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实现精准医学

线粒体病精准诊断

线粒体功能障碍可累及多系统病症

线粒体是细胞的“动力工厂”，是有氧呼吸产生能量的场所。线粒体病则是一组线粒体呼吸链功能障碍引起的临床表现多样的遗传性疾病，发病率约为1/5000，携带者频率约为1/200。

线粒体病由线粒体基因（mtDNA）缺陷，以及相关核基因缺陷所致，临床特征和基因型的异质性使线粒体病的诊断尤为复杂和困难，而精确的诊断对病人的治疗与预后至关重要。



线粒体病可侵犯单个器官，但大多数情况下是多个系统的损害,尤其那些非常依赖氧化代谢供能的组织器官，例如脑、骨骼、心肌、肾脏等。


● 线粒体脑病：以中枢神经系统受累为主                 ● 线粒体脑肌病：以中枢神经系统和骨骼肌受累为主

● 线粒体肌病：以骨骼肌和心肌受累为主                 ● 线粒体肝病：以肝脏受累为主

线粒体病临床症状体征具有多样性

▶ 线粒体病患者可在任何年龄起病；不过，核DNA相关线粒体病常出现于婴幼儿或儿童时期，而mtDNA的变异普遍存在儿童后期和成年人阶段。

▶ 这些临床症状通常高度可变且无特异性，许多不同的核DNA的变异或mtDNA的不同变异都可能导致类似的临床症状。

线粒体遗传特点

● 每个线粒体存在多个mtDNA拷贝，每个细胞携载着数百至数千个线粒体，取决于细胞类型。

● 每个mtDNA基因组含有2个rRNA基因，22个tRNA基因和13个呼吸链相关的多肽基因，其他线粒体功能所需基因产物由核基因组编码。

● mtDNA变异可以是新发的（de novo）或者母系遗传。多数情况下，mtDNA点变异是母系遗传的，而大片段缺失多为新发（de novo）变异。

● mtDNA变异可能仅在特定的组织中存在，尤其那些细胞分裂不旺盛的组织或器官，如骨骼肌等。



线粒体基因组变异特点

线粒体基因组诊断难点

嘉检高精度线粒体基因组家系


                                                            One PCR to amplify 16.6kb mtDNA [PMID:22777720]


｜高精度

“Zhang-Wong”专利检测方法一步到位，NGS测序深度5000x以上，精确定量每个mtDNA位点，相当于16000多个定量PCR（qPCR）反应，可检测低至0.5~1.0%的变异比例。

“Zhang-Wong”方法为美国线粒体基因组诊断“金标准”


｜线粒体基因组家系

通过一对引物，采用LR-PCR扩增mtDNA全长，排除核基因组同源序列（NUMTs）和mtDNA的SNPs的干扰，对mtDNA点变异和结构变异同时检测。

单次检测可同时分析mtDNA的单个核苷酸变异、单重/多重缺失或重复变异、明确断裂位点、明确变异的比例，并可通过母亲的变异信息明确先证者的变异来源或为“新发变异”。

临床诊断评分量表

线粒体病相关检测项目

注：基因包内所有基因均可以单独检测，并根据患者的临床表型进行调整，且随着医学的发展而有所变化，详情可咨询400-179-2998。

定点检测

精典病例 - Leigh综合征

患者：女， 6岁
临床病症：
反复抽搐、乳酸偏高，头颅MRI示左侧枕部异常信号
家族史：
母亲无相关临床症状
检测方案：
高精度线粒体基因组家系
检测结果：
Leigh综合征/MELAS――点变异（SNV）
高精度线粒体基因组家系检测报告
一、检测结论：检测到与临床表现相关的罕见变异。
二、检测结果和解读：

检测结果质控统计：这个综合征基因包检测区间包括线粒体基因组全长, 总共含有 16,569 个碱基。

平均覆盖深度 5,503 +/ -942 X，大于 10X 覆盖区间占 100%，大于 20X 覆盖区间占 100 %。

基因名称 OMIM编号 遗传方式 HG19位置 转录本 基因区 核苷酸与氨基酸改变 合子状态 人群频率 ACMG变异 分类 相关疾病/文献 来源
MT-ND6 516006 - chrM:1**** NC_012920 ND6 m.#A>G, p.A#V 68.5% - 1 类-致病变异 MELAS/Leigh 综合征 新发
Leigh综合征，主要临床特征:

① 生长发育迟缓、乳酸酸中毒；

② 视神经萎缩、眼睑下垂、眼外肌麻痹、视网膜色素变性；

③ 精神智力发育迟滞、肌张力低下、癫痫。

精典病例 - mtDNA单重缺失综合征

患者：女， 28岁
临床病症：
进行性眼外肌麻痹，肌活检示轻度肌源性损害伴RRF、RBF
家族史：
母亲无相关临床症状
检测方案：
高精度线粒体基因组家系
检测结果：
线粒体基因组单重缺失综合征――单重缺失
高精度线粒体基因组家系检测报告
一、检测结论：检测到与临床表现相关的罕见变异。
二、检测结果和解读：

检测结果质控统计：这个综合征基因包检测区间包括线粒体基因组全长, 总共含有 16,569 个碱基。

平均覆盖深度 6,889 +/ -5,823 X，大于 10X 覆盖区间占 100%，大于 20X 覆盖区间占 100%。

基因名称 OMIM编号 遗传方式 HG19位置 转录本 基因区 核苷酸与氨基酸改变 合子状态 人群频率 ACMG变异 分类 相关疾病/文献 来源
mtDNA - - chrM NC_012920 mtDNA ~ m.60**-11***缺失 - - 1 类-致病变异 线粒体基因组单重缺失综合症 -
线粒体基因组缺失综合征（Kearns-Sayre 综合征、Pearson 综合征、Leigh 综合征、进行性眼外肌麻痹、线粒体脑肌病等），主要临床特征：

①各器官不同程度障碍，临床表现多样，可表现为慢性进行性眼外肌麻痹，视网膜色素变性，感觉神经性听力丧失，或线粒体脑肌病等。

精典病例 - mtDNA多重缺失综合征

患者：男， 39岁
临床病症：
眼睑下垂、乳酸升高、肌酸激酶升高
家族史：
母亲无相关临床症状
检测方案：
高精度线粒体基因组家系
检测结果：
mtDNA多重缺失综合征――多重缺失
高精度线粒体基因组家系检测报告
一、检测结论：检测到与临床表现相关的罕见变异。
二、检测结果和解读：

检测结果质控统计：这个基因包检测区间包括线粒体基因组全长, 总共含有16,569 个碱基。

平均覆盖深度6,730+/ -1,363X，大于10X 覆盖区间占100%，大于20X 覆盖区间占100%。

基因名称 OMIM编号 遗传方式 HG19位置 转录本 基因区 核苷酸与氨基酸改变 合子状态 人群频率 ACMG变异 分类 相关疾病/文献 来源
mtDNA - - chrM NC_012920 mtDNA 多重缺失 - - 1 类-致病变异 mtDNA 失综合症多重缺 -
线粒体基因组多重缺失综合征，主要临床特征：

① 各器官不同程度障碍，临床表现多样，有的表现为线粒体脑肌病，有的为线粒体脑肌病伴乳酸酸中毒，慢性进行性眼外肌麻痹等。

精典病例 - mtDNA耗竭综合征

患者：女， 2岁
临床病症：
生长发育倒退，血乳酸升高，颈部和肢体近端肌无力
家族史：
母亲无相关临床症状
检测方案：
线粒体DNA数量定量项目
检测结果：
mtDNA耗竭综合征――数量异常
线粒体DNA数量定量项目检测报告
一、检测结论：检测到线粒体拷贝数量病理性减少。
二、检测结果和解读：

mtDNA耗竭综合征，主要临床特征:

① 是由于核基因变异引起mtDNA数量严重减少，导致组织和器官能量产生障碍，多呈常染色体隐性遗传；

② 主要受累器官为肌肉、肝脏、大脑和肾脏，临床表现多样。