临床长读测序：儿科遗传病诊断的革新者

亮点

• 临床长读测序（LRS）显著提高了儿科患者的诊断率（P = .004），超过标准护理（SOC）基因检测。
• LRS大幅缩短了诊断时间，平均为27天，而SOC为62天，并且能够更早报告阴性结果。
• LRS的综合检测能力可以捕捉复杂的结构变异、重复扩展和甲基化异常，这些变异通常在传统检测中被遗漏。
• 通过整合多种SOC基因检测，LRS在临床实践中显著简化和加速了诊断流程。

研究背景与疾病负担

遗传病对儿科人群构成了重大负担，常表现为异质性症状，需要全面的分子诊断以实现精确诊断和管理。传统的基因检测涉及多个顺序测试，如外显子组测序（ES）、基因组测序（GS）、染色体微阵列（CMA）、核型分析、荧光原位杂交（FISH）和靶向面板，这延长了诊断时间并增加了成本。尽管GS在单独使用ES的基础上显示出适度的增量收益（4%-8%），但与标准测试组合相比，整体诊断改善（<1%）仍然有限。许多病例在接受标准检测后仍无法解释，部分原因是难以检测某些基因变异，包括重复扩展、甲基化变化和复杂的结构重排。最近的长读测序（LRS）技术进步提供了一种有希望的方法，可以在单个检测中同时调查这些变异类型，可能彻底改变基因诊断。Thiffault等人的研究旨在评估LRS作为儿科患者一线诊断测试的影响，评估其对诊断率、周转时间和整合标准护理方法的能力。

研究设计

这项对照诊断准确性研究纳入了235名0至18岁的儿科患者，他们接受了临床高保真（HiFi）LRS检测，与513名年龄和表型匹配的对照组进行比较，对照组接受了住院期间的标准护理（SOC）基因检测。对照组的标准测试包括加速ES/GS、核型分析、FISH、CMA和根据临床指征的靶向面板。研究遵循了诊断准确性报告标准（STARD）指南，并排除了意义不明的变异、偶发或携带者发现以及与呈现的临床症状不直接相关的致病性变异。结果测量包括解释主要临床特征的诊断率、从测试订单到报告的周转时间、每个诊断所需的测试数量和变异检测概况。统计分析采用了χ²检验来比较诊断率和t检验来比较周转时间。

关键发现

LRS队列的诊断率显著高于SOC组（P = .004）。具体而言，在接受LRS检测的235名患者中，报告了87个诊断发现，而513名对照组的诊断发现较少。从测试订单到诊断报告的平均周转时间，LRS显著减少（27天）比SOC（62天）（P = .048）。即使是阴性结果的患者，LRS的报告发布速度也更快（29天）比SOC（91天）（P < .001）。

LRS诊断优势的一个关键驱动因素是其能够综合检测复杂的结构变异（SVs）、拷贝数变异、重复扩展和甲基化异常。值得注意的是，在LRS组的87个诊断变异中，有16个（18.3%）是通过这种综合变异检测识别的，包括罕见的重复扩展障碍和表观遗传变化，如GNAS甲基化异常——这些特征通常无法通过标准临床测试捕获。虽然LRS检测到的81.6%的诊断基因型可以通过ES、GS或CMA检测到，但LRS的单次测试方法消除了多次顺序测试的需要（SOC平均6.1次测试，LRS平均2.7次测试）。

Figure 2. Long-Read Sequencing (LRS) Compared to Standard Genetic Testing Among Matched Pediatric Cases.

SOC组的诊断延迟主要源于多次基因测试的需求：57例SOC病例需要多次测试才能达到诊断，导致周转时间超过四个月。就测试效率比而言，SOC病例平均每项诊断需要1.6次测试，而LRS病例几乎每次诊断只需要一次测试，突显了LRS在简化和缩短诊断过程中的潜力。

LRS特有的技术挑战包括偶尔的测序产量不足需要重新加载，以及三级生物信息学分析工具的限制。然而，这些并没有实质性地削弱LRS在临床环境中的性能优势。

专家评论

Thiffault等人的研究表明，LRS作为儿科临床遗传学的一线基因组检测平台，克服了当前顺序SOC测试的内在局限性，具有变革性。重要的是，LRS能够检测一系列变异类别，包括重复扩展和表观遗传修饰，这些通常需要专门且很少同时订购的测试，提供了独特的临床价值。

专家们认为，虽然LRS发现的框架解释利用了常规检测识别的变异类型，但临床实践倾向于基于临床怀疑选择性地使用测试，经常由于非典型表现而未能检测到重复扩展或甲基化缺陷。LRS通过在单个检测中捕获多样化的变异类型，无论初步临床假设如何，减轻了这一问题。

缩短的诊断周转时间对儿科人群具有重要的临床影响，尤其是在早期诊断可以指导管理、预后和遗传咨询的情况下。虽然分析工作流程和生物信息学成熟度方面仍存在挑战，但该研究为LRS技术的临床整合设定了基准。

未来应用于临床环境的LRS迭代有望扩大致病性变异的发现，特别是在目前短读或靶向测序难以调查的非编码基因组区域。

结论

临床高保真长读测序在儿科疾病的基因诊断方面取得了显著进展。通过将多种标准基因测试整合为一个全面的检测方法，LRS提高了诊断率，缩短了周转时间，并增强了对传统测试中未充分识别的临床相关结构、表观遗传和扩展变异的检测。将其整合到临床路径中有望简化基因诊断流程，减少延误，并改善患者护理。随着测序产量和生物信息学分析的不断改进，其临床实用性将进一步增强。总体而言，LRS标志着临床基因组学的新时代，对儿童复杂遗传疾病的及时准确诊断具有深远的影响。

参考文献

Thiffault I, Farrow E, Barrett C, Scott M, Ross A, Means JC, Cheung WA, Johnson AF, Koseva B, McLennan R, Grundberg E, Bi C, Schwendinger-Schreck C, Yoo B, Johnston JJ, Del Viso F, Paolillo V, Herriges J, Zhang L, Gibson M, Cohen ASA, Alaimo J, Saunders CJ, Pastinen T. Clinical Long-Read Sequencing Test for Genetic Disease Diagnosis. JAMA Pediatr. 2025 Sep 22:e253320. doi: 10.1001/jamapediatrics.2025.3320 . Epub ahead of print. PMID: 40982260 ; PMCID: PMC12455484 .