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第二天 |第二届遗传性耳聋临床咨询师培训班干货分享

2016-04-19

2016年4月16日至22日,第二届遗传性耳聋临床咨询师培训班在北京解放军总医院(301医院)耳鼻咽喉研究所隆重开班,第二天的培训主题是遗传学的基础知识,中国医学科学院-北京协和医学院张学教授、复旦大学生殖与发育研究院王红艳教授、南方医科大学基础医学院医学遗传学教研室主任徐湘民教授、复旦大学生命科学学院王磊教授、山东大学附属生殖医院陈子江教授、复旦大学生命科学学院张锋教授、解放军总医院解放军耳鼻咽喉研究所所长王秋菊教授带来了精彩的演讲。

张学:遗传学的基础知识


亲子之间以及子代个体之间性状存在相似性,表明性状可以从亲代传递给子代,这种现象称为遗传。中国医学科学院-北京协和医学院张学教授以《遗传学的基础知识》为第二天的培训课程开篇。

遗传病是由遗传物质改变所导致的疾病,主要分为单基因病、多基因病、染色体病和体细胞遗传病,张学教授通过人类孟德尔遗传对遗传病进行讲解,并详细介绍常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传、X-连锁显性遗传、X-连锁隐性遗传、Y-连锁遗传和线粒体遗传五种遗传方式。

常染色体隐性遗传病的系谱特点为患者双亲为肯定携带者、患者同胞中1/4患病、男女患病机会均等、患者子女一般不发病(非连续传递)、近亲婚配增加子女发病风险,张学教授以中国人典型囊性纤维化为例。

随后,张学教授举例讲解X-连锁显性遗传,X-连锁显性遗传病的系谱特点为女性患者多余男性患者(后者重)、患者双亲中一方患病、交叉遗传——男患者女儿均发病(儿子正常)、交叉遗传——女患者子女1/2发病、一般为连续传递。

关于X-连锁隐性遗传病的系谱特点,张教授指出了五点,“男性患者多余女性,杂合子女性通常不发病(但可异常),男患者通过女儿致使1/2外孙子发病,无父到子遗传,可经女性携带者连续几代传递,相当部分散发病例由新发突变所致。”最后,张教授讲述了一个Y-连锁遗传的中国人耳聋大家系及母系遗传。

徐湘民:孟德尔遗传病的遗传流行病学


在本次学习班中,徐湘民教授为学员讲解了《孟德尔遗传病的遗传流行病学》。a-和b-地中海贫血是世界上最常见的人类单基因病之一,由a/b-珠蛋白基因缺陷导致的常染色体隐性遗传病,全球有3.5亿人为地中海贫血基因携带者,占总人口的2%,我国南方为高发地区,人群携带率为3%-24%。

徐湘民教授介绍了地中海贫血的临床特征,主要表现为小细胞低色素性溶血型贫血 (中、重度)、黄疸、肝脾肿大 (脾大明显)、骨髓扩增、发育迟缓、合并感染、Bart’s 水肿胎(a地贫,宫内或出生后半小时内死亡);中间型b地贫的临床特征主要表现为发病年龄在2岁以后或成年期发病、血红蛋白水平维持在60-100g/L水平 、不需进行常规输血治疗、轻度黄疸、肝脾肿大(脾大明显)、骨髓扩增、合并感染。

广西壮族自治区是我国中海贫血高发地区,徐湘民教授介绍了其研究团队对广西地区地中海贫血的调查,调查时间从2007年10月至2008年5月,样本量来自当地的5789名学生(M:2841 / F: 2948),调查的主要策略为表型与基因型相结合的遗传筛查,最后通过调查总结出了广西地区汉族、壮族、瑶族人群β地贫突变及其构成比等结论。

对于地贫临床表现型与基因型的关系,徐湘民教授总结道,“地贫临床表现型与基因型的关系首先表现在致病基因上,16p13.3 - a-珠蛋白基因突变与a-地贫相关,11p15.5 - b-珠蛋白基因突变与b-地贫相关,其次同类基因型的临床表型具有较大的差异,此外,修饰基因影响了表型的变异。”

徐湘民教授在授课的尾声为学员讲解了地中海贫血携带者筛查及产前诊断流程,其中遗传咨询处在重要的位置。关于地中海贫血遗传咨询的要点,徐教授表示,地中海贫血遗传咨询主要遵循常染色体隐性遗传规律、罕见病例遵循特殊遗传规律(自发突变和显性突变)、表型变异遵循遗传修饰作用规律(a-和b-地复合、b-地贫复合HbF相关SNPs)。

王红艳:多基因遗传病分析


复旦大学生殖与发育研究院王红艳教授做了《多基因遗传病分析》的报告,为学员讲解了多基因遗传的质量性状与数量性状、多基因假说、多基因遗传的特点、多基因遗传疾病、多基因遗传病的研究方法和策略等内容。

王红艳教授表示,单基因遗传的质量性状与数量性状的本质区别表现为以下四点:分布的连续性;由一对等位决定质量性状,由两对或者以上的等位基因决定数量性状;微效基因决定数量性状,不符合孟德尔遗传规律;数量性状一定是符合正态分布。

多基因假说的内容主要包括:数量性状的遗传基础涉及两对以上的基因;决定数量遗传的基因是共显性的;数量性状通过多个微效基因的加性效应,产生表型影响;其中的微效基因遵循孟德尔遗传定律;数量性状不考虑环境因素的作用;数量性状由遗传和环境因素共同作用而产生。

鉴别致病性遗传变异的可能研究策略主要包括利用大型遗传病家系中致病基因或者主效易感基因与患者的共分离;同类散发病例中排他性(非病人群)的重复性疾病特异性突变;通过基因编辑在模式动物中引入致病性突变,患病表型的重现可以印证基因突变的致病作用;细胞水平的功能分析鉴别致病性突变具有一定的局限性。

最后,王红艳教授总结了正向遗传学和逆向遗传学,并介绍了单倍体干细胞的最大优势。单细胞水平的基因操作等同于对精子的直接改造;充分利用干细胞可体外扩增的优势使基因操作和改造后配子细胞(精子)的繁殖得以成功地在体外实现;充分利用cas9/gRNA的基因编辑优势,大大缩短得到改造基因动物后代的时间周期;非常规地实现了在模式动物水平大规模的致病基因筛查。

王磊:耳聋突变基因寻找及功能研究策略


在本次培训中,中国遗传学会遗传咨询分会委员、复旦大学生命科学学院王磊教授做了《耳聋突变基因寻找及功能研究策略》主题报告。王磊教授首先介绍了遗传咨询分会成立的背景,自遗传咨询分会成立以来,成功举办了四届遗传咨询师培训班。遗传咨询是联合人类基因组技术,人类遗传学,为病人开展遗传咨询、基因诊断、遗传病治疗等相关医学服务。“基于出生缺陷、不孕不育及恶性肿瘤的残酷现状,遗传咨询成为了必不可少的环节”,王磊教授表示。

如何认识基因与基因组?无大家系怎么办?王磊教授对此问题进行解答并介绍了连锁分析。连锁分析是基于家系研究的一种方法,是单基因遗传病定位克隆方法的核心,是利用遗传标记在家系中进行分型,再利用数学手段计算遗传标记在家系中是否与疾病发生共分离。

遗传病主要有单基因病、染色体病、多基因病、线粒体遗传病和单细胞遗传病。王磊教授对这五种遗传病的定义和诊断进行解释。遗传病基因诊断主要包括鉴别诊断、携带者检出、症状前诊断和产前诊断,诊断方式主要有直接诊断和间接诊断。直接诊断是检测导致疾病的基因突变,间接诊断是用连锁分析方法,利用基因多态位点跟踪致病基因在家系中的传递。

在本次授课中,王磊教授还重点阐述了遗传性耳聋致病基因的研究现状,讲解了显性遗传策略和隐性遗传策略。显性遗传策略主要为全外显子测序+杂合子连锁分析,隐性遗传策略主要全外显子测序+纯合子(或双杂合),进行功能研究。最后王磊教授介绍了耳聋新基因功能研究策略,主要包括细胞、斑马鱼及鼠的研究,并对应用斑马鱼模式生物的耳聋新基因功能研究进行详细阐述。

陈子江:辅助生殖与产前诊断基因原理及应用


三十多年来,人工生殖技术的发展经历了常规的“试管婴儿”(体外受精和胚胎移植)、卵胞浆内单精子显微注射(ICSI)、胚胎移植前基因(遗传学)诊断,再到囊胚培养、卵子和精子冷冻、卵母细胞体外成熟技术等,这些技术是现代科学的一项重大成就,开创了胚胎研究和生殖控制的新纪元。在本次培训中,陈子江教授以《辅助生殖与产前诊断基因原理及应用》为主题给学员授课。

陈子江教授首先介绍了辅助生殖技术的基础知识。辅助生殖技术(ART)是指通过对精子、卵子或胚胎等的体外操作,帮助不孕不育患者获得妊娠的技术。目前常用ART有人工授精(AI)和体外受精-胚胎移植(IVF-ET)及其衍生技术两大类,其中IVF-ET衍生技术主要包括卵细胞浆内单精子注射、胚胎植入前遗传学诊断和卵母细胞体外成熟,陈子江教授详细阐述了这些技术的原理、适用人群及临床流程。

胚胎植入前遗传学诊断(PGD )发展于IVF/ET基础之上,陈子江教授以此为重点讲解, “PGD避免出生缺陷最有效的途径,可有效地防止遗传性疾病患儿出生,是产前诊断的延伸,是遗传学诊断的又一更有希望的新技术”。2014年,《J Clin Med》杂志上的研究数据显示了51589个PGD周期所对应的适应征,分别为单基因疾病(21%)、非整倍体筛查(58%)、染色体疾病(16%)、性别选择-X连锁疾病(3%)和性别选择-社会因素(2%)。陈子江教授重点阐述了单基因遗传病PGD流程、单基因病PGD的困难及解决方案及PGD单基因病技术原理。

辅助生殖技术推动了我国产前诊断的发展。陈子江教授举例讲解了辅助生殖与产前诊断的联合应用。首先以NIPT非整倍体筛查在辅助生殖中的应用为例,山东大学附属生殖中心对通过辅助生殖技术受孕的单胎及多胎孕妇进行筛查,为NIPT在辅助生殖技术的临床应用提供重要数据基础;其次,陈子江教授通过PGD/FISH-罗氏易位携带者和PGD/aCGH-平衡易位携带者两个病例讲解了PGD-产前诊断在染色体疾病中的应用;最后,以国内首例PGD技术阻断遗传性耳聋的第3代试管婴儿为例阐述了PGD-产前诊断在单基因病中的应用,“PGD是目前唯一可预防耳聋发生的手段”,陈子江教授表示。

张锋:基因组拷贝数变异致病机理及其分析方法


随着技术的进步,基因突变与疾病的关系逐渐为人们所知。复旦大学生命科学学院张锋教授在本次学习班中为学员讲解了基因拷贝数变异致病机理及其分析方法。

正常人类基因组成对存在,即2份拷贝,当基因组片段出现缺失或重复,就导致了基因组片段的拷贝数变异(CNV),而CNV与人类疾病密切相关。经研究发现,CNV可导致多器官发育缺陷、神经发育性疾病和其他人类疾病。多器官发育缺陷包括多发畸形、生长发育迟缓、进行性肌营养不良、先天性心脏病及脊髓性肌萎缩症等,神经发育性疾病主要表现为智力障碍、腓骨肌萎缩症、癫痫、孤独症及精神分裂症等,此外CNV还与男性不育、性发育异常、耳聋、色盲、严重肥胖等疾病相关。

在本次授课中,张锋教授重点讲解了CNV与耳聋的关系。2010年,《AJHG》杂志报道了TJP2基因重复导致渐进性听力损失的案例,《BMC Genomics》和《Clinical Genetics》分别于2014年和2015年揭示了耳聋病人中发现基因的杂合缺失,此外,2014年,研究人员在《Genome Medicine》杂志报道了耳聋病人中发现基因的CNV(缺失和重复)。

“CNV分析已成为临床分子诊断的重要手段”,张锋教授表示。CNV的检测和分析手段主要有比较基因组杂交 (CGH) 芯片技术、SNP芯片、全基因组测序等,CNV定点检测技术主要包括定量PCR、MLPA、AccuCopy、标准PCR(Standard PCR)、断点PCR(Breakpoint PCR)。

张锋教授举例讲解了致病CNV的发现和致病机制。第一个案例为PTLS综合征致病基因RAI1的发现,PTLS综合征是“基因组疾病”研究的典型范例,是一类神经发育性疾病,导致儿童孤独症等症状,人类17号染色体短臂11.2区重复是PTLS综合征主要致病原因;其次,张教授以佩梅病与PLP1 基因重复为例进行讲解;此外,张锋教授还介绍了CNV致病机制的多种模型。

最后,张锋教授讲解了CNV的突变环节与遗传咨询。CNV突变主要发生在卵子/精子形成、生殖细胞系及体细胞,同时举例说明了寡核苷酸aCGH分析(Oligo aCGH analysis)在产前诊断中的缺陷,并对单细胞aCGH技术应用于产前诊断进行展望。

王秋菊:遗传性耳聋的临床遗传咨询与多学科协作


2014年王秋菊教授率先提出了实施中国聋病基因组计划(DGP)的设想,2015年该计划全面落地实施。王秋菊教授长期致力于聋病治疗的研究,在本次培训班中为学员讲解了《遗传性耳聋的临床遗传咨询与多学科协作》。

王秋菊教授从遗传性耳聋的发现与历史渊源讲起,介绍了中国聋病发病总体概况,根据中国出生缺陷报告,我国每年新增3.5万先天性聋儿,新增3-5万迟发性聋儿,“超过60%的耳聋是由遗传因素引起,在儿童中的比例更高”,王秋菊教授说。

遗传性耳聋是指来自父母的遗传物质传递给后代引起的听力损失,父母一方或是双发可以使与子代表型类似的耳聋患者,也可是听力正常的致病基因携带者。“父母传递给后代的是遗传物质,而不是聋病的本身”,王秋菊教授表示。随后,王秋菊教授为学员详细介绍了遗传物质,基因的遗传作用控制着听觉器官的政策发育过程。1986年至今,总共发现了132个基因与遗传性耳聋相关(89非综合征+43综合征)。

遗传咨询是中国聋病基因组计划得以实现的基础。王秋菊教授重点讲述了开展遗传性耳聋的临床咨询。遗传咨询帮助人们理解和适应遗传因素对疾病的作用,减少遗传性疾病的发生,通过对家族史的解释来评估疾病的发生或再发风险率,帮助家庭进行有关疾病的遗传、实验室检测、防治的教育,提供与疾病有关的各种可以求助的渠道及研究方向,辅导促进知情选择和对患疾病及再发风险的认识和接受。

遗传性耳聋的遗传方式,王秋菊教授介绍,“主要表现为非综合征型耳聋和综合征型耳聋”,并总结了5种耳聋遗传方式的特征,同时详细介绍遗传性耳聋的遗传学描述以及举例说明了耳聋的基因型与表型。

中国聋病基因组计划旨在应用新一代测序技术(NGS),针对百种以上耳聋疾病,包括先天性耳聋、迟发性耳聋、听神经病等进行基因组学研究,深度挖掘聋病患者基因型—表型特征,实现聋病的精准防控。王秋菊教授在本次学习班中重点介绍了高通量测序技术全面检测耳聋基因。

遗传性耳聋NGS Panel基因检测对受检者血液等样本提取DNA,采用目标区域捕获与高通量测序技术快速完成对非综合征型与综合征耳聋常见与罕见的致病基因一次性检测。王秋菊教授还谈及开展聋病规模化防控诊治三级预防,主要包括孕前、产前及出生后的预防。孕前以婚前指导为主,利用基因诊断或PGD对耳聋家族史或已育聋儿夫妇进行一级预防;产前主要以筛查为主,通过羊水或绒毛膜穿刺对耳聋家族史或已育聋儿孕妇进行二级预防;出生后主要以早发现早干预为主,通过对新生儿或广泛人群进行听力及基因联合筛查来实现三级预防。

最后,王秋菊教授讲述了他们如何实现我国首例遗传性耳聋PGD的一级预防。在王秋菊教授及陈子江教授等团队的努力下,2015年1月29日,我国首例成功阻断重度遗传性耳聋第三代试管婴儿顺利诞生,首次综合运用PGD、NIPT和NIPD技术成功阻断GJB2基因突变致遗传性耳聋的垂直传递。

掠影:


学员照片

附:第二届遗传性耳聋遗传咨询培训班日程


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