線粒體疾病嚴重威脅患者健康
線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所，它不僅為細胞提供能量，也與細胞凋亡、細胞衰老、信號轉導、細胞氧化還原電位的調節、細胞電解質平衡等生命活動密切相關。
因此，一旦線粒體出現功能性障礙，就可能導致機體發生疾病。保守估計，線粒體疾病發生率為1/5000。
線粒體疾病可在任何年齡發病，具有廣泛的遺傳和臨床異質性，其臨床表現複雜多樣，絕大多數累及多器官系統，尤其是能量代謝需求旺盛的器官和組織。
如癲癇性腦病、智力障礙、肌陣攣、視神經退化、共濟失調、心肌病等，對新生兒和嬰幼兒的智力、生理機能和生存具有嚴重影響，所以在疾病早期通過基因檢測進行明確針對顯得尤為重要。
線粒體疾病主要遺傳特點
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線粒體是一種半自主性細胞器，其生物合成和功能調控受線粒體基因組(mtDNA)—核基因組(nDNA) 兩套遺傳物質共同作用。
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mtDNA遺傳方式主要是母系遺傳，在少數罕見的情況下，父親部分的線粒體能遺傳給後代。
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mtDNA具有閾值效應：普遍認為mtDNA突變率達到70%以上時就會有相應的臨床表現，一般能量需求高的部位(如骨骼肌、腦、心臟等)閾值較低。
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瓶頸效應：由於存在瓶頸效應，家族內mtDNA的遺傳性很難估計，母親可能遺傳很多的mtDNA突變給後代，也可能遺傳很少的部分。
NanoWES平臺亮點：新增線粒體環基因變異檢測和分析
線粒體疾病是由核基因和環基因共同調控。比如遺傳性耳聾、Leber視神經等疾病，既與細胞核基因相關，又與線粒體環基因相關。以往，對於懷疑罹患線粒體疾病的患者，需要同時做全外顯子組檢測和線粒體環基因檢測兩個項目，既費時又費力。
2019年，Somayeh等【1】報告在一個有多個耳聾患者的大家族中，使用WES檢測既可以在所有患者中鑑定出TRMU基因c.28G>T變異位點，同時又可以在部分患者中鑑定出線粒體m.1555A>G致病性變異位點。該報告證實了WES同時檢測細胞核基因和線粒體環基因變異的可靠性。
貝瑞基因NanoWES平臺增加線粒體基因組探針，進而進行捕獲測序和分析，以貝瑞基因自主研發的Verita Trekker系統快速、準確的獲得線粒體基因組變異信息，參照Mitomap資料庫、ClinVar資料庫等進行變異注釋, 依據嚴格的篩選標準對變異進行過濾，對於與受檢者表型相符且變異比例>10%的致病性位點，採用Sanger測序進行驗證。
目前，貝瑞基因大批次檢測數據證明，NanoWES平臺檢測和分析線粒體基因組可靠且穩定。
NanoWES平臺檢測線粒體基因組變異案例解析
患者信息：女，22歲，臨床表現為糖尿病，偏側舞蹈症，口乾多飲2年，加重伴左側肢體不自主運動20天；
家族史：外祖母，母親，舅舅，太外祖母均有糖尿病病史，死亡年齡<40歲；
特殊關注基因或疾病：糖代謝相關，舞蹈症相關，能量代謝相關。
基因檢測：考慮到多系統受累，且母系遺傳的可能性比較大，鑑於NanoWES新增了線粒體環相關的探針，可一次性檢測細胞核基因和線粒體環基因，節約時間，遂送檢貝瑞基因，使用NanoWES進行檢測。
檢測結果解析：患者在核基因上未檢測到與表型相關的致病性SNV、InDel變異，但在線粒體環基因上檢測到1個致病性變異位點。
mtDNA檢測結果：
Sanger測序結果：患者發生m.3243A>G雜質性變異，變異比例約為48%。
文獻【2】報導線粒體m.3243A>G變異與2型糖尿病相關，2型糖尿病主要表現為：糖尿病、高血糖症、胰島素抵抗，與患者及家屬表型相符。
通過基因檢測從基因層面明確了家族多人患病的原因，該家族為母系遺傳的線粒體疾病，該女性患者如果生育，考慮到線粒體疾病具有瓶頸效應，後代的臨床表現不一，可能嚴重，也可能症狀較輕。
小 結
鑑於線粒體遺傳病的複雜性，貝瑞基因NanoWES平臺在探針設計時新增線粒體基因組探針，同時參考Mitomap資料庫、ClinVar資料庫進行線粒體基因組進行數據分析，一次性完成細胞核相關基因和線粒體環基因的檢測，助力臨床醫生精準診斷及精準治療。
參考文獻
【1】Somayeh K , Hassan R Z ,Neda M P , et al. Whole exome sequencing identifies both nuclear andmitochondrial variations in an Iranian family with non-syndromic hearingloss[J]. Mitochondrion, 2018, 46:S1567724918300242.
【2】Van d O J M W, Lemkes H H P J, Ruitenbeek W, et al. Mutation in mitochondrial tRNALeu(UUR) gene in a large pedigree with maternally transmitted type II diabetes mellitus and deafness[J]. Nature Genetics, 1992, 1(5):368-371.