基因檢測有哪些?該做哪種?

原創 椰菜君 椰菜椰 2023-05-14 11:47 發表於美國

本文是對作者既往文章的匯編、修改和完善;內容不構成任何醫療建議,僅代表作者的個人觀點,亦與任何檢測機構無關。

昨天有好幾位傢長問,如果想做基因檢測的話,應該做哪種的呢?這裡把以前的一篇文章修改瞭一下作為回答。

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從一枚單細胞的受精卵開始,一變二,二變四,四變八,八變十六。。。一直變成有幾十萬億個細胞的嬰兒,發育成長,衰老死亡,一二三四,再來一次。這一切,都照著一個寫定的劇本——我們的遺傳信息——在上演。

如同劇本含有很多章節,每個章節含有很多段落,每個段落含有很多句子,句子是構成劇本的基本單位那樣,遺傳信息也由許多個基本單位——基因——所構成。某些句子出瞭錯,演戲就會鬧場;某些基因出瞭錯,人就會得病。做基因檢測,就如核對劇本一樣,要找出遺傳信息裡面,哪裡出瞭錯。

劇本印在薄薄的紙上,按章裝訂成冊;遺傳信息記錄在長長的DNA分子上,“裝訂”——像繞毛線團那樣——成染色體。每個人的所有遺傳信息,都記錄在細胞的23對染色體裡面——其中第1~22對是常染色體,第23對是性染色體。之所以染色體以“對”出現和計算,是因為人類是兩性生殖生物,男女啪啪啪後,通過精子和卵子,各送瞭一套基本一樣但細節略有不同的“劇本”給後代。這兩套“劇本”要一同上演才行。

把DNA鏈放大看,是這個樣子:

DNA鏈非常長,一個人體細胞裡的DNA鏈拉直之後,長達1米。要是把身體每個細胞的DNA鏈拉直接起來,會比旅行者1號飛行的距離還長。但這麼長的DNA鏈,基本組成隻有4種堿基分子,代號分別是A、T、G、C。

這4種堿基鏈接起來,不同的排列順序,就像英語的26個字母可以記載所有的文字一樣,記載瞭所有的遺傳信息。上面這一小段DNA鏈,寫下來就是TCATGACT。我們大致可以認為,如果某一段DNA是負責制造一種蛋白質的話,那這段DNA就是一個基因。 

復習完瞭高中生物知識,現在可以從染色體開始,層層往下,看一看可以做什麼樣的基因檢測,能查出什麼問題。

染色體的個頭其實不小,用光學顯微鏡就能看清楚,可以用類似檢測染色體的數目和形態有沒有異常,這就是核型檢測。

如果染色體數目出現異常,比如說少瞭一對、少瞭一條,那丟失的基因就太多瞭,猶如一套“劇本”丟失瞭整整一章、兩章,那斷然是沒法演下去的。這是最嚴重的基因突變類型,一旦發生,胚胎將會流產,不能存活。不過,由於第23號性染色體比較特殊,以至於即使隻有一條X染色體,胚胎還是可以存活、出生、長大成人的,這就是特納氏綜合征。

少一條染色體固然活不成,但多一條染色體也是不行的,雖不致死,但遺患深遠。最常見的就是唐氏綜合征,即第21號常染色體多瞭一條,因此也叫21三體綜合征。當然,又由於第23號性染色體的特殊性,多一條X染色體,甚至多2條,或者多一條、兩條Y染色體,胚胎不僅可以存活、出生、長大成人,甚至有完全沒有什麼外在癥狀。比如大多數克氏綜合征(XXY)患者,是在檢查妻子不孕原因的時候才發現的。

如果核型檢測發現23對染色體都齊齊整整,此時可以用基因拷貝數檢測來查找染色體是否有結構異常,即有沒有中間丟瞭一段兩段,或者多瞭一段兩段,或是某些片段位置錯瞭。這猶如檢查劇本有沒有漏掉瞭幾張紙,有沒有重復的頁面,或有沒有錯亂的頁碼一樣。

某條染色體缺瞭一塊,通常就意味著丟失瞭一批基因,裡面想要有點兒不重要的東西,不導致什麼嚴重的後果,那簡直是不可能的事情——想想看,演出的時候,演員漏掉瞭幾頁臺詞會是什麼場面。例如,如果一條22號染色體丟失瞭第13.3區這一段,裡面的其它基因倒也罷瞭,但末端的SHANK3基因,可是要緊的東西,缺瞭就會導致Phelan-McDermid綜合征。

缺一塊固然不行,多一塊也可能出問題。還以22號染色體為例,第13.3區要是額外重復瞭一次,有瞭兩個,那SHANK3 基因就會多出一條,同樣會導致智力障礙、自閉行為等癥狀。這猶如演員多次重演同一個情節一樣,除瞭怪誕就是怪誕。

基因拷貝數檢測有好幾種不同的技術,其中目前普遍使用是基因芯片,理論上能覆蓋全基因組,一次可以檢測幾萬、甚至幾十萬個已知的突變位點,但不能發現未知的突變位點。FISH法一次雖然隻能檢測一個或者幾個基因,但能分辨大的缺失或重復片段。MLPA法是對FISH法的改進,不僅大小片段通吃,還可以一次同時檢測幾十個位點,但也不能檢測未知的突變。基因測序法目前也可以用於檢測基因拷貝數,但因為原理上的制約,準確性還需要進一步提高。具體選擇哪種,需要和醫生、檢測機構溝通。

如果基因拷貝數檢測沒有發現問題,那再往下走,排查DNA鏈。

記載遺傳信息的4個“字母”——堿基A、T、G、C——的排列出瞭問題,一樣會導致遺傳“劇本”出錯。由於染色體總共有30億對堿基,還要不斷地復制、被破壞、被修復,DNA出現些錯誤那是不可避免的,但是有些錯誤無傷大雅,有些就後果嚴重。

比如,按照正確的劇本,演員面對著一桌子的全聚德,應該大喊“DUCK!DUCK!”。如果劇本印錯成瞭“DOCK”,那觀眾雖然會覺得有些莫名其妙,但不至於起哄鬧場。但要是印成瞭“FUCK”,鬧場是小事,演出極可能會因為低級趣味而被封殺呢!

又比如,演員面對著神父,本來應該虔誠地說,“God,please forgive me!”,結果劇本印錯成瞭“Dog,please forgive me!”,演員雖不會被雷劈死,觀眾卻一定會笑場的。

適用於核查這種DNA鏈出錯的,就是基因測序瞭。這種檢測像劇本文字勘誤那樣,能找出DNA鏈中任何一個不對頭的堿基。當然,既然是核對,那肯定是有一個“正確的劇本”做參照,不然怎麼知道哪個字是對頭還是不對頭?

具體到基因測序本身,目前有全外顯子測序,還有全基因組測序。前者,可以想象為劇本太長,其中的精華所在——外顯子——都被加黑顯示;如果核對這些精華,沒有發現錯誤,就可以認為整個劇本都是正確的。這樣做的好處,是可以大大降低數據量,提高準確度,當然更重要是降低成本,人人都負擔得起。

缺點呢,當然是精華之外的部分如果出錯,也可能導致劇本沒法上演。比如某處有一個註釋,出錯會導致演員誤解劇本的思想,那就臭大瞭。這時就需要全基因組測序,從頭到尾,每個字,每個標點,每個空格,都核對一遍,務求不放過一個。

全基因組測序是終極武器,理論上可以包辦上面各種檢測方法,但這樣做的代價,就是數據量以幾何級數急速增加。想要數據可靠,成本就會大大增加。更要命的是,分析和解釋全基因組測序獲得的數據,目前還是相當困難,可以說隻對科學研究有一定的價值。

對於譜系患者來說,除瞭上面介紹的這幾種基因檢測方法外,還有一個FRM1基因檢測。該基因的特殊突變會導致脆性X綜合征,在譜系患者中的比例很高,但需要用一種專門的方法來檢測。

總的來說,做基因檢測,本著由宏觀到微觀、先排除重大隱患的原則,可以先做染色體核型檢查,看染色體數目有沒有問題;其次可做基因芯片檢查,看染色體有沒有片段缺失或重復;然後可做全外顯子測序,看蛋白質編碼基因有沒有點突變,有沒有微小的片段缺失/重復。脆性X的FRM1基因檢測,可以和基因芯片放在同一個階段做。

在決定做基因檢測之前,椰菜君要提醒讀者註意:

1、大部分的譜系患者目前找不到明確基因原因。這是因為雖然自閉癥基因研究已經有長足進展,已經發現瞭數以百計的自閉癥高危基因,並且數字還在增加,但同數以萬計的基因數目、浩瀚如星空的基因調控和相互作用比較起來,真是滄海一粟,我們的認識還是非常有限的。

2、從椰菜君瞭解到的情況看,重度患者、有嚴重並發癥的患者,有更大可能查找出基因問題。

3、同醫生充分交流,正確理解基因檢測的用處和局限性。

4、據椰菜君所知,基因檢測公司魚龍混雜,特別是業務代表水平參差不齊,傢長務必多方打探,貨比三傢。

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