JACC评论：先天性心脏病遗传学70年研究历程随着生物医学技术的进步，我们对于先天性心脏病（CongenitalHeartDisease,CHD,先心病，此后简称为“先心病”）的遗传学认知在不断提高，但仍有很多未解之处，尤其是以散发形式出现的疾病。大规模平行测序技术（MassivelyParllelSequencing,MPS）从疾病诊断和致病机制研究的角度为此领域的发展做出了突出贡献。得益于此技术，散发样本中新发突变的致病性不断被发现，心血管和神经系统发育之间的相关性被确立，随后又发现了导致散发/家系样本中潜在遗传变异的证据。纵然目前大部分先心病的致病原因仍不清楚，但近期对于不同类型遗传变异及其不同病因学机理的发现，对我们认识家族性/散发先心病具有里程碑式意义。先心病遗传学研究现况继19世纪50年代首次发现先心病的遗传性以来，很多研究者都致力于揭示其遗传属性。包括60年代JamesNora等科学家进行的多因素遗传研究，具有划时代意义的Baltimore-Washington婴幼儿研究（图1）。早期的先心病家系研究运用连锁分析、候选基因研究等方法，为揭示结构性心脏病的遗传背景起到了重要作用。许多重要基因如NKX2-5,GATA4,TBX5,NOTCH1,和TBX20等均在此时期被发现。但先心病家系的罕见性使得大家系连锁分析常用的孟德尔共分离定律在实际运用中十分受限。2000年初兴起的染色体微阵列分析（ChromosomalMicroarray,CMA）技术为本领域的研究提供了新的工具（图1）。运用此方法，TAB2基因上一段850KB的缺失首次在12位先心病患者中被发现。随后又陆续发现了与内脏异位，法洛氏四联征，左位心等多种先天性心脏缺陷相关的基因。虽然CMA有很多重要用途，但在临床诊断中的应用，尤其是在排除21三体综合征、22q11微缺失综合征等疾病时仍非常受限。继Reamon-Buettner与Borlak和Leipzig心脏招募研究之后，体细胞突变一度被认为是导致先心病的重要机制，但此后根据此假设进行的研究却发现甚少，提示体细胞突变在先心病的发生过程中可能并不起主要作用。后来又有研究表明其它致病机制如突变型转录因子脱靶参与了模式动物中先心病的发生。图1先心病遗传发现、遗传学技术及所用研究方案发展时间轴此后，研究者开始意识到应用连锁分析和CMA的方法发现的遗传变异大多具有家族特异性，不能反映大多数散发型先心病的情况；从而提出了“常见疾病-常见变异（CommonDisease–CommonVariant）”的假说，认为先心病可由多个具有微量效应的常见突变所导致。此理论的提出与我们对复杂性先心病的认知相符，于是开启了全基因组关联研究（Genome-WideAssociationStudies,GWAS）的时代，研究常见单核苷酸多态性位点（SingleNucleotidePolymorphism,SNP）与先心病的关系，发现了许多相关位点。但遗憾的是，GWAS的应用已有十多年，迄今为止仍无法判断出具体哪些SNP具有真正的致病作用。在分析中具有显著相关性的位点，临床相关性却不高；很多GWAS的发现也不适用于另一种族，只能解释少部分人的发病风险。总之，GWAS不能确定复杂性先心病的主要遗传变异，GWAS所发现位点的作用被归结为“遗传力丢失（MissingHeritability）”。在遗传力丢失理论的基础上，还有人提出了“在常见变异和环境因素的基础上，罕见变异能发挥极大效应”的理论。MPS技术，也称为二代测序（NextGenerationSequencing，NGS）技术，的发展为解释遗传力丢失提供了有力工具。MPS既可以是靶向测序（如全外显子组测序、基因组合测序），又可以是非靶向的全基因组测序。得益于MPS偏向性小的技术特点，基因组常见/罕见变异，碱基插入/缺失，拷贝数变异等信息都能被挖掘出来；从另一角度讲，分析特定个体的遗传变异，也便于追踪患者的家系情况。把大规模的表型、种族相似的散发人群研究转移到表型明确的家系研究，更适合临床应用。全外显子组测序在散发样本中应用也取得了重要进展（表1）。当只保留无义突变，剪接突变，移码突变时显著提高了基因变异与疾病的相关度，这些研究也提示了神经系统发育异常与非综合征型先心病之间存在基因层面上的关联性。值得注意的是，综合征型先心病病例中,新发生的蛋白截短突变较多，而非综合征型先心病病例中，遗传性的蛋白截短突变更多。当然，在实际应用中二代测序技术也遇到了很多瓶颈，变异位点的致病性解读尤其具有挑战性。其它MPS技术，例如靶向基因组合检测也已被应用到先心病中。先心病