[論文レビュー] Beyond the exome: what's next in diagnostic testing for Mendelian conditions

Monica H. Wojcik, Chloe M. Reuter+22 more|arXiv (Cornell University)|Jan 18, 2023

Genomics and Rare Diseases被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、モーディアン疾患の診断におけるエクソームシーケンシングの限界をレビューし、次なる段階の診断テストのための構造化されたフレームワークを提唱している。そのフレームワークには、ゲノムシーケンシング、RNAシーケンシング、および長距離シーケンシングやオプティカルゲノムマッピングといった新技術が含まれる。臨床的判断は、表現型と以前の検査結果に基づき、未解決症例については診断効率を高めるためにコンsortiumへの紹介を推奨している。

ABSTRACT

Despite advances in clinical genetic testing, including the introduction of exome sequencing (ES), more than 50% of individuals with a suspected Mendelian condition lack a precise molecular diagnosis. Clinical evaluation is increasingly undertaken by specialists outside of clinical genetics, often occurring in a tiered fashion and typically ending after ES. The current diagnostic rate reflects multiple factors, including technical limitations, incomplete understanding of variant pathogenicity, missing genotype-phenotype associations, complex gene-environment interactions, and reporting differences between clinical labs. Maintaining a clear understanding of the rapidly evolving landscape of diagnostic tests beyond ES, and their limitations, presents a challenge for non-genetics professionals. Newer tests, such as short-read genome or RNA sequencing, can be challenging to order and emerging technologies, such as optical genome mapping and long-read DNA or RNA sequencing, are not available clinically. Furthermore, there is no clear guidance on the next best steps after inconclusive evaluation. Here, we review why a clinical genetic evaluation may be negative, discuss questions to be asked in this setting, and provide a framework for further investigation, including the advantages and disadvantages of new approaches that are nascent in the clinical sphere. We present a guide for the next best steps after inconclusive molecular testing based upon phenotype and prior evaluation, including when to consider referral to a consortium such as GREGoR, which is focused on elucidating the underlying cause of rare unsolved genetic disorders.

研究の動機と目的

• エクソームシーケンシングの広範な使用にもかかわらず、依然として高い割合のモーディアン疾患が未解決のまま残っているという事実に対処すること。
• エクソームシーケンシング後に診断が解決しない原因となる、主な技術的・生物学的・解釈的制限要因を特定すること。
• 表現型と以前の検査結果に基づいて、次世代遺伝検査の選択を支援する臨床的意思決定フレームワークを提供すること。
• 短時間読取と長時間読取のゲノムシーケンシング、RNAシーケンシング、オプティカルゲノムマッピングといった新規ゲノム技術の臨床的診断における有効性と限界を評価すること。
• 未解決の希少疾患症例に対して、GREGoRなどの専門的コンソーシアムへの早期紹介を促進し、エクソームシーケンシングを超えた診断効率を向上させること。

提案手法

• エクソームシーケンシングで結論が出ない場合のモーディアン疾患の診断課題に関する体系的レビュー。
• 短時間読取全ゲノムシーケンシング、RNAシーケンシング、長時間読取シーケンシング、オプティカルゲノムマッピングを含む新規ゲノム技術の評価。
• エクソームシーケンシング後の次なる検査をガイドする表現型駆動型アルゴリズムの開発。
• 非コーディング領域の変異、複雑な調節領域、不完全なゲノタイプ-表現型相関といった、変異解釈の課題の分析。
• 未解決症例の解決に不可欠なリソースとして、臨床および研究コンsortiumモデル（例：GREGoR）の統合。
• 新技術と専門家によるコンサルテーションを統合した臨床的意思決定プロセスの合成。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モーディアン疾患においてエクソームシーケンシング後に診断失敗が生じる主な理由は何ですか？
• RQ2 エクソームシーケンシングの技術的および生物学的限界は、未解決症例にどのように寄与していますか？
• RQ3 全ゲノムシーケンシングやRNAシーケンシングといった次世代ゲノム検査アプローチの臨床的および技術的利点と欠点はそれぞれ何ですか？
• RQ4 未解決のモーディアン疾患に対して、GREGoRのような専門的研究コンソーシアムへの紹介をいつ検討すべきですか？
• RQ5 表現型情報は、エクソームシーケンシングを超えた最適な次世代ゲノム検査の選択をどのように導くことができますか？

主な発見

• エクソームシーケンシング後に、推定モーディアン疾患を有する者の50％以上が未診断のまま残っており、これが顕著な診断ギャップを示している。
• 短時間読取全ゲノムシーケンシングとRNAシーケンシングは、エクソームシーケンシングでは検出できない非コーディング領域の変異、スプライス部位の障害、遺伝子発現異常を同定することで、診断効率を向上させている。
• 長時間読取シーケンシングとオプティカルゲノムマッピングは、構造的変異や複雑なゲノム再配列を検出する可能性を示しているが、臨床的利用可能性と標準化の面で依然として制限がある。
• 表現型に応じた検査選択は、診断の効率を著しく向上させるとともに、無駄な検査を減らす。
• GREGoRのような研究コンソーシアムへの紹介は、高度なデータ解析と共同での変異解釈を可能にすることで、未解決症例の診断解決を高める。
• エクソームシーケンシング後の臨床的ガイドラインの標準化が不足していることが、次世代ゲノム検査の広範な実装を妨げる主要な障壁である。