高通量測序(high-throughput sequencing, HTS)即下一代測序(next generation sequencing, NGS),又稱為大規模平行測序(massively parallel sequencing, MPS)。相較于傳統測序技術,高通量測序單堿基檢測成本較低、速度較快、一次可檢測大量靶基因,因而廣泛應用于染色體非整倍體無創產前篩查、腫瘤靶向治療基因突變檢測、遺傳性腫瘤檢測、遺傳病及罕見病檢測、病原微生物及宏基因組檢測、胚胎植入前遺傳學篩查和胚胎植入前遺傳學診斷等領域。
由北京市臨床檢驗中心、北京醫學會檢驗醫學分會、首都醫科大學臨床檢驗診斷學系、北京市醫學檢驗質量控制和改進中心牽頭起草的于2019年11月19日在《中華醫學雜志》刊出的《高通量測序技術臨床檢驗規范化應用北京專家共識(第一版通用部分)》【1】之后,又一篇專門針對遺傳病的《高通量測序技術臨床規范化應用北京專家共識(第一版遺傳病部分)》【2】于2020年3月10日正式見刊于《中華醫學雜志》。該共識闡述了高通量測序在遺傳病領域臨床檢測規范化應用的基本原則,應用NGS技術進行遺傳變異檢測的實驗室可按照本共識進行實驗室的總體設計、檢測方法的設計和性能確認、遺傳變異解讀及結果報告、質量保證和遺傳咨詢,最大可能地為臨床提供準確可靠的遺傳變異檢測結果。該共識對于今后高通量測序應用于遺傳病的臨床檢測具有較高的指導意義。
安塞斯醫學部馬懿老師、生信部曹彥東老師受邀積極參與了該共識的執筆撰寫工作。安塞斯作為行業內的高新技術企業受邀參與此次共識撰寫,表明了業界對安塞斯檢測、質控能力、數據解讀及遺傳咨詢能力的高度肯定和權威認可。
該共識重點強調了基于通用共識的基礎、更適應于遺傳病特點的高通量測序技術臨床規范化應用特點,而對于與通用共識一致的部分不再予以贅述。最后,需注意的是在臨床應用中,NGS檢測結果還應充分結合家族史、疾病表型和其他輔助檢查結果,綜合評估后做出臨床決策。另外,鑒于NGS技術在遺傳病臨床應用領域的迅速發展,該共識將適時修訂,以適應臨床規范化應用的需求【2】。
共識主要內容包括:
共識1
開展遺傳病NGS檢測的實驗室應根據其所采用的測序平臺、建庫技術流程以及是否有多項目檢測進行適當的實驗室分區設計,如實驗室同時進行腫瘤體細胞突變NGS檢測,則“濕實驗”的核酸提取及建庫過程相關區域不宜與之混用。應配備“濕實驗”和“干實驗”流程研發、變異解讀和遺傳咨詢人員,生物信息學分析人員應為一個具有醫學或遺傳學背景的團隊,負責建立生物信息分析流程并對其進行性能確認,以及與IT人員一起合作建立相關疾病變異和表型實驗室內部數據庫;變異解讀人員應具有醫學、遺傳學和分子生物學專業知識,并能在臨床背景下對遺傳變異結果給予相應解釋;遺傳咨詢人員應具有醫學背景和遺傳學知識,熟悉相關領域遺傳咨詢的概念和方法。實驗室負責人應清晰了解所開展的遺傳變異NGS檢測項目及其質量保證關鍵環節。所有人員均應隨相應研究進展及時更新知識。
共識2
遺傳病NGS檢測實驗室所開展的檢測項目臨床預期用途通常應為先證者確認診斷、懷疑患有遺傳病的患者的輔助診斷、宮內胎兒表型提示遺傳病但染色體核型分析未發現異常的產前診斷、或育齡夫婦的孕前遺傳病攜帶者篩查(一般限于早發的嚴重致殘致死的人群攜帶率較高的隱性遺傳病)等,實驗室應根據預設的上述臨床預期用途選擇合適的NGS檢測方法,如靶向測序、WES和WGS等。
共識3
開展遺傳病NGS檢測的實驗室應根據預設的臨床預期用途決定將哪些基因納入擬檢測的靶基因,當預期用途為諸如產前診斷和攜帶者篩查的預測性檢測時,則只能納入與疾病有明確相關性的基因。可采用ClinGen發布的基因臨床有效性管理標準操作程序,利用遺傳學和實驗證據評估基因的臨床有效性,并定期對證據進行系統性回顧,以尋找是否出現新的證據支持。如直接采用WES檢測,則需要盡可能覆蓋已知疾病相關基因的所有外顯子。目前不同來源的WES捕獲試劑,其對外顯子區域的捕獲能力有所不同,實驗室需清楚這些差異并在性能確認中明確捕獲效率和覆蓋度。WGS在遺傳病的基因檢測中亦應用越來越廣,但其仍存在檢測成本高、不能準確測序所有區域及結果解釋與報告難等局限性。因此,實驗室應預先建立基因的臨床有效性和已知基因突變譜臨床檢測應用的一般原則,以便在WES或WGS檢測結果解讀與報告時使用。
共識4
基于NGS的遺傳病檢測方法,在臨床應用之前,需要經過完整的分析性能確認和必要的臨床性能確認,從而確立檢測的分析和臨床性能指標,并最終建立整個流程的SOPs。遺傳病NGS檢測性能確認是基于方法學的性能確認。“干實驗”性能確認需使用已知變異的臨床樣本測序數據,并可使用參考標準品數據集和電子模擬數據集作為補充,通過性能確認分析針對不同變異類型的檢測敏感性、特異性和重復性。分析性能指標包括精密度、準確度、可報告范圍和參考區間、分析敏感性和分析特異性等,嵌合體異常細胞比例或線粒體DNA異質性比例檢測還需確定LOD。臨床有效性和臨床有用性性能指標包括臨床敏感性、臨床特異性、特定人群的陽性和陰性預測值(適用時)等。實驗室應根據預期用途建立不同樣本類型和不同變異類型的分析性能指標。WES或者WGS檢測性能確認中需納入不同遺傳模式樣本及家系樣本。實驗室應在確認過程中建立整個流程各步驟的質量控制指標及參數。還應建立當檢測和分析流程發生改變時進行再次確認的程序及再次確認時應滿足的性能。
共識5
開展遺傳病NGS檢測的實驗室應確定在NGS檢測到的陽性結果用于疾病臨床診斷和管理之前,是否需要使用其他方法如Sanger測序等對其進行確認,并且在何種情況下需對其他家庭成員進行進一步確認。實驗室也可建立不需要進行驗證的變異類型(如SNVs)需要滿足的性能參數和質量參數閾值。但是對于具有檢測技術難度的變異類型(如indels等)是否需要進一步確認檢測仍需慎重考慮。此外,目前通過NGS檢測CNVs的準確性仍存在一些問題,尤其是對于基因內外顯子水平的缺失和重復,因此,對NGS檢出的CNVs應進行驗證確認。
共識6
開展遺傳病NGS檢測的實驗室需基于ACMG指南對遺傳變異進行五級分類解讀,并在正確理解指南各條款的情況下,結合本實驗室具體情況建立解讀流程并制訂可操作性SOPs,保證本實驗室變異解讀的重復性和再現性,變異命名應遵循HGVS或ISCN規則,結果報告中應包含必要的信息,清楚描述所使用的技術方法及其局限性,并且報告中需有針對檢測結果的遺傳咨詢建議,詳細描述支持變異解讀的相關證據,并說明檢測到的變異是否能夠充分或者部分解釋患者的臨床表型。對于致病性明確但與檢測目的無關的非預期變異,隱性疾病的攜帶狀態及尚無相關臨床表現的意外發現是否需要報告及如何報告,實驗室應有相應的報告和確認原則,如需報告,應在患者和親屬簽署相關知情同意后進行。實驗室需預先確定trio檢測報告原則并充分做好知情同意。實驗室應結合實際情況制訂是否因臨床需求對遺傳數據進行再分析及如何進行再分析和提供修正報告的相應原則。現階段的檢測報告應由具備相關資質的醫生或授權簽字人審核后簽發。
共識7
開展遺傳病NGS檢測的實驗室應建立本實驗室質量保證計劃,涵蓋分析前、分析中和分析后各環節,預先設定每個樣本或每批次檢測各步驟質量控制關鍵核查點和相關質量控制參數,并明確規定可接受和拒絕的標準,同時預先設定需要持續監測的質量指標,根據其變化趨勢決定是否需要對流程進行進一步優化。發現問題后采取糾正措施,必要時采取預防措施,并記錄其對檢測質量持續改進的影響。實驗室應定期參加國家衛生健康委臨床檢驗中心組織的相關EQA/PT計劃,尚無EQA/PT計劃的檢測項目,可定期與外部實驗室交換樣本進行比對或盲樣檢測本實驗室之前檢測過的樣本。對整個檢測流程的記錄是實驗室質量保證的關鍵環節。
共識8
基于NGS方法的遺傳檢測項目應由具備相關專業背景和資質的遺傳咨詢師或臨床醫生在檢測前和檢測后對患者及其家屬進行遺傳咨詢,咨詢應在以倫理和道德為中心、咨詢對象自愿、完全知情和保護隱私等基本原則下進行。進行遺傳咨詢時需包含一般的遺傳咨詢,同時考慮NGS檢測的特殊性。另外針對不同的檢測目的,如攜帶者篩查、遺傳病診斷和產前診斷,還要有側重性的遺傳咨詢。
《高通量測序技術臨床規范化應用北京專家共識(第一版遺傳病部分)》【2】涵蓋了包括國家衛健委臨床檢驗中心、北京市臨床檢驗中心、北京大學人民醫院、北京大學第一醫院、中國醫學科學院阜外醫院、首都兒科研究所、中國人民解放軍總醫院第一醫學中心、國家兒童醫學中心、北京市海淀區婦幼保健院產前診斷中心、中國科學院計算技術研究所、中國食品藥品檢定研究院體外診斷試劑檢定所,以及基因檢測行業內頂級公司的多位專家, 高通量測序技術是分子檢測領域又一個劃時代的進步,該技術在生命科學和醫學各個領域均產生了深遠的影響,尤其推動了遺傳學、腫瘤學和生殖生育等學科的發展。
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北京安智因生物技術有限公司成立于2017年。是一家致力于應用高通量基因測序技術,為臨床醫學服務提供整體解決方案的創新型企業。
旗下設有安塞斯(北京)生物技術有限公司,北京安智因醫學檢驗實驗室有限公司、蘇州安智因醫學檢驗所。研發中心擁有世界一流的分子生物學硬件與生物信息分析能力。
主營業務:心血管病、腎病、血液病等體外診斷試劑盒的研發與轉化,以及遺傳病分子診斷、個體化用藥指導檢測與腫瘤分子檢測等多項臨床檢測服務。安智因在全國10余個主要城市設立了與醫院共建的LDT聯合實驗室和獨立醫學檢驗所。
核心團隊由國內外頂級醫院及研究機構的專家組成,在心血管病、血液病等領域擁有豐富的經驗。
參考文獻
【1】 北京市臨床檢驗中心等. 高通量測序技術臨床檢測規范化應用北京專家共識(第一版通用部分).中華醫學雜志.2019,99(43):3393-3397.
【2】北京市臨床檢驗中心等. 高通量測序技術臨床規范化應用北京專家共識(第一版遺傳病部分). 中華醫學雜志.2020,100(9):660-668.