय स्वास्थ्य प्रणाली। राष्ट्रीय जीनोमिक परीक्षण निर्देशिका: दुर्लभ और विरासत में मिली बीमारी के लिए परीक्षण मानदंड। अक्टूबर, 2021।