遗传病（Heredopathia)全外显子组测序（Whole Exome Sequencing， WES）
定义：遗传物质（染色体，DNA）异常或遗传信息异常（基因变异）所引起的性状异常。
遗传病是指遗传物质的改变而导致的疾病，并不是大家所理解的一定是家族遗传下来的。另外遗传病不一定是先天性疾病，即出生前就形成的疾病。先天性疾病也不一定是遗传病。家族聚集性的疾病也不一定是遗传病，有时候是因为环境的原因，包括饮食习惯生活习惯导致的，看似“家族倾向”，其实并不受遗传的影响，造成一种遗传的假象。所以遗传病一定是由于遗传物质的改变才叫遗传病。根据遗传物质的不同可将遗传病分为染色体病、单基因病、多基因病以及线粒体病四种，给大家介绍的全外产品就是用来检测单基因病的。
•细胞是构成人体的基本单位，遗传物质就蕴藏在细胞核和线粒体中。
•控制性状的基本遗传单位是具有遗传效应的DNA功能片段——基因(GENE)。
•基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。
人体的基本构成单位是细胞，每个细胞里面都有23对染色体，一共46条。每个染色体上都有上千个基因排列，每个基因由ATCG四种碱基排列组合组成。除了细胞核里面有遗传物质以外，线粒体中也含有基因组，当一个基因的改变直接影响其他生化过程的正常进行时，就会引起一些性状的相应改变。
遗传病与基因的关系
单基因、多基因及染色体异常病与基因的关系
各类遗传病在人体不同发育阶段的发病风险
单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病，多基因遗传病是遗传信息通过两对以上致病基因的累积效应所致的遗传病，染色体异常遗传病指染色体的数目异常和形态结构畸变。染色体的异常更注重形态，基因的，从临床上来看，基因的检测更注重功能，泛指某种基因的突变会不会导致编码蛋白功能的改变。并且各类遗传病在人体不同生长发育阶，其发病风险也不同，可以看到单基因遗传病主要在出生前和出生后的婴幼儿阶段发病。
常见遗传检测技术对比
技术 | 染色体核型分析 Karyotyping | 荧光原位杂交 FISH | 多重连接依赖性探针扩增技术 MLPA | 二代测序 NGS panel/WES | 染色体芯片 CMA |
临床应用 | 外周血核型分析 | FISH探针技术 | 外周血测序项目 | 外周血测序项目 | 外周血染色体芯片 |
分辨率 | 5-10Mb | 100kb-1Mb | 单个外显子或单条染色体臂 | 1bp | 10-50 Kb |
应用 | 侦测全染色体数目及大片段异常 | 侦测特定染色体DNA 微扩增,微缺失和结构错置 | CNV,印迹突变,单核苷酸多态性和点突变 | 检测全基因组DNA的点突变 | 侦测全基因组DNA的微扩增和微缺失 |
检测盲点 | 无法侦测DNA微扩增和微缺失 | 需先知道染色体位置,不能发现未知CNV、平衡易位和嵌合体 无法大规模筛查 | 无法检测染色体平衡易位，无法检测未知的点突变 | 无法有效检测微缺失重复 | 无法侦测平衡易位及点突变 |
检测疾病种类 | 100种 | 约1-2种 | 100~种 | ~300-500种 | ~300-500种 |
通量 | 46条染色体 | 5-9条染色体 | 单管反应60个基因 | 全基因组覆盖 | 几万或几十万个CNV位点 |
成本 | 低 | 低 | 低 | 高 | 高 |
核型分析能够检测46条染色体数目的异常，以及5-10Mb的大片段的缺失和重复，但是需要新鲜的组织或者血样进行细胞活培，人工操作的工作量比较大。FISH荧光原位杂交，能最直观的将检测样本突变与否呈现出来，分辨率可以达到100kb-1Mb，但是它没有办法对整个基因组进行检测，只能检测已知突变的疾病，对背景未知的基因引发的疾病无法检测。MLPA是多重链接探针扩增技术，它的优点主要体现在操作简单，稳定性好，性价比高，同样也是只能检测特定基因，另外MLPA也可以检测到甲基化、点突变的信息。二代测序是能够检测点突变和小片段的插入和缺失，检测的疾病种类也是最多的。染色体芯片可以在全基因组范围内检测微缺失和微重复，在致病基因区域，特别是以CNV为致病变异的基因区域进行探针加密，检测特定的片段缺失和重复。临床上要结合实际情况综合考虑，如：检测阳性率、费用、检测时效等。鉴于遗传病的复杂性且不同的技术有各自的局限性，应充分考虑到各技术的优势和互补性，合理选择适宜的检测方法，既要避免漏诊，也要防止“矫枉过正”。
基因检测方法对比
特征 | 全基因组测序(WGS) | 全外显子组测序（WES） | 基因panel | 单个基因 |
测序区域 | 全基因 | ＞2万基因 | 几个至几百个基因 | 1个基因 |
致病基因覆盖 | 基本均匀 覆盖全基因组 | 覆盖蛋白编码基因 | 覆盖目标蛋白编码基因 | 完全覆盖目标基因 |
偶然发现 | 可能 | 可能 | 取决于所选的基因 | 不可能 |
检测周期 | （多用于科研） | （3-6周） | （4-6周） | （1-2周） |
测序成本（美金） | 1000 | 200 | 取决于所选的基因 | 取决于所测的基因 |
数据量 | 约100G（30X） | 约5-10G（100X） | 视具体情况而定 | 较小 |
适应症 | 遗传异质性疾病、非典型 临床表征疾病、非编码变异 以及结构重排所致疾病 | 遗传异质性疾病、非典型临床表型疾病、罕见病 | 遗传异质性疾病 | 临床特征明显的疾病 |
虽然蛋白编码序列（外显子）约占人类基因组长度的1%，但85%以上的致病变异位于外显子区域！
全外显子组测序（WES）具有全面性、有效性、极高性价比的特点!
全外显子组检测流程
可推荐进行WES遗传检测的临床表型
疾病分类 | 常见表型 |
神经系统 | 肌张力低下、行为异常、不自主运动、抽搐、惊厥、肌肉异常、喂养困难等 |
多发畸形 | 特殊面容、头面部发育异常、五官发育畸形、唇腭裂、多指、少指、肘外翻、 先天性心脏病等 |
免疫系统功能异常 | 不明原因反复感染、免疫球蛋白显著降低或无、T/B/NK细胞显著降低或无等 |
内分泌代谢性问题 | 矮小、糖尿病、高胆固醇、低血糖、高血糖、高乳酸血症、甲状腺功能障碍、 肝脏功能异常、串联质谱检测异常、铜蓝蛋白代谢异常等 |
血液问题 | 原因不明的贫血、溶血或高直接胆红素血症、血小板减少、凝血功能异常等 |
消化系统问题 | 进食后呕吐、腹泻、渐进性腹胀，原因不明的肝大和肝功能异常等 |
心肺问题 | 心脏传导问题、呼吸衰竭、心肌病等 |
其他 | 生殖器异常、皮肤异常、视听障碍等 |
类型 | 常见疾病 |
神经系统 | 共济失调、癫痫、痴呆、痉挛性截瘫、肌营养不良、偏头痛、自闭症谱系障碍 |
骨骼 | 成骨不全、软骨发育不良、干骺端发育不良、并指多指畸形 |
皮肤 | 掌跖角化症、鱼鳞病（大疱性表皮松解症）、着色性干皮病、色素失调症、少毛症 |
遗传代谢 | 糖原贮（累）积病（庞贝病（糖原贮积病Ⅱ型））、肝豆状核变性、 溶酶体贮积病（法布里病、戈谢病）、苯丙酮尿症、低磷性佝偻病 |
血液 | 急性淋巴细胞白血病、贫血、血小板减少症、中性白细胞减少症、遗传性血色病、红细胞增多症 |
免疫 | 重症联合免疫缺陷、慢性肉芽肿病、淋巴组织细胞增生症 |
内分泌 | 糖尿病、雄激素不敏感综合征、肾上腺发育不良、肾上腺脑白质营养不良 |
泌尿/肾 | 肾小管发育不全、肾小球病、多囊肾、肾脏低镁血症、假性醛固酮减少症 |
消化 | 胰腺发育不全、肝内胆汁淤积症、胆囊病、家族性肝硬化、炎症性肠病、林奇综合征、腹泻 |
呼吸 | 肺泡微结石症、肺静脉闭塞病、家族性肺纤维化、原发性肺动脉高压 |
眼耳 | 视网膜色素变性、视网膜母细胞瘤、Leber先天性黑朦、先天性青光眼/近视/白内障、 角膜营养不良、小口氏病、非综合征性耳聋、先天性耳闭锁、鳃-耳-肾综合征 |
生长发育异常 | 矮小、侏儒症、特殊面容、生长发育畸形（骨骼、指甲、牙齿等）、 智力障碍（脆性X综合征）、性发育异常（先天性肾上腺皮质增生CAH、精子生成障碍、卵巢发育不良） |
线粒体病（神经科） | MELAS综合征、MERRF综合征（线粒体脑肌病）、Kearns-Sayre综合征、Barth综合征 |
全外检测意义
无创孕期亲子检测
孕妇外周血中存在胎儿遗传物质
•妊娠第5周开始母血血浆可检出胎儿cfDNA，分娩后2h之内消失
• 孕周12周之后胎儿cfDNA比例约占5%，但存在个体差异
• 胎儿cfDNA呈高度碎片化，长度集中在170bp左右
•对母体外周血中血浆游离DNA测序分析，获得胎儿遗传信息，进而判定亲子关系。
• 对孕妈和胎儿无任何风险，安全且准确。
•胎儿游离DNA特点：
含量低
•每毫升血浆中游离DNA为纳克（10-9g）级，其中胎儿游离DNA仅占血浆游离DNA总量的5%-30%。
片断化
•胎儿游离DNA片断被降解，大小从75bp-250bp不等，平均为166bp。
半衰期短
•分娩后母体静脉血中胎儿游离DNA在2小时左右快速降解小时。
样本要求：
•无创胎儿亲子鉴定需提供的样本为：孕妇静脉血，无需空腹，正常饮食即可抽血；
- 5CDx Panel 泛实体瘤601基因检测
- 4oncoCDx实体瘤基因检测Panel
- 6HEMECDx Panel（融合版）156*基因
- 6血液肿瘤HEME-MRD检测（Ig BCR基因重排检测 NGS法）
DNA亲子/亲缘/家系鉴定
•又称亲权鉴定、父权鉴定，是应用医学、生物学和遗传学的理论和技术，判断有争议的父母与子女之间是否有亲生关系。
• 适用范围：离婚案中孩子的抚养权和遗产继承权的确定、移民公证中血缘关系的认定、户口申报、寻亲认祖、非婚生子女身份的确认、失散儿童及失散亲属的确认、怀疑医院调错婴儿、妊娠胎儿生父确认、人工受精及试管婴儿的生父母确认、超生子女的血缘鉴定、无名尸认领和灾难性事故遇难人员身份确认等。
• 样本类型：
血痕
注意事项：滴在医用纱布上的血痕需要阴干，不能加热或阳光照射！样本做好标记，分别放在纸制信封中。
准备事项：清洁双手，医用纱布，采血针（大头针），纸信封（防霉变）。
具体步骤：
1.在药店购买医用消毒纱布和医用酒精，准备纸信封。
2.酒精消毒采血部位和采血针后，用针取指尖或耳垂血，取五滴血滴在纱布上，每滴血约黄豆大小。一岁以下可采足跟血。
3.将血纱布阴干，标记样本身份（父亲血、孩子血），记录样本采集日期。
4.注意将不同的样本单独放置，装入不同的纸信封中并在信封上标记样本身份，如“父亲”、“孩子”等。
注：一年内接受输血、骨髓移植、器官移植手术，由于代谢周期还没过，身体可能含有其他人血液。
毛发
注意事项：采集毛发时注意清洗双手和头发。不要触及毛发的毛囊部位，保证样本与信封上标记的身份一致。
具体步骤：
1.在信封好标记，注明日期、样本身份如：父亲、孩子等。
2.用手捏住距离毛发根部4cm左右的地方，用力拔下头发，共需至少5根。
3.拔下的毛发最好在室温条件下干燥几分钟后再装入袋内，因为刚采下的毛发粘性较大，如立即装入袋内毛囊可能粘在袋子的壁上，影响DNA的提取。
4.为了保证检测结果和质量，请勿邮寄脱落下来的毛发，或者拔下来的放置很久的毛发。
注：白头发不易区分发根部毛囊和头发。
口腔拭子
注意事项：避免用手触及棉签，采集前请先用清水漱口。样本阴干后请尽快邮寄！
具体步骤：
1.准备医用棉签，提取前，先用清水漱口，然后一手持单头棉签，伸进口腔，从口腔内侧颊粘膜处左右反复擦拭三十下，取出棉签，阴干。每人采集3根。
2. 样本做好标记，注意将不同的样本单独放置，不能相互接触，样本放入不同的信封，标记身份。
注：干燥后，双头无法区分样本位置，所以使用单头棉签！