8月27-28日，在贵阳国际生态会议中心召开的“2015医学前沿论坛暨第六届中国分子诊断技术大会”顺利闭幕。作为国内分子诊断领域最高水准、最受欢迎的学术会议，会议吸引了近千名人员参会，包括国内外院士、科学家、资深专家、领域新秀、医务人员、科研工作者以及企业代表，展示传播了最新的学术研究成果，总结交流经验，推动行业发展。
教育部长江学者特聘教授，中国医学科学院-北京协和医学院医学院基础研究所、医学遗传学系主任张学教授作了题为《遗传病的分子诊断：从发现致病基因到检测致病突变》的报告，他在报告中用大量的实例介绍了单基因病中的致病突变，并强调NGS可以迅速被广泛用于遗传病的分子诊断。
认识孟德尔病发病机制有助于治疗常见病
这些病的特点是病种特别多，将近有8000种，甚至很可能会超过10000种，危害比较重，这些病有先天性，终身性和家族性的特点，所以对家庭、对患者的危害都是非常大的。中国出生缺陷之所以居高不下，这些孟德尔病占相当一部分，所以它也是出生缺陷的重要组成部分。这些病的特点是不好看，临床上诊断不好做，然后没有什么更多的治疗办法，因为一个病长一个样，一个病人长一个样。
还有讲疾病和基因关系最明确的是孟德尔病，通过疾病认识基因的功能，通过基因认识疾病发病机制是最好的模型。还有大家常常关注那些常见的病，孟德尔病比较少，通过这些罕见的病认识常见病，这是最好的天然模型。从孟德尔病研究致病基因是基础研究和转化研究的最好的直接的零距离结合，找到基因之后直接可以进行转化。今天上午我们听的都是4P医学，过去老讲转化医学，现在时髦的是精准医学，不管哪个，知道基因，马上就可以应用。为什么呢？不管你是用二代测序技术，还是用我们博奥的各种芯片技术，知道基因，知道它是属于哪个突变类型，就可以做基于致病基因的分子诊断。另外知道基因之后，你能认识它的功能，然后才能知道这个病的发病机制。不仅仅如此，很多罕见的孟德尔病，你知道发病机制之后，回过头来可以认识和它长得一模一样的常见病，比如阿尔茨海默病，它有5%左右是家族早发性的，对它这种病的发病机制的认识最早是基于那些早发家族性阿尔茨海默病的发病机制的认识，是通过基因来认识它的。很多心律失常，很多其他的自身免疫系统的病，还有高血压，都是通过极端类型的孟德尔病来把常见病的机制认识的。冠状动脉粥状硬化是怎么来的大家不一定弄得明白，但是低密度脂蛋白受体缺陷这个遗传病，通过它来认识冠状动脉粥状硬化的发病机制是突破性进展。孟德尔病发病机制的认识有助于对这个病的治疗，有人总觉得这个病少，治疗的是孤儿药没人愿意开发，但是往往找到这个病的治疗办法，常见病也是这样治的，所以这个对常见病的治疗也是非常有用。
分子诊断检测致病基因
今天会议的主题是分子诊断，所以我就讲一讲分子诊断致病基因，孟德尔病有单基因病和基因组病，今天我们主要讲单基因病。单基因病你要是知道致病基因后，无非就是用各式各样的技术来检测这个致病基因的突变。那么在胚胎水平，就是我们谢晓亮教授和乔杰教授他们的那些合作做胚胎植入前的遗传学诊断或筛查；对胎儿就是做产前诊断；对临床病人做先症的临床学诊断；还有对群体，我们都知道博奥对耳聋做的群体基因检测，那也算分子诊断，筛查出来做携带者筛查或者是症状前的诊断，有人不适合打氨基氮类卡戎素，你给他打了，他聋了，我们都知道千手观音里面的邰丽华她就是因为有线粒体上某个基因的突变，结果出了这个问题。所以通过这四个层面预防出生缺陷、实现精准诊疗。
那么发现和检测致病基因是怎么做的呢？经典的用的是过去的定位克隆。最早发现遗传病致病基因是1978年发现α地中海贫血里面的α珠蛋白基因缺失，1979年是发现β珠蛋白基因的点突变，那么1986年以Francis Collins为代表的一批科学家建立了一种所谓的定位克隆的办法，就是利用家系做链锁分析，把基因确定在染色体的一段上，再精细，然后再把里面的基因找出来，这个方法非常费时，但在当时是很时髦的技术，从86年开始这个领域一直就是热点。而有了下一代代测序技术以后，这个方法就变得简单了。过去的办法是临床诊断做系谱分析、做链锁分析，精细定位，找突变，找到之后做点儿功能研究把基因找到了。后来一看不对啊，有一些病怎么也找不到，这是什么原因呢？根本不是基因突变，是刚才Joris Veltman教授讲的拷贝数变异，那么接下来还要用芯片扫拷贝数变异，确定它是什么基因组病。这就是过去那些经典办法。现在这些经典的技术策略加上二代测序或是三代测序技术之后就更加高明了，现在就干脆也不要那些大家系了，散发病人也可以做，为什么？因为散发病人太重了，它不可能从上一代传下来，往往都是新发的突变，所谓的de novo mutation来的，这个时候散发病人就足够了，因为核心家系用的所谓trials来做。像过去用大家系，现在小一点儿的家系、散发病人，不管用哪个技术，现在我们全外显子测序已经作为常用技术，全基因组测序技术未来五年内会成为常规，这些办法都可以找到突变，也就把致病基因找到了。这个教科书里面不一定有，但是文献里面有。看起来似乎很简单，交给公司做就行了，但是公司做起来也不那么容易，得有钱、有好的临床标本，更重要的是得有遗传学知识，不如你做出来的东西就是一大堆数据，结果是很漫长的，最后才能找到那个disease gene，这不是那么容易的。
从2010年开始，二代测序技术用了之后，寻找致病基因它就是主力技术。在这里面美国有西雅图一个单位，有休斯顿一个单位，有巴尔地摩一个单位，一共有三个地方，再加上荷兰，这几个实验室目前是在这个领域里面做得最强的。那么现在绝大多数找到的致病基因都是用NGS来做的，找的基因越来越多，中国做这方面的人越来越多，另一方面，长城也不是那么好登的，到达顶点也不那么容易。事实上，全世界在这个领域的工作都一样，都是越来越难，不好找了，好找的活都让别人干了。
那么对这些致病基因突变的检测就是我们今天会议的主题——分子诊断。过去有Southern印迹杂交，有Sager测序，后来有毛细管电泳，对那些染色体水平的改变，当然核型差的是很大的，染色体显代，所以各式各样的技术用得都很好，但是都不够。而新的技术有了之后，二代测序或者说NGS有了之后，过去只能测一个基因，现在用panel来做能测一组基因，几十个、上百个，用全外显子组测序可以做全部的基因。有人干脆把和疾病有关的基因测了，叫所谓的医学外显子组测序，大约是4700、4800个基因，反正差不多，现在说的是五年之内可以全基因组测序了，为什么呢？因为全基因组测序比全外显子组测序要好得多，全外显子组测序做捕获的时候常常会漏掉一些，而做全基因组测序的时候就通通地一网打尽。过去遗传检测做单基因病，就是桑格测序等等，对基因组病就做FISH，当然我们也知道染色体病常规做染色体显代、做FISH核心分析。有人说，所有的事过去都是whole genome sequencing for all，原来我有点儿不大相信，现在我相信了，肯定是这样，就不用再做这个了，不用再花这么大精力说这么多步骤，直接建库测序，结果就有了。大家可以读读这文献，就知道未来了。同样的工作Joris Veltman教授他们也在做，这里面是非常有代表性的工作。明天我们要讲的Cynthia Morton教授她建立的方法是干脆做全基因组测序找染色体之间异位同排，这个趋势现在是非常明确，原来想象不到不能做的事，现在都能做。
孟德尔病研究领域的新发现介绍
接下来介绍我们在孟德尔病研究领域的新发现，刚才我已经说了，将近8000种，有4500种孟德尔病的分子基础是知道的，所以这些病可以做分子诊断，这就是为什么现在这么多各式各样的生物技术公司这么活跃，他有需求，基因知道的又多，基因一个都不知道你光有技术还是不行，但是还有3500种病的分子基础是不知道的。这是2015年8月8日的最新统计，4518种孟德尔病的分子基础是知道的。从98年夏老师的开篇之作发现第一个致病基因到现在中国人找到大概60个，相对来说和我们其他领域比有点儿落后，得抓紧改善，我们实验室是做了这些：07年到现在发现了一些单基因病的致病基因和genomic disorder致病的DNA从排，这些都为做分子诊断提供了靶基因。为什么我给大家列这个呢？做分子诊断、做孟德尔病或者单基因病的时候，你要看能不能诊断的话，谁都得去看一看这个，说这个能诊断，那你就去这里看一看，带星号、带井号的就是能诊断的额，基因是什么你就查那个基因，技术都是通用的，首先你要知道这个，这就是我们对这一领域的贡献。
接下来我给大家讲讲从致病基因到致病突变新机制，这是我们的一项具体工作。大家一定要掌握这个：单基因病里面85%的致病突变都发生在编码区，刚才Joris教授给你们讲的那些都是在编码区，什么氨基酸变成什么氨基酸，另外15%在哪儿呢？这个不太好找。比如说我们发现脑袋里长石头这种病，叫基底节钙化的基因，就是SLC20A2这个基因，都是发生在编码区的突变。不见得都是这样，有一种病叫Marie Unna型遗传性稀毛症，掉头发，这个基因定位在8号染色体，但是就找不到它的突变，为什么呢？定位在8号染色体上有一个HR基因，找不到它的coding regional突变，什么原因呢？事实上，基因在编码区以外上游引导序列，下游还有3’UTR，它也起作用，人和老鼠的基因一半以上基因的引导序列都有上游开放阅读框，它是抑制基因的翻译，我们发现HR基因里面上游有4个uORF，其中第二个最长、最保守，我们发现第二个就是抑制性的uORF，然后我们发现全世界10个国家来的病人里面都有它的突变，这说明之所以找不到是因为它没长在原来那个地方，我们就恰好找到这个地方，往前找一找就找到了。功能试验证明所有的突变都影响它的翻译，这样一个结果就把机制弄清楚了，原来这个病不是编码区突变，是引导序列里面上游开放阅读框突变引起的。这项工作就告诉我们千万不要忘了那85%之外的突变可以是某种单基因病主要的致病突变，以后在做基因诊断或者分子诊断研究单基因病的时候千万不要忘了5’UTR 和3’UTR，这是一个。第二呢，既然单基因病能这样，基因突变机制是共同的，肿瘤它也可以是这样，其他的疾病也可以是这样，所以这个机制适合其他疾病。另外不光人这样，老鼠、病毒都这样，具有普遍的生物学意义。这样有什么好处呢？以后谁要做基因诊断的时候能指导你。另外就是现在这些生物技术公司，做基因诊断也好，做研究也好，它全外显子捕获的时候都要包括UTR那一块，这也对他有帮助的，间接对研发有指导作用。
我再给大家举一个例子，就是找到基因马上可以做诊断的。有一种病叫反常性痤疮，又叫化脓性汗腺炎，这个病1839年外科大夫发现之后老打架，叫什么名好呢，因为这个病就长在汗腺多的地方，所以应该叫化脓性汗腺炎，有人说不对，这是毛囊来的病，应该叫反常性痤疮，为什么反常呢？因为寻常性痤疮长在脸上，它这个不长脸上，长在别的地方，争论了几十年没有结论，还有这个病的发病机理不知道，所以没有好的治疗办法，都是靠过去治疗重度痤疮的办法，无效、没有靶点，还有这个病三分之一是有家族史的，但是它的致病机理不知道，遗传机制也不知道，我们是期待着能像多米诺骨牌一样，推到一个把全部都解决。我们是怎么做的呢？我们就发现了原来这个病是由于γ分泌酶基因突变引起的，国内外不同种族都是由这个引起的。γ分泌酶4个亚单位,6个基因编码，我们就把这6个基因外显子的outro和intro部分通通用PCR扩出来，就是所谓的靶向测序，panel测完后现在我们就可以做常规诊断了。
所以找到基因和转化成应用距离不是那么远，可以很快实现，最后再给大家举两个例子，基因检测确诊罕见遗传病在临床上是多么重要。第一个例子，所谓的精准诊疗。这一家三个孩子诊断的都是精神分裂症或者是癫痫，到哪里都没法治，到协和医院内分泌科一检查，各式各样的化验，发现尿钙、尿镁有点儿高，血镁有点儿低，马上想到这是不是家族性低镁血症呢？把基因送到我们实验室一测是家族性低镁血症，这治疗就简单了，变成常规口服安利钙镁片，很快就好了，多少钱呢？两块多钱就解决了，2块4一片。
再看看这个，临床上常常的误区是散发的不是遗传病，今天我和Joris教授的工作就是告诉大家散发的可以是遗传病，就是所谓的适合度降低reduce fitness，或者是特别严重的不能生育的，这些都是这样。这个小病孩子是4岁62公斤，胖得不得了，临床医生说这不是遗传病，他爸他妈也不胖，我就把他和他父母的血拿来一做，发现是先天性瘦素缺乏症，这个病是可治疗的，注射美曲普汀，不然的话这孩子很快就会死。再给大家看一个种族类的特异性的病，中国人临床上的误区是说中国人没有囊性纤维化，囊性纤维化是白人的病，70%的病人都有CFTR基因的第508位苯丙氨酸的密码子的缺失，都是这样的，说中国人没有。协和医院呼吸科和我们合作发现中国人囊性纤维化短短一年多有15例了，这15例有中国人自己突变的热点，中国人也有美国人的突变，同时我们发现跟美国人的表现不一样，中国的病人有什么特点呢？以弥漫性支气管扩张为主要表现，常常伴发致变异性支气管肺曲霉菌病。这个结果我们交流后，呼吸科领域的人对这个比较感兴趣，虽说没有发表我在这里也愿意和大家分享，如果有可能的话，大家做分子诊断的时候别忘了这个，支气管扩张可是很多的，有的很瘦很瘦的容易出现气胸，结果一查是囊性纤维化。所以我们这项工作人家还出了一个主编点评的文章给我们发表到杂志上，这个就是我们和呼吸科两个小组一起合作做的一点儿事。
所以技术没那么难，就是把基因测测序，但是可以解决临床的大问题，认识的误区 ，认识上说中国人有了，你再不知道不会诊断也不行，也解决了诊断的问题。谢谢大家。
以上内容根据演讲实录整理，未经本人审阅。
