Интеграция полногеномного секвенирования улучшила диагностику потери слуха

Сенсоневральная тугоухость (СНТ) — наиболее распространенный сенсорный дефицит у людей, который бывает наследственным или приобретенным и затрагивает около 466 миллионов человек по всему миру. Несмотря на достижения в области секвенирования нового поколения, диагностика генетических причин этого заболевания остается сложной задачей из-за гетерогенности. Авторы статьи в Cell Reports Medicine провели генетическое профилирование семей, члены которых страдают от СНТ, чтобы углубить понимание связей «генотип-фенотип» и улучшить возможности диагностики.

Исследование охватило 394 семьи с различными формами СНТ и включало поэтапную диагностическую стратегию — от классических генетических тестов до полногеномного секвенирования (WGS). Первый этап — быстрый ПЦР-скрининг 22 вариантов в 10 ключевых генах — позволил диагностировать СНТ у 13,5% пациентов. Второй этап включал панельное и полноэкзомное секвенирование c анализом вариаций числа копий (CNV) и мутаций в митохондриальной ДНК, которые повысили диагностическую мощность до 49,7%. Наконец, применение WGS и детальный анализ глубоких интронных вариантов выявили дополнительные мутации, ранее недоступные для стандартных методов.

Внедрение WGS позволило выявить молекулярные причины патологии еще в 19,2% сложных случаев, особенно при исследовании редких структурных и глубоких интронных вариантов генов. В общей сложности точный генетический диагноз был получен у 55,6% пациентов.

Особо ценным методом полногеномное секвенирование стало для пациентов с ранним началом потери слуха, выраженными синдромальными особенностями и случаями нарушений в семейном анамнезе, а также при анализе «семейных трио» (пациент плюс оба родителя).

В ходе исследования авторы обнаружили 190 мутаций, связанных с клиническими проявлениями СНТ. Патогенные и вероятно патогенные варианты могли находиться в 63 генах, среди которых GJB2 затрагивался наиболее часто (10,5% случаев), за ним следовали SLC26A4, STRC, USH2A, CDH23 и MPZL2. Среди этих вариантов 83 были обнаружены впервые, причем структурные варианты составили значительно большую долю (12,0%) среди новых вариантов по сравнению с ранее известными (2,8%), что дополнительно подчеркивает диагностическую ценность WGS.

На последнем этапе недиагностированным пациентам, несущих единственный гетерозиготный вариант в аутосомно-рецессивных генах, проводили систематический скрининг интронных вариантов с использованием in silico предсказаний сплайсинга (например, SpliceAI). C помощью данного подхода исследователи выявили три глубоких интронных варианта в гене USH2A (c.7120+1475A>G, c.14134-3169A>G, c.4628-26037A>G), которые, как подтвердил анализ с использованием минигенных конструкций, вызывают аберрантный сплайсинг, приводящий к включению псевдоэкзонов и преждевременных стоп-кодонов.

Результаты работы позволяют оптимизировать выбор диагностических стратегий, существенно ускоряя путь к диагнозу (полный цикл WGS — около 4 недель и $1000–1100, что не сильно отличается по стоимости от ряда последовательных тестов, но занимает почти вдвое меньше времени). Также важно, что выявление некоторых новых структурных и сплайсинговых аномалий открывает перспективы персонализированной терапии, включая генную терапию и таргетные препараты на основе антисмысловых олигонуклеотидов.

Несмотря на значительный прогресс, более 40% пациентов остаются без точного генетического диагноза. Эксперты считают, что дальнейшее развитие многопрофильных молекулярных и вычислительных методов, а также применение секвенирования с длинными прочтениями даст полную расшифровку генетических причин тугоухости. Исследование демонстрирует: WGS — уже не будущее, а новое клиническое настоящее точной диагностики наследственных нарушений слуха.

Генная терапия восстановила слух у детей с врожденной глухотой