基因测序技术在肾脏病领域的应用

关于基因测序

1953 年，Watson 和 Crick 提出 DNA 分子双螺旋结构模型，揭示了遗传物质的结构，此后不久，人们逐渐意识到，蛋白质表达的差异根本来源于基因信息的不同，因此对生命遗传本质的探索最终应归根于对 DNA 序列的解读中。美国病毒学家 Dulbacco 曾指出：「 人类 DNA 序列是人类的真谛，这个世界上发生的一切事情，都与这一序列息息相关  」。

1990 年，人类基因组计划正式启动，该计划的开展离不开基因测序技术的支持，Sanger 测序是最早的基因测序技术，被称为第一代基因测序技术。它是由 Fredrick Sanger 发明（DNA 双脱氧链末端终止测序法），由于它的准确率极高，因而被认为是基因测序的 「 金标准 」，但也同时因成本高、通量低而限制了其在临床方面的应用。

进入 21 世纪后，基因测序技术快速发展，第二代及第三代测序技术相继发明。第二代测序技术也称高通量测序技术，相对于一代测序，它可以实现大规模平行测序，基本原理是将基因组分割成短片段，对短片段测序再进行拼接，具备检测用时短、灵敏度高、通量高、经济等诸多优势，极大地推进了基因组学的发展。

第二代基因测序技术是目前临床应用最广的测序技术。第三代测序技术主要是以单分子测序及纳米孔测序为代表，它无须核酸扩增，读长明显优于第二代，可在基因组水平基因组携带了个体的全部遗传信息，基因测序能够加深对疾病尤其是恶性肿瘤的分子机制理解，在诊断与治疗方面都发挥着重要作用。第四代测序技术目前还在实验阶段。

基因测序在肾脏疾病应用

随着基因测序成本的降低，将基因组测序引入肾脏病诊断、治疗、判断预后等环节也将逐渐成为现实。2018 年，新英格兰杂志发表名为《Diagnostic Utility of Exome Sequencing for Kidney Disease》的文章，研究人员对 3315 名患有各种慢性或终末期肾病的患者进行了基因测序，发现 9.3% 的患者发病原因为遗传因素，17.1% 的患者明确了病因。

遗传因素是肾脏疾病发生发展重要因素之一，对于许多遗传类型比较罕见的疾病，传统的诊断方法可能很难检测到病因。例如部分临床特征较为明显的遗传性肾脏病，如多囊肾、法布雷病、Alport 综合征等，根据典型患者的特征性临床病理表现，较易诊断，进行基因检测可以帮助确诊。

然而，其他一些临床缺乏特征性表现的遗传性肾脏病（如常染色体显性遗传肾小管间质性肾病、肾单位肾痨等）患者，或上述特征性表现不典型的遗传性肾脏病患者（如女性法布雷病患者、常染色体显性遗传的 Alport 综合征患者），基因检测往往是其唯一的确诊方法。

另外对于 CKD 患者起病时已经出现肾功能衰竭，无法进行肾活检，或者有其他肾活检禁忌证（如出凝血障碍等），或即使行肾活检但因缺乏特征性病理改变而无法诊断。对于这些患者，基因检测常是确诊的唯一途径。

在治疗方面，对激素抵抗型肾病综合征（SRNS）患者行第二代测序技术检查，有助于区分肾病综合征的病因是遗传性还是免疫性的，可避免对遗传性 SRNS 患者应用激素或免疫抑制剂治疗，以避免相关并发症， 同时也为非遗传因素相关 SRNS 患者给予更加积极的免疫抑制治疗提供依据。

此外，随着基因测序技术与生殖科学的快速发展，对于单基因突变的遗传性肾脏病患者，可借助第三代试管婴儿技术（胚胎植入前遗传学诊断技术），阻断单基因疾病向后代遗传，该方法已经成功应用于常染色体显性遗传多囊肾病等疾病。

策划 | 静姝

参考资料：

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[2]Hinkes BG, Mucha B, Vlangos CN, et al. Nephrotic syndrome in the first year of life: two thirds of cases are caused by mutations in 4 genes (NPHS1, NPHS2, WT1, and LAMB2)[J]. Pediatrics,2007,119(4):e907-e919.

[3] 柳延虎, 王璐, 于黎, 等. 单分子实时测序技术的原理与应用 [J]. 遗传, 2015,37(3):259-268

[4]Diagnostic Utility of Exome Sequencing for Kidney Disease[J]. New England Journal of Medicine, 2018.

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