Part-1
嘉宾介绍
庞楠，遗传学博士，助理研究员，毕业于中南大学医学遗传学实验室，现就医院儿科，从事遗传病的诊断与研究工作。主持国家自然科学基金一项，参与多项计划课题、国家重点研发计划、国家自然科学基金等研究项目。发表多篇SCI论文，参与多本教材的编写，在儿童神经发育遗传病的诊断方面有着丰富的经验。
Part-2
公开课环节
大家好，医院儿科的庞楠，欢迎大家继续来到遗传性癫痫系列公开课，今天我要跟大家分享的是“婴儿痉挛的遗传学病因研究进展”。
这节课的主要内容包括：
婴儿痉挛的定义、病因分类和治疗
婴儿痉挛的遗传学病因
医院儿科部分数据总结
遗传诊断对婴儿痉挛治疗的指导
婴儿痉挛新致病基因的研究
婴儿痉挛是儿童时期最常见的癫痫脑病，多于1岁内起病，起病年龄＞1岁称为晚发型。
它的定义是婴儿期起病、成串或孤立的痉挛发作、发作间期脑电图高度失律、常伴精神运动发育落后或者倒退。
以上三联征均满足的称为West综合征，不能完全满足的称为婴儿痉挛症。
婴儿痉挛的治疗，首选ACTH和氨己烯酸，但是将近50%的患儿药物不能控制其发作，这个病死亡率为22%-31%，80%多的患者伴有智力障碍，60%-70%患者成人期仍有反复抽搐，总之婴儿痉挛治疗困难，病死率高，预后差。
婴儿痉挛的治疗和预后是与病因密切相关的：
对局灶性皮层发育不良或脑发育畸形导致的婴儿痉挛患儿，外科手术可使78%的患儿癫痫缓解。
结节性硬化合并婴儿痉挛的患儿，氨己烯酸有效率可高达90%。
奎尼丁对功能增强型KCNT1基因变异的婴儿痉挛的患儿是有效的。
所以明确婴儿痉挛的病因是非常重要的，目前主要是分为以下几大类：免疫性、感染性、代谢性、结构性、遗传性和不明原因的。目前估计超过50%的婴儿痉挛与遗传有关。
所有的遗传病主要的形式包括3大类：染色体、CNV和单基因，婴儿痉挛也不例外，染色体结构和数目的异常、CNV和单基因突变均可导致婴儿痉挛。
染色体方面包括Down综合征，14、20号环形染色体等，CNV包括一些综合征和涉及到婴儿痉挛致病基因的CNV，单基因目前已发现了几十个基因，在OMIM数据库中，婴儿痉挛和大田原综合征、LGS等一起归于EIEE词条下，目前已发现的EIEE基因已达66个，目前每年都会有报道多个EIEE的新基因，是一个发展很快的方向。
这张图给出了不同年龄不同类型的癫痫综合征的基因谱，之前张月华老师已经给大家讲过了，我们可以看到很多基因可以导致多种类型的癫痫综合症，但是不同综合征之间还是有一定的差别。
在婴儿痉挛的患者中，染色体核型分析大约可为3-5%的患者找到病因，CNV检测大约可以找到6.8%-9%，而二代测序可以找到5%-40%不等。
已知的明确的癫痫基因在总的遗传性癫痫中占比是比较大的，比如SCN1A突变的患者特别多，所以大家应该都见过或者用过癫痫基因panel。
新发现的癫痫基因特别多，每年都在增长，但是这样的患者都比较罕见，而WES的优点是可以检测所有的已知的癫痫基因，另外，如果患者的癫痫是由于某个还没有被确定下来的致病基因导致的，那在这个基因被确定下来之后再做重新分析可能就会确诊，这是WES的优势。WGS就是WES的升级版，目前有逐渐取代WES的趋势。
Epi4K是一个研究癫痫基因组学的国际合作组织，他们于、年在Nature和AJHG杂志上连续发表了癫痫脑病WES数据。年Nature文章纳入例癫痫脑病患儿，其中婴儿痉挛例，年AJHG文章在例的基础上增加至个核心家系。在这批患儿中肯定检测到了很多经典的癫痫脑病致病基因突变，发现了一批候选基因，并在5名患儿中检测到了DNM1的denovo突变，鉴定了一个新的致病基因。
年AJHG发表文章，对例发育性/癫痫性脑病核心家系进行了WGS检测,为32%的患儿明确了遗传学病因，提出了7个候选基因，并认为发育性/癫痫性脑病的基因谱可能和智力障碍不伴癫痫的患儿不同。
下面是我们医院小儿神经专科自己的部分患者数据，首先这里是例婴儿痉挛患儿的CNV检测结果，我们可以看到一些明确的、热点的综合征和包含已知EIEE致病基因的CNV。
还有一些相关的可能致病性CNV。
这是一些CNV的FISH验证结果。
总结一下，在例婴儿痉挛患儿中，致病性CNV有5.6%，可能致病性CNV有6.4%，与既往报道相仿。
这是部分做了panel的婴儿痉挛患者的数据，我们找到了一些经典的婴儿痉挛的致病基因突变。
但是正如前面所说，我们认为进行婴儿痉挛的遗传诊断，WES是一个更好的策略，这是我们部分的WES诊断结果，为25.6%的患者明确遗传学病因，与既往报道阳性率相仿。
遗传诊断不仅仅是明确病因和遗传咨询，它对治疗是有指导作用的。这里为大家分享一下我们自己的一部分药物难治性癫痫的数据。药物难治性癫痫是指虽经2种或2种以上规范药物治疗且血药浓度合格或达到最大耐受剂量，仍反复发作，难以控制，约占癫痫患儿的1/3-1/4，按比例估算全国约有数百万患者。
在这篇文章中，我们共有名药物难治性癫痫患儿接受了基因检测，其中名患儿做的是panel，58名做的是“临床全外”，也就是只检测当时的“全部已知致病基因”，当然和panel一样是不包括新发现的致病基因的，74名是做的WES。总体诊断率为31.5%，也就是86名患儿获得了遗传诊断，我们根据遗传诊断的结果，调整了其中34名患儿的治疗方案，在这34名患儿中，52.9%becameseizure-free，38.2%减少了癫痫发作。总的来说，无论遗传检测的结果是否是阳性的，做遗传检测的患儿的住院次数和负担都大大降低。
除了为患者做精准诊断和精准治疗，我们还探索那些目前无法解释的遗传性的婴儿痉挛的病因。
我们精选了56个trios的West综合征核心家系，我们之前讲过婴儿痉挛和West综合征的关系，我们前期排除了所有可能导致其发病的已知病因，然后做了WES，通过一些基本的数据筛选和验证，
共找到了89个候选基因，其中33个基因符合常染色体显性遗传，即检测到的是denovo突变。22个基因符合常染色体隐性遗传，即检测到纯合或者复合杂合突变，突变的来源是携带者父母。X连锁的基因有34个，其中33个是母亲杂合传给男性患儿，1个是男性患儿denovo变异。
因为West综合征的高度遗传异质性，所以只发现了2个患儿有相同的CD99L2突变，另外2个患儿在TAF1这个基因上发现了错义突变。
我们首先很关心这些基因是否是其它疾病的致病基因，我们发现主要都是智力障碍的致病基因，包括刚才提到的TAF1，X染色体denovo突变的HUWE1、kabuki综合征的致病基因KMT2D等等，在West综合征患者中发现智力障碍基因突变，可见癫痫脑病和智障作为神经发育疾病之间的密切关系。
我们再把已知癫痫脑病的致病基因和我们的候选基因放在一起，看看它们功能上的关系，左图是已知基因的功能网络，可见大多数已知致病基因相互之间都有很密切的关系，把候选基因加上去后可以看到大多数候选基因可以和已知基因进行连接。
GO分析可以看出候选基因与已知基因的功能是高度相关的。
在这些基因之中，我们发现钙离子信号通路富集了多个候选基因，绿色标出的是已知致病基因，蓝色的是候选基因，有兴趣的朋友可以深入了解一下。
我们查询了人类的胚胎和小于2岁的人类的大脑的候选基因表达数据，发现部分候选基因与致病基因存在关系较强的共表达模式。
同样的，在蛋白层面，也有很多候选基因的蛋白产物跟已知基因的蛋白产物有直接相互作用，这些都是致病性的证据。
那么我们就综合各种因素考虑哪些基因更有可能是致病基因，包括：
多名患者中重复发现
通过软件预测变异对基因功能影响相对更大
人类对这个基因缺陷的耐受程度相对更差
候选基因应该在神经系统中表达
与EIEE致病基因共同表达或蛋白有直接的相互作用
离子通道基因和脆X蛋白调控的一组基因与癫痫是密切相关的，这也是一个支持证据。
另外这个基因的转基因老鼠如果有癫痫表型，也是一个重要证据。
最后我们挑选了17个基因作为highlight的候选基因，这些基因我们觉得很有希望能够证明确实是West综合征的致病基因，这些基因中也有其它研究列为候选基因的，也有在近期被证实是致病基因的，比如CYFIP2。
回到最初做个总结：
遗传缺陷是婴儿痉挛病因的重要组成部分，
导致婴儿痉挛的遗传因素包括染色体结构和数目的异常、CNV和单基因缺陷，
遗传检测可为患儿明确病因、指导治疗、改善预后、降低家庭负担
不明原因的婴儿痉挛中遗传因素有重要贡献，还有很多致病基因有待挖掘
最后我们希望各方能够通力合作，实现精准诊断、精准治疗。
Part-3
问答环节
观众a:
CNV一般用什么软件检测?
庞楠老师：
CNV一般的检测方法有2种，芯片和NGS。芯片主要有三个厂家：安捷伦、昂飞、illumina。他们的芯片仪都配了专门的软件来callCNV。NGS做CNV检测有很多公司都可以做，一般都是公司自己开发的算法。
观众b:
庞老师您好，请问对于婴儿痉挛或者癫痫性脑病或者儿童癫痫，Panel真的没有WES好吗？还是说只有婴儿痉挛或者癫痫性脑病查WES?
庞楠老师：
在癫痫性脑病中，Dravetsyndrome检出SCN1A突变的可能性比较大，可以首选SCN1A的Sanger测序+MLPA。其它类型疾病我认为首选都是WES，就像前面所说的，这个疾病的异质性太强了，每年都会有很多新致病基因被报道出来，我们默认情况是染色体+CNV+WES检测都做，主要是做CNV和WES。
Panel本身设计、测试有一个时间周期，会晚于新基因报道的速度，即使一定时间更新也会有比较明显的滞后，所以我们认为NGS检测基因小的变异首选WES，当然以后还会有WGS等等。比如今天我们自己的候选基因研究，把CYFIP2基因列为了highlight候选基因，几个月后Matsumoto老师就发表论文认为这个基因应该就是EIEE的致病基因。所以之前的患者如果做的是Panel，肯定没有检测这个基因，要患者再去做新基因的检测，可行性就比较低了。
观众c:
你好庞老师，在治疗方面，某个基因的突变有对应的药物，比如KCNT1对应奎尼丁。如果是染色体层面比较大的缺失重复，可能包含多个基因，对于这部分患者来说，选取药物方面需要考虑哪些因素呢？
庞楠老师：
关于治疗方面，目前由于这个病还是相对比较罕见的，不同致病基因，不同突变位点、形式，能够完整的设计一组研究还是比较困难的，所以总体来讲精准治疗还有一定的局限性，需要大家一起努力。举个例子，离子通道的改变，如果是LOF，那么就不要使用抑制这个离子通道的药物；如果是GOF，可以考虑使用抑制这个离子通道的药物。如果没有确定的靶点，还是从临床出发，从一线治疗开始。
观众d:
庞老师，受教了，因为二代测序对于ARX的ployAla的突变有局限性，如果我们想对二代测序阴性的男性样本专门用一代进行检测，您对候选样本的选择有什么建议吗？在你们的IS病例中，这种突变的检出率怎么样？谢谢。
庞楠老师：
ARX的ployA区域在NGS的检测中确实可能效果不好，我们自己也做了相关Sanger测序，比例并不大，我也请教了一些老师，他们也觉得ARX的比例不一定有那么高，不一定准确。希望能看到一些中国人自己的数据发表出来。确实像这样的区域是NGS的弱点，我们做检测的时候一定要知道，可能有些区域测得不好，可能出现假阴性的结果。我们目前也精选了一批患者，表型符合程度高，其它病因基本排除干净，但是仍然没有很多阳性的患者。我觉得短期内看是否有基因检测公司可以给出一个价格实惠的解决方案。
观众e:
报道中提到的56个trios的West综合征核心家系中，前期排除了哪些可能导致其发病的已知病因呢？
庞楠老师：
我提到过的全部已知的可能解释患者病因的，全部排除。
观众f:
庞老师您好，我之前送的癫痫trios的WES，阳性率很低，大概只有10%检出了有意义的基因突变，是不是应该增加做拷贝数变异等其它检测方法？
庞楠老师：
我建议CNV是需要做的，染色体能接受的话也可以做，我见过一些小孩子有各种染色体的问题，有一些可能可以解释病因，有时候可以提示某些问题，有时候可以告诉家长再生育要去做遗传咨询等等。另外，不是所有的癫痫都是遗传性的，其它因素也要考虑。
观众g:
庞老师，想听听您的意见，现在利用基因检测尤其是WES进行癫痫临床辅助诊断，大量应用临床，除了提高精准诊断的效率，会怎样高效推进癫痫的精准治疗，您觉得癫痫治疗的未来，会有可能像肿瘤靶向用药一样，要求有相应的伴随诊断吗？
庞楠老师：
精准治疗或者说传统治疗都只能通过专科医生来实现，就算暂时没有精准治疗的方法，也要积极配合医生的治疗方案，这是最重要的。关于如何推动精准治疗，我认为还是要明确病因，再加上我们对脑发育这个过程有更深刻的认识。目前来看还是远远不够的。
观众h:
今天读到庞老师发表的上面那篇文章，对RYR3基因突变的患者使用钙离子通道的抑制剂，效果很好，庞老师能详细介绍下吗？患者最终怎样了？庞老师在选潜在的ARX癫痫患者时，有什么标准吗？
庞楠老师：
RYR3只是个候选基因，RYR基因都很大，发现两个错义突变也不能说明什么，但是从功能上来讲确实很可能相关。我希望提醒大家我们做了遗传检测和遗传学研究，最后患者实际的病因并不一定是遗传因素，我们发现的可能只是表现，并不是关联，所以这并不能说明什么问题。那个患者也是先做了正规治疗，后来才发现有这个基因突变，所以目前只能说一个患者恰好使用了这样的药物，并且有这样一个基因突变。关于ARX基因，我觉得和脆性X有点像，表型差不多就可以做，但是别太追求阳性率。
观众h:
哪是追求阳性率啊，送了大概20个婴儿痉挛患者，一个都没检测出。
庞楠老师：
陈老师，我想跟您握个手，ARX让我这边也很烦恼。
观众i:
感谢庞老师的分享，想请教下，按您既往的科研经验，癫痫脑病这块的基因GO富集的bp、mf、cc的三个过程分别更多是聚集在哪些方面呢?
庞楠老师：
就是图中已知基因的那些。那张图是去年做的，差不多有60个左右致病基因。
观众j:
GRIN2A这个基因的变异有针对的药物吗？父母Sanger测序未发现此变异，没有特殊用药，患儿现在北京。在我这里发现发育迟缓，问了病史觉得存在惊厥。我刚接触基因，很多不懂，见谅。
观众k:
GKB里面关于患儿突变基因没有很有用的信息，目前只有一个SNP被研究，而且没有显著性的关联。
观众l:
GRIN2A的患者，美金刚有疗效报道。
Part-4
下期公开课预告
第39期赛福基因公开课：《ACMG标准与指南在数据分析解读中的特殊应用案例分享》课程视频已上线，本次公开课的主讲人为赛福基因遗传解读部技术总监王小冬博士，本次公开课的问答环节将在年9月27日本周四晚7-8点，于「基因大讲堂——癫痫科研与临床」群内进行，欢迎申请参加。
Part-5
往期回顾
第一期：基因检测简介
第二期：神经系统遗传病基因检测简介
第三期：全外显子组测序在癫痫疾病中的应用
第四期：高通量测序（NGS）数据分析中的质控
第五期：全外显子组数据分析简介
第六期：高通量数据分析中变异基本操作和注释分析
第七期：ACMG指南解读与InterVar“练兵”
第八期：癌症中序列变异解读与报告的标准指南
第九期：Rett综合征
第十期：几种常见神经皮肤综合征相关疾病基因突变研究简介
第十一期：乳腺癌的精准医疗与基因检测
第十二期：Duchenne肌营养不良的基因诊断策略及国际最新治疗进展
第十三期：Sturge-weber综合征：脑三叉神经血管瘤病
第十四期：RNA-Seq在临床医学中的应用——关于结直肠癌的案例研究
第十五期：新一代测序技术（NGS）在自闭症研究中的应用
第十六期：表观遗传学与肿瘤
第十七期：Dravet综合征与SCN1A基因嵌合突变
第十八期：光遗传技术及其临床应用前景
第十九期：基于假比对或非比对情况下的RNA-Seq数据分析
特辑：脊髓性肌萎缩症基因检测策略和国际最新治疗进展
第二十期：概述细胞遗传学疾病的发生及临床检测和报告解读
第二十一期：运用表观遗传编辑工具来研究X染色体易裂症
第二十二期：如何有效精准地安排基因检测，以及基因检测需要注意的问题
第二十四期：精神分裂症分子遗传学研究最新进展
第二十五期：嵌合突变检测方法和孤独症中的嵌合突变
探基特辑4：利用CRISPR技术筛选癌症中的分子靶位点
第二十六期：肿瘤突变与新抗原负荷在癌症免疫治疗中的临床应用探究
第二十七期：智力发育障碍类基因检测措施选择
第二十八期：让公共数据库帮助我们更好地理解基因诊断报告系列讲座-OMIM数据库
第二十九期：让公共数据库帮助我们更好地理解基因诊断报告系列讲座-ClinVar数据库
第三十期：DNA修复缺陷在肿瘤精准治疗中的价值及应用
第三十一期：营养信号通路在新生儿先天性发育缺陷疾病中的调控作用研究
第三十二期：单细胞癌症进化谱系方面的最新研究进展
探基特辑3：Cell-freeDNA外显子及全基因组测序在多发性骨髓瘤的克隆演化研究中的应用
第三十三期：让公共数据库帮助我们更好地理解基因诊断报告系列讲座-GTR数据库
第三十四期：癫痫基因检测对临床实践的指导
探基特辑5：遗传性肿瘤的临床分子遗传学检测
第三十五期：癫痫疾病的基因诊断
第三十六期：浅谈罕见病市场前景及研发策略
赛福基因赞赏
