（图片来源：网络）
2、同源染色体与等位基因
人类是二倍体生物，我们的染色体是成对的，一共有23对，其中22对为常染色体，另外1对为性染色体。 成对的染色体一条来自父亲，即父源染色体，一条来自母亲，即母源染色体，互为“同源染色体”。在进行减数分裂形成生殖细胞时，同源染色体会分离，分别进入到单倍体的生殖细胞中。
在一对同源染色体相同的位置上控制某一性状的一对基因称为“等位基因（allele）” ，如下图中的F和f，H和h，R和r基因，互为等位基因。不同的等位基因控制例如发色或血型等遗传特征的变化， 等位基因控制相对性状的显隐性关系及遗传效应。
3、合子类型与遗传模式
1）杂合与常染色体显性遗传
在成对的等位基因中，如果其中一个的基因型与另一个的基因型不一样（如Aa、Bb），则其合子状态为“杂合” ，该个体在该基因位点上是“杂合子” （Heterozygous）。
当一对等位基因中的一个发生变异（即杂合状态），该个体便表现出相对应的表型（性状），则这种表型（性状）的遗传模式是“显性”遗传，如果该基因位于常染色体上，则其遗传模式称为“常染色体显性”（Autosomal dominant，AD）。
一个疾病，如果是AD遗传，其患者家系有以下特点：
垂直传递，代代相传*，即每一代都会出现患者，患者的父母之一必也患病，非患者的后代都正常。
患者的任何一个子代， 患病的概率为1/2。
患者的子代无论男女都可能会发病。
（*注：生殖腺嵌合、基因新发突变、外显不全、基因印记这几种情况不符合这一规律。）
2）纯合、复合杂合与常染色体隐性遗传
如果一对等位基因出现了两个变异，且这两个变异无论是DNA上的位置还是碱基的变化都是一模一样的，这种情况该合子状态称为“纯合”，若这两个变异不完全一样就称为“复合杂合”；当它们分别在两个等位基因上时，属于复合杂合反式，而两个变异都在同一个等位基因上时，属于复合杂合顺式。
当一对等位基因中发生纯合或复合杂合（反式）变异，该个体才会表现出相对应的表型（性状），则这种表型（性状）的遗传模式就是“隐性”遗传，如果该基因位于常染色体上，则其遗传模式称为“常染色体隐性”（Autosomal recessive ，AR）。
一个疾病，如果是AR遗传，其患者家系有以下特点：
患者在系谱中呈水平分布，即同一代里，尤其是同胞间出现，多以散发形式或隔代出现；患者父母通常不发病，但都是携带者。
患者的同胞患病概率为1/4，正常表型的同胞中携带者占2/3。
发病没有性别区分，男女患病的概率相同。
近亲结婚者，其子代患隐性遗传病的概率更大。
3）半合与X性连锁遗传
人类的常染色体都是成对的，但男性的两条性染色体则相差极大，X染色体的体积比Y染色体大很多，其上的基因也比Y染色体多，这就导致了男性X染色体上的大部分基因都是没有另一个等位基因的， 这种只有一个等位基因的合子状态，称为“半合” 男性对于X染色体上的基因是“半合子” （ Hemizygous ）。
在性染色体上的基因随着性染色体遗传给下一代，称为“性连锁遗传”。在X染色体上称为X染色体连锁XL，。由于Y染色体上的基因较少，因此大部分的性连锁遗传病发生在X染色体上。男性因只有一条X 染色体，一旦其上基因发生致病突变，则无论显隐性，都会发病，因此，X连锁疾病男性患者通常比女性患者多。
XL遗传病有以下特征：
由于男性只有1条X染色体（半合子，hemizygote），所以对于男性不存在X染色体显性或者隐性的区别，不管是显性还是隐性都会发病。
交叉遗传， 即男性患者X染色体只能来自其母亲并遗传给其女儿。
女性杂合子表达差异，由于女性存在一条X染色体随机失活的现象，XL的疾病在女性中是否表达以及表达程度如何不仅仅取决于该基因的显隐性。
注*鉴于以上1和3两点，对于XL的遗传病现在较少区分显性和隐性。
4、三联遗传密码子与蛋白的合成
在DNA转录而成的mRNA上，从序列AUG开始，每3个碱基序列决定一个氨基酸，这3个碱基序列就是“三联密码子”。如左图所示，除了起始密码子AUG编码甲硫氨酸（又称蛋氨酸，Met，M）外，其他多个不同的三联密码子可以编码同一个氨基酸，如ACG、ACC、ACU密码子都编码苏氨酸（Thr，T），这种现象就是密码子的“简并性”。
tRNA（运输RNA）上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对，tRNA上携带一个氨基酸，在核糖体的帮助下氨基酸链形成肽链（右图），直到遇到终止密码子（UAA、UAG、UGA），氨基酸链停止合成，肽链不再延伸。合成好的肽链经过加工折叠，便形成了有功能活性的蛋白。从mRNA到蛋白的过程就叫“翻译”。
（图片来源：网络）
5、胚系变异与体细胞变异
胚系突变是在生殖细胞（精子或卵子）中或合子早期发生的基因突变，可遗传给后代，导致个体所有细胞均携带该突变。这类突变是先天性的，与体细胞突变（仅影响局部组织且通常不遗传）有本质区别，可能引发遗传病或增加特定疾病风险。
胚系突变起源于生殖细胞形成或受精卵早期阶段，可能由父母遗传或新发突变（父母不携带）引起。这类突变会整合到个体的所有细胞中，包括未来的生殖细胞，因此可能代代传递。例如，遗传性乳腺癌相关的BRCA1基因突变即属于胚系突变。
（图片来源：网络）
胚系变异与体细胞变异的区别如下表所示：
二、报告解读
1、报告结论和结果及其含义
1）阳性报告
阳性的检测结论为“检测到可以解释受检者表型……”。含义：已找到与受检者临床表现高度相关的明确遗传病因，通过表1中的变异可做出遗传方面的诊断（右图紫色部分）。受检者一般无需再做其他辅助诊断的基因检测，可验证受检者父母明确变异的遗传来源。
报告中表一对应阳性结论，一般认为其所报的变异就是患者的遗传病因，同时满足临床相关性高+遗传模式相符+ACMG变异分类致病性高的3个要求（下图紫色部分）。表1.1为点变异（SNV），表1.2为拷贝数变异（CNV）。表1.1中的变异，在出结果后的2个月之内都可以免费对父母样本做Sanger验证，以明确变异来源。
2）不明确报告
不明确的检测结论为“检测结果暂无明确结论……”。含义：表二中的变异可能是与受检者临床表现高度相关的基因变异，但由于变异不符合该遗传病的遗传模式或ACMG致病性分类为意义未明等原因，未能确诊遗传病因。可通过送检更多家系亲属，做针对性的临床、病理或实验室等检查，进行功能实验等方法进一步明确或排除。
表二对应不确定结论，一般认为其所报的变异不能同时满足临床相关性高+遗传模式相符+ACMG变异分类致病性高的3个要求（通常不满足后两者之一）。表2.1为点变异（SNV），表2.2为拷贝数变异（CNV）。表2.1中的变异，在出结果后的2个月之内都可以免费对先证者父母样本做Sanger验证，以明确变异来源。
3）阴性报告
阴性的检测结论为“未检测到可以解释受检者表型……”。含义：未找到与受检者临床表现高度相关的基因变异，受检者可能不是单基因遗传病患者，但也不能完全排除遗传病的可能性。表三中的变异不能很好地解释受检者临床表现，仅供参考，如需继续寻找遗传病因，可加做进一步的基因检测项目。
表三对应阴性结论，一般认为其所报的变异不能满足临床相关性高和/或符合遗传模式的要求，即其对应的疾病不能很好地解释送检者临床表现或理论上不满足遗传病的发病条件。所报变异不能免费验证父母，需注意：ACMG致病性高的变异也可能会在表三中出现，但不能因此认为该变异就是患者的遗传病因！如报告中未对表三的变异作出说明或想进一步了解表三的变异，可联系相关同事进行解读。
2、不同结论的处理建议
验证变异来源对于遗传病的遗传咨询十分重要，即使临床已经明确诊断，对于阳性的基因检测结果，最好能验证父母明确遗传来源，根据不同的遗传来源和不同的遗传模式作下一步的处理建议和遗传咨询。
1）阳性结果的处理建议如下表所示：
2）不明结果的处理建议如下图所示：
3）阴性结果
首先考虑排除单基因遗传病，如依然怀疑单基因遗传病，建议：
做更全面的检测项目，如WES、WGS；
收集更完整的临床症状申请重新分析，没有新的症状者过一段时间（一到两年）后重分析数据；
考虑特殊变异时，用其他测方法或项目（MLPA、OGM、RNA-seq、线粒体、三代测序、甲基化等）；
考虑嵌合，送检其他样本（如：肌肉、皮肤等）；
多中心合作展开研究，寻找新基因。
全外后阴性的处理建议参考下图：
（图片来源：Beyond the exome: What's next in diagnostic testing for Mendelian conditions. Am J Hum Genet. 2023 Aug 3;110(8):1229-1248. doi: 10.1016/j.ajhg.2023.06.009.）
3、扩展列表意义及解读
全外显子组和全基因组基因测序检测项目附有扩展列表，基因包项目无扩展列表。
1）扩展列表对临床的意义：
扩展列表是由生信算法结合HPO表型、人群频率等自动生成。所报变异均是受检者真实检出的自身存在的变异，但没有经过人工评估和分析，只起到供临床参考的作用。 对于阴性结果，尤其是正文中没有报任何变异的情况下，可在扩展列表中查看是否有与受检者相关性较大的变异，加以进一步临床评估。
2）扩展列表各项内容解读：
人群频率：在表型正常的人群中，该变异出现的频率，数值越小说明该变异在正常人中越罕见。
ClinVar ID：ClinVar（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/）是一个公开数据库，记录了人类基因变异与表型的关系和证据，汇聚了来自世界不同实验室对变异的评估结果。ID号为NA表示该变异在ClinVar中没有记录。
预测算法：所⽰数值为REVEL算法针对错义变异预测其致病性所得的数值性结果。数值为0~1，越接近1表示变异对蛋白功能越有害。
OMIM相关疾病：OMIM（Online Mendelian Inheritance in Man®）包含所有已知遗传疾病和基因的信息，提供基因功能、疾病描述、案例报道等综合信息。[ ]中为疾病ID号。
家庭成员携带情况：该数据只在三人家系项目的报告中呈现。从左⾄右分别为相应家庭成员的⼆代测序数据中对应变异的⽐例/其相应测序深度，杂合变异的比例在50%左右。
4、一代验证结果图解读
1）结果判断
验证结果显示“野生型”，代表受检者没有该变异，显示“杂合”、“纯合”等表示受检者有该变异。
（图片来源：基因检测报告）
2）变异峰图解读
一代验证结果分正反向测序结果，无论正反，都是同一个基因序列（两条DNA链，一条正义链，一条反义链，两条链碱基序列反向互补配对）。错义杂合变异，会出现一个“套峰/双峰”（箭头所指灰色区域）。
错义突变的一代测序结果图（图片来源：基因检测报告）
移码导致的杂合变异，测序峰图出现多个“套峰/双峰”，十分杂乱，如箭头之后的区域所示。
移码突变的一代测序结果图（图片来源：基因检测报告）
注：图中ATCG序列下的数字仅代表测序的碱基序号，并非变异所在编码区或染色体位置。
三、变异命名原则
1、变异的类型
基因变异的种类如下图所示。根据发生变化的DNA范围，可将基因变异分为：点变异（SNV）、小片段插入缺失（delins或Indel）、拷贝数变异（CNV）。
1）SNV（single nucleotide variation）
指基因中的单个核苷酸或碱基对（用bp表示）发生变化，可以是替换、缺失或插入。所谓“替换”，就是DNA双链中某个位置上原本的碱基被其他碱基替代，根据遗传密码子编码氨基酸的改变，碱基的替换又可以分为以下几种类型：
同义变异：替换碱基后的三联密码子并没有改变其所编码的氨基酸；
错义变异：替换碱基后的三联密码子原本编码的氨基酸被另一个氨基酸替代；
无义变异：替换碱基后的三联密码子变为不编码氨基酸的终止密码子，蛋白质氨基酸链因中止而截短。
2）delins（deletion-insertion）
delins（或indel）包含了两个意思，即插入ins，和缺失del，通常是一个到十几个核苷酸（或碱基对）的插入ins/缺失del。核苷酸的插入或缺失在氨基酸的水平上通常会导致移码或整码变异。
整码变异：由于3个碱基排列组合的1个三联密码子成决定1个氨基酸，因此如果基因序列插入或缺失了3或3的整数倍的碱基数目，则原本编码阅读框不会被改变，只会减少或增加一个或数个密码子，导致所翻译的蛋白质减少或增加一个或数个氨基酸，这样的变异为整码突变。
移码变异：点变异除了替换，还可以是插入或缺失，此时如果插入或缺失的核苷酸数目不是3或3的倍数，三联密码子的阅读框将会改变，导致移码突变。移码突变将改变基因原本的编码阅读框，不但导致突变之后的所有密码子改变，使原本的氨基酸种类都发生了变化，而且还常常使终止密码子提前出现，因此，移码突变除了改变蛋白质的氨基酸种类，还会使蛋白氨基酸链的长度发生变化，严重影响蛋白质的结构与功能。
3）CNV（copy number variation）
拷贝数变异，通常指1000个碱基对（1kb）以上长度的DNA片段（通常包含单个或多个基因）发生了缺失或重复。
2、变异的命名
报告所呈现的变异命名参考人类基因组变异协会（HGVS）的命名规则， 命名由参考序列+DNA碱基改变+蛋白氨基酸改变组成。以NM_22168.4:c.1052A>G(p.Lys351Arg)为例，“NM_”代表参考序列基于mRNA上，后面的数字是具体的mRNA编号。“c.” 表示核基因编码区（CDS），如果是“m.”则表示线粒体基因组，后面的数字是变异的核苷酸在编码区或线粒体基因组中的具体位置。“p.”表示蛋白质，后面的数字是变异的氨基酸在蛋白质多肽链中具体的位置。
1）替换的命名
DNA碱基改变用“>”连接两个碱基，如A>G表示原本的A碱基被G碱基所替代。
同义变异命名：同义变异属于替换，但蛋白氨基酸没发生改变，用“=”表示，如p.Lys50=，基因检测报告中一般很少出现同义变异；
错义变异的命名：错义变异属于替换，而且蛋白氨基酸发生了改变，需写出改变后的氨基酸，如p.Lys50Glu；
无义变异的命名：无义变异通常属于替换，替换后的密码子变为不编码氨基酸的终止子，用“*”号表示，如p.Lys50*。除了用“*”表示，有时还可见“Ter”或“X”表示终止。
2）剪接变异命名：由于c.指代的是编码区，而剪接变异往往发生在内含子区，此时若要表示内含子中的变异，c.的数字要加上“+/-”，如：c.2886-5T>C或c.1747+1,变异在外显子下游（3'端）的内含子中用+表示，在上游（5'端）用-表示，就近原则，+/-的数谁小就用谁，即取变异离外显子近的那一侧位置。
3）delins命名：单个或多个核苷酸的插入或缺失，在c.中用“_”（下划线）连接插入/缺失的起始和结束位置，插入用“ins”表示，缺失用“del”表示。如：c.145_147delinsACA，表示编码区145-147位置的3个碱基发生缺失后再插入ACA三个碱基。多个碱基的delins可导致整码或移码变异。
整码变异命名：整码变异是插入/缺失3或3的整数倍的核苷酸，导致蛋白多肽中的氨基酸增加/减少，详见报告实例。
移码变异命名：c.中有“fs”表示移码（frame shift），移码通常会使终止密码子提前出现，用“*”表示终止，*号后面的数字代表终止子出现在氨基酸变化后的第几位。
四、变异的致病性分类
目前遗传病基因变异分类一般遵循ACMG指南，它是美国医学遗传学与基因组学学会等机构，于2015年发布的基因序列变异解释的指南。 ACMG指南适用于基因包、全外和全基因组检测到的点变异（CNV不适用）以及孟德尔遗传病（线粒体病不适用）。2017年我国专家对ACMG指南进行了翻译并发布中文版的《遗传变异分类标准与指南》。
ACMG指南将变异的致病性划分为5个类别： 致病变异、疑似致病、意义未明、疑似良性与良性变异，后两者一般不会写进基因检测报告中。
致病变异：经ACMG指南评估， 致病可能性≥99%的变异。这些变异通常是该遗传病常见或热点的变异，对于该变异的研究资料多，致病机理明确。
疑似致病：经ACMG指南评估， 致病可能性≥90%的变异。这些变异通常是移码变异、无义变异、剪接变异等预测会严重影响蛋白功能的罕见变异。
意义未明：经ACMG指南评估，目前该变异的致病性证据不足以将其分类为致病变异、疑似致病、疑似良性或良性变异。这些变异往往是罕见的，且很少甚至缺乏研究报道，因此无法判断其致病性。
返回搜狐，查看更多