演讲主题
对患者来源的临床可及组织进行转录组学分析，提高遗传疾病的分子诊断率
来自贝勒医学院的刘鹏飞教授，选择了从转录组学的角度来陈述近期临床研究辅助分子诊断的证据。刘教授表示，现在WGS已进入临床应用，人们逐渐理解为什么做WGS，挑战是什么。而其中一个挑战就是WGS的数据分析，大多数数据没有被解读，需要更深入地理解数据，理解各种各样的突变，以及理解不同突变所代表的背后的临床意义，由此，科学家们想到RNA测序，把RNA测序转化为临床实践。
使用RNA测序主要为了解决各种各样的罕见病，发现患者基因上有意义的突变，比如在这个突变上发现罕见的靶点或者异常剪切，尤其在面临基因组数据检测到临床意义不明(VUS)的变异结果时，希望能通过RNAseq，为WGS的分析提供支持。下方是一些具体的临床实践范例[1]，归纳了RNAseq可被应用的几种形式：
临床相关的RNA数据，或者说独立RNA数据，能确定有没有潜在的异常表达。比如有一些基因，可能会有过度表达或者异常表达，会带来蛋白质表达上的差异后果。这就是一个诊断性RNAseq，把病人表现出来一些基因和正常数据库进行对比，可能发现一些高表达或超低表达的基因，这就意味着这个基因可能潜在的关联了一个表达信号通路。
在对照数据库之中未发现同样情况，属于比较罕见的发现，也会给临床诊断指出新方向。
已知基因的异常表达，从RNA视角看基因会有15%的异常表达，由此会带来其他影响。
从刘教授展示的论文荟萃分析可发现，如果采用RNAseq，诊断结果可能从7.3%提升到35%，不同疾病存在表型差异，以及可获取的临床组织的样本差异。熟悉RNA测序的同道们会理解，组织特异性是制约RNAseq更广泛采用的一个瓶颈。实际临床实验中，常见的这些基因，大部分是血液样本或者肌肉样本，其它组织样本难以获取(比如脑组织)，如果获取的组织是不理想的，那对应基因没有足够的表达，即无法充分发现这个基因的突变。这就应证了在血液细胞中难以获取神经异常患者的特异性表达，刘教授团队的研究结果发现，对于神经异常的患者，把已知的基因和各种神经表型相结合，血浆或肌肉、或其他组织的相同基因表达呈现了上调或下调的组织差异。由此，刘教授团队决定开发一个可实施的诊断性RNAseq方案，解决组织特限制基因表达的问题。
接下来是一个案例，一个5岁男童，表现为发育迟缓，智力障碍，他的虹膜对称性部分发育不全表现为瞳孔放大，WGS发现了ITPR1基因的变异，其内含子模拟分析发现有异常剪切，提示致病性相关的风险。仅参照WGS模拟剪切的结果仍存在不确定性，因此 RNAseq被采用，但问题是在成纤维细胞中，ITPR1基因表达不足，明明已经模拟出了剪切异常，AD或AR的发病机制需要进一步明确。一种方案是采用IPS细胞系，这个流程是可行的，但实验室培养IPS需要耗费大量时间及费用，不适合推广。刘教授团队开始探索在医院里可执行，速度更快，方式更简单，成本更低的方式：直接由患者成纤维细胞转化诱导神经元细胞。结果证明后者是最高效的，研究者此后将诱导神经元的方式尝试用到不同患者身上，诱导后的RNAseq检测到ITPR1的表达比成纤维细胞高出12倍，可以进行想要进行的分析，结果揭示了两个异常ITPR1剪接。从而能辅助确诊疾病，并了解变异的影响，帮助患者及其家庭了解他的病因。
刘教授的团队在获得RNAseq的成功转化后，关注更多患者，通过未确诊网络计划(UDN)，生成了基于诱导神经元研究工作的标准流程，在美国，他们招募了71个患者，均为有神经表型的先证者，有头部脑部的畸形，随着研究进展，脑部畸形患者诊达率高达37%。在这个研究中，单纯通过RNAseq实现的分子诊断可解决25.4%的案例，而这其中有27.8%的案例是通过诱导神经元实现的诊断，如果没有这种新型研究方式，某些病因就无法被识别。刘教授随后展示了所有18例通过诱导神经元从而获得诊断的结果，超过一半(305/563)的低表达神经疾病基因因此被激活。人们也许会好奇：“那这个技术对成纤维细胞明显表达良好的基因有什么影响?” 事实上，组织特异性同种异构体可能无法由基因水平的TPM表示，在超过60%的疾病基因中，诱导神经元的技术激活的是“神经元富集”或“神经元特异性”的亚型，刘教授又通过几个神经元基因表达案例，阐述不同类型的激活表达对基因产生的影响。
总体来看，低成本(相对于昂贵的IPS培养)，易获取(从患者成纤维细胞诱导转化)，快速(诱导周期约8周)且简单的[2]诱导神经元方案可能是未来能成功转化为临床诊断的最优RNAseq方案。将RNAseq与WGS结合起来，将更全面地展示个人基因组的稳定性。
查阅刘鹏飞教授的课程回放，您将更直观地感受RNAseq的快速发展，诊断功效，以及前沿的诱导神经元工作成果。
Liu, P., Vossaert, L., Emerging technologies for prenatal diagnosis: the application of whole genome and RNA sequencing. Prenatal Diagnosis. 2022 May;42(6):686-696.
Herdy J. et al. Chemical modulation of transcriptionally enriched signaling pathways to optimize the conversion of fibroblasts into neurons. Elife. 2019 May 17;8:e41356.
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