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NEJM | 或替代15种基因检测!临床级长读长基因组测序可提升罕见病诊断的解读准确性,缩短诊断时间

来源 2026-06-23 20:36:10 疾病防控

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罕见病目前已确认7000多种,约80%由基因突变引起。对于疑似罕见病患者而言,早日获得确诊能帮助他们明确未来预期、获得更精准的诊疗指导并降低不确定性。这些患者通常需要接受多轮检测,并等待数年才能获得最终诊断。

荷兰拉德堡德大学医学中心研究人员报道了一种针对罕见病的临床级长读长DNA检测方法,该方法可通过单次分析替代其他15种基因检测在更短时间内提供比标准诊断更为全面的结果提高了成功获得诊断的患者数量。近日,该研究结果已发表New England Journal of Medicine上,文章题为Clinical Long-Read Genome Sequencing for Rare-Disease Diagnostics”。研究显示,长读长基因组测序作为罕见病的一线诊断检测方法,与短读长测序的诊断效能相当,能改善结果解读并优化工作流程缩短整体诊断时间。

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检测技术基于长读长基因组测序,能够读取显著更长的DNA片段并将其组装成完整的基因组。传统基因组检测通常仅能读取约300bp长度的片段,而长读长基因组测序一次可分析长达20,000bp的序列。较长的读长有助于更精确地组装完整基因组,更全面地反映患者的遗传特征。该检测中,样本制备过程在两台Hamilton液体处理工作站上完全自动化完成,测序6PacBio Revio测序仪完成,其中5台专用于诊断分析生物信息学分析流程可在15小时内生成可直接解读的数据。

数据显示,832例罕见病患者中,长读长基因组测序对160例(19.2%)患者作出了明确诊断;标准检测则对137例(16.5%)患者作出了明确诊断。两种检测方法的一致性超过96%。研究人员还针对另外15,000例患者模拟了长读长基因组测序的应用效果,预测其可使诊断准确率提升2.5%。此外,该检测方法能够识别基因组中影响基因功能但不改变DNA序列的表观遗传修饰。虽然这些修饰可能是某些罕见疾病的原因,但现有的常规检测方法目前尚无法检测到。

该研究利用PacBio的技术推出了临床级长读长基因组测序作为一级诊断检测方法。与标准检测方法相比,长读长基因组测序对罕见病患者的确诊率提高了3%,这主要得益于单倍型分型及新型变异的识别。基于此,该研究团队已202510月开始将长读长基因组测序作为一级检测项目上线,初期仅针对2种预期可提高诊断效能并简化检测流程的适应症:智力障碍和视力障碍。目前,该检测新增了凝血功能障碍听力障碍检测,并计划未来扩展更多适应症。截至20264月底,研究人员已通过长读长基因组测序处理了超过1,300份样本,其中847份来自患者,其余来自父母的样本均用于三联分析。共获得579例患者的完整诊断报告,使研究团队能够评估其诊断效能。

经分析,该检测为约28%的病例确定了明确诊断,另有18%的病例获得疑似诊断;2024年针对相同疾病患者采用短读长测序技术时,明确诊断比例为24%,疑似诊断比例为14%。此外,在超过42%曾进行基因检测的未确诊患者中,长读长基因组测序均能提供明确或可能的诊断结果。

文章通讯作者拉德堡德大学医学中心研究员Lisenka Vissers指出,虽然研究采用了PacBio公司的测序技术,但诊断率的提升主要得益于变异检测与分型能力的增强,因此结果很可能适用于其他长读长测序平台。该研究主要体现了长读长基因组测序作为一项技术体系的优势,而非特定平台带来的效应。

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Alexander Hoischen教授

拉德堡德大学医学中心Alexander Hoischen教授表示“得益于长读长基因组测序技术,我们能够获得更为全面的DNA图谱,并检测出复杂且难以发现的异常。通过将这些异常与特定疾病状态相关联,有助于做出更多精准诊断。

拉德堡德大学医学中心Christian Gilissen教授表示“采用现有诊断方法需要进行额外的专项检测,利用长读长基因组测序技术则能将这些变异一并捕获可谓一举两得。

随着罕见病诊断病例数量持续增加,长读长基因组测序检测可显著加快并提升诊断流程的效率,帮助识别和探究罕见病的遗传驱动因素在许多情况下,长读长基因组测序提供了额外的解读优势,例如在同源基因以及基因组其他难以分析区域中实现单倍型定相。相较于短读长或增强外显子组测序,长读长基因组测序的成本较高,这一直是诊断实验室面临的主要障碍。

Vissers表示“临床级20X长读长基因组的测序成本显著降低,已接近传统30X短读长基因组的成本。虽然测序深度较低,但长读长基因组测序可通过单倍型分析提供额外信息,从而弥补覆盖度方面的大部分差异,这也是其能够提升诊断性能的原因之一。

除成本问题外,实现诊断性长读长基因组测序的常规化应用还面临其他挑战最大的障碍在于医疗系统适应性调整,其中的关键问题在于其对诊断工作流程的总体影响,以及现有多种检测项目能在多大程度上整合为单一检测方案。用一项新的单一检测取代历经多年发展形成的多项成熟检测方法并非易事而解读海量基因组数据并将其整合到常规患者诊疗中是一项重大挑战

但随着越来越多证据表明长读长基因组测序能够替代多种现有检测方法并提高罕见病的诊断效能,预计其应用速度将加快。

原文信息:

Tessa J.J. de Bitter, Bart van der Sanden, et al. Clinical Long-Read Genome Sequencing for Rare-Disease Diagnostics, NEJM. 2026, June 13, 2026. DOI: 10.1056/NEJMc2602512

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