《npj Genomic Medicine》：An outlier approach: advancing diagnosis of neurological diseases through integrating proteomics into multi-omics guided exome reanalysis
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在神經發育障礙（NDDs）遺傳病因不明、變異解讀困難的背景下，研究人員整合定量蛋白質組學、RNA 測序和外顯子組重分析開展研究。結果使 32% 的患者得到診斷，表明該方法可提高 NDDs 診斷率，助力罕見病診療。
在醫學研究的長河中，神經系統疾病一直是困擾人類健康的難題，尤其是神經發育障礙（NDDs）。這類疾病會導致患者在認知、運動、行為、交流和社交能力等方面出現發育缺陷，嚴重影響患者的生活質量 。盡管下一代測序技術讓我們對罕見和難以診斷的神經系統疾病的基因組有了更深入的了解，但仍有大量患者無法得到明確診斷。這是因為目前的基因檢測方法會產生大量意義不明的變異（VUS），這些變異難以確定其致病性，成為精準診斷路上的 “絆腳石”。此外，非歐洲人群由于缺乏相關等位基因頻率數據，VUS 的解讀更加困難。為了解決這些問題，香港大學的研究人員開展了一項極具意義的研究，相關成果發表在《npj Genomic Medicine》上。
研究人員為了提高 NDDs 的診斷率，解決 VUS 的解讀難題，采用了一種創新的方法。他們整合了定量液相色譜 - 質譜蛋白質組學（LC-MS）、RNA 測序（RNA-seq）和外顯子組重分析，運用 PROTRIDER 和 DROP 軟件分別檢測蛋白質異常值和 RNA 異常值 。研究樣本來自 34 名未確診的 NDDs 患者的皮膚成纖維細胞，同時設置了相應的對照組。
研究結果令人振奮：
- 患者基本信息及檢測情況：34 名患者中，男女比例為 22:12，年齡在 3 個月至 39 歲之間。他們在疾病發作后接受了大量臨床檢查和基因檢測，但仍未明確病因。通過 RNA-seq 和蛋白質組學分析，在患者和對照組的成纖維細胞樣本中檢測到 17,163 個基因和 7278 種蛋白質。
- 診斷成果：經過研究，11 名患者（32%）得到了診斷。其中，5 名患者（15%）的遺傳缺陷是通過 RNA-seq 和蛋白質組學檢測到的異常 RNA 或蛋白質表型發現的 。例如，在 SF185 患者中，MSTO1 基因的錯義變異導致了單等位基因表達失衡，進而發現了剪接區域變異；SF269 患者中，SHMT2 基因的蛋白質強度顯著降低，重新確定了兩個復合雜合錯義變異的致病性 。另外 6 名患者則是通過外顯子組重分析，結合更新的數據庫和文獻確定了致病基因。
研究結論和討論部分指出，該研究利用多組學方法結合外顯子組重分析，有效提高了神經系統疾病的診斷能力。RNA-seq 能夠通過表達異常值定位候選基因，檢測 RNA 特征，發現非編碼區域的變化。蛋白質組學則可以為僅影響蛋白質穩定性而不影響 RNA 表型的變異提供功能證據，幫助檢測之前未被優先考慮的變異 。雖然目前蛋白質組學在變異分類中的應用還面臨挑戰，如 ACMG 指南尚未確立其在變異分類中的使用標準，但隨著多組學技術成本的降低和應用的普及，其在罕見病診斷、疾病機制研究和精準治療方面具有巨大潛力。該研究為未來多組學在臨床診斷中的應用奠定了堅實基礎，有望推動精準醫學的發展，讓更多罕見病患者受益。
研究人員開展這項研究主要用到的關鍵技術方法有：首先，從患者皮膚活檢獲取成纖維細胞，用于 RNA 和蛋白質提��；然后進行 RNA-seq 和基于 LC-MS 的定量蛋白質組學分析；利用 DROP 檢測異常 RNA，PROTRIDER 檢測異常蛋白質；最后通過外顯子組重分析，結合最新數據庫和手動注釋，解讀變異的致病性。
