主题聚焦 || 遗传性肾脏疾病的基因诊断

遗传性肾脏疾病是一大类与遗传相关、涉及不同病因的肾脏疾病，除肾脏受累外，还可伴有其他器官如眼、耳、骨骼等受累。遗传性肾脏病占所有肾脏病的10%～15%，在儿童肾脏病中遗传性肾病的占比则更高。

1►遗传性肾脏疾病的分类

目前国际上关于遗传性肾脏疾病尚无统一的分类标准，通常分为结构异常和功能异常两大类，包括：先天性肾脏和尿路畸形（CAKUT）、纤毛病、肾石症、肾小球疾病、肾小管和代谢性疾病（图1）。

遗传缺陷以单基因变异为主，属于罕见病，可通过基因检测明确病因。罕见肾脏病约有150余种，患病率约为60～80/10万。如果没有及时发现和治疗，遗传性肾脏疾病很可能会逐渐进展到不可逆的终末期肾病(ESRD)，需要透析治疗和肾移植。

图1：遗传性肾病的分类（图片来源于网络，侵删）

2►检测意义

随着基因测序成本不断降低，基因组测序纳入肾脏病诊断、治疗、判断预后等环节逐渐成为现实（图2）。有研究对3315名患有各种慢性或终末期肾病的患者进行外显子组测序，发现9.3%的患者发病原因为遗传因素，17.1%的患者明确了病因。

高通量测序（NGS）技术扩大了遗传性肾脏疾病的表型谱，COL4A3-5基因，传统上与Alport综合征相关，现认为也是局灶节段性肾小球硬化的病因（图3）。另外，一些临床缺乏特征性表现的遗传性肾脏病（如常染色体显性遗传肾小管间质性肾病、肾单位肾痨等）患者，或上述特征性表现不典型的遗传性肾脏病患者（如女性法布雷病患者、常染色体显性遗传的Alport综合征患者）传统的诊断方法可能很难检测到病因，基因检测往往是其唯一的确诊方法。还有慢性肾脏病（CKD）患者如果有肾活检禁忌证（如出凝血障碍等），或即使行肾活检但因缺乏特征性病理改变而无法诊断，基因检测也常唯一的确诊方法。

图2：NGS在肾内科实践中的应用

图3：COL4A3-5基因突变表型谱

3►适用人群

基于对目前已报道的遗传性肾脏病的认识，如出现以下情况，可考虑行基因检测：

①起病年龄早，尤其是在婴儿期、 胎儿期即出现症状，如1岁以内发生的肾病综合征、CAKUT 畸形、多囊肾等；

②伴有肾外表现的肾脏病，如合并其他系统的发育畸形、眼部病变、耳部病变等；

③对激素、免疫抑制剂耐药的肾病综合征；

④不明原因尤其是有肾脏病家族史的血尿和（或）蛋白尿，不明原因的肾功能不全；

⑤不明原因的低钾血症、高钾血症、高血压、糖尿、肾结石等；

⑥其他肾活检病理或影像学检查提示可疑遗传性肾脏病者；

⑦提供遗传咨询，如对于单基因遗传病，明确致病基因变异，结合遗传方式，可为遗传性肾脏病家庭提供遗传咨询。

4►检测方法的选择

遗传检测方案的选择必须基于患者的临床表现，因此要求对患者进行深入细致的临床评估。

①如果所怀疑的遗传性肾脏病致病基因仅1个或几个，可以选择sanger一代测序或特定疾病目标序列靶向捕获测序；

②如果因多器官畸形而怀疑基因组病则选择染色体微阵列分析；

③如果临床评估无定论但又高度怀疑遗传性肾脏病、表型具有高度遗传异质性或特定疾病目标序列靶向捕获测序结果阴性时可选择孟德尔遗传病目标序列靶向捕获测序（panel）、全外显子组测序（WES）或全基因组测序（WGS）。

图4：一代测序、panel测序、WES和WGS检测区域模式图

最新研究报道对476例患者进行WES检测，其中319例（67%）获得了基因诊断，48%的疑似临床诊断得到了证实，19%的疑似临床诊断得到了修正。成本建模分析表明，在诊断过程开始时应用WES检测可以为每例患者节省20%的成本，论证了WES检测在早期实施的可行性（图5）。

图5：WES在临床诊断应用中的成本分析

人类基因组包含 20,000 多个基因，其中基因组中全部外显子称为全外显子组，约占整个基因组序列的1%。研究表明，大约85% 的致病突变都位于基因组的蛋白编码区域（coding sequence, CDS），即位于开放阅读框的外显子区域或外显子和内含子的交接处。

全外显子组测序（whole exome sequencing, WES）是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕获并富集后，再进行高通量测序的基因组分析方法。

参考文献

1] Devuyst O, Knoers NV, Remuzzi G, et al., Rare inherited kidney diseases: challenges, opportunities, and perspectives. Lancet. 2014. 383(9931):1844-1859

2] Groopman EE, Marasa M, Cameron-Christie S,et al. Diagnostic Utility of Exome Sequencing for Kidney Disease. N Engl J Med. 2019 Jan 10;380(2):142-151.

3] 王芳,丁洁.基因组时代临床医生如何做到精准诊断遗传性肾脏病[J].中华儿科杂志, 2020, 58(9):4.

4] Stokman MF, Renkema KY, Giles RH, et al., The expanding phenotypic spectra of kidney diseases: insights from genetic studies. Nat Rev Nephrol. 2016. 12(8):472-83.

5] Becherucci F, Landini S, Palazzo V,et al. A Clinical Workflow for Cost-Saving High-Rate Diagnosis of Genetic Kidney Diseases. J Am Soc Nephrol. 2023 Apr 1;34(4):706-720.

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