家系分析

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家系分析(Pedigree Analysis)是遗传学中最基础也是最重要的研究方法之一。传统上,它是指通过绘制系谱图(Pedigree Chart)来追踪某一性状或疾病在家族成员中的分布,从而推断其遗传方式(如常染色体显性、隐性或 X 连锁)。在现代基因组医学中,家系分析演变为“核心家系分析”(Trio Analysis),即对先证者(患儿)及其健康父母进行同步的全外显子测序(WES)或全基因组测序。这种策略利用父母的基因型作为“生物学过滤器”,能够高效地从成千上万个变异中精准锁定新生突变(De Novo)或复合杂合突变,是诊断罕见遗传病的“金标准”。

家系分析
Pedigree / Trio Analysis (点击展开)
遗传咨询的核心工具
核心对象 先证者 (Proband)
现代策略 Trio-WES (三人全外显子)
分析重点 共分离 (Cosegregation)
关键发现 新生突变 (De Novo)
应用场景 罕见病诊断, 遗传咨询
常用软件 GATK, PVise, FamSeq

现代核心:Trio 分析 (Trio Analysis)

外显子测序中,如果只测患者一人(Singleton),会发现约 20,000 个变异,难以确定致病位点。通过引入父母样本进行 Trio(三人)分析,可以将候选变异数量迅速缩减至个位数。

遗传模型 基因型特征 (Child : Parents) 临床意义
新生突变
(De Novo)
患儿:杂合 (0/1)
父母:野生型 (0/0)
最强证据。表明突变发生在生殖细胞形成过程中。是儿童严重智力障碍、癫痫的主要原因。
常染色体隐性
(AR - Homozygous)
患儿:纯合 (1/1)
父母:均为杂合携带 (0/1)
常见于近亲婚配家庭。父母表型正常,只有子女患病。
复合杂合
(Compound Heterozygous)
患儿:同一基因有两个不同突变 (M1/M2)
父母:父带M1,母带M2
隐性遗传的常见形式。必须通过 Trio 分析确认两个突变位于反式 (Trans) 位置(即分别来自父母)。
X 连锁隐性
(X-Linked Recessive)
患儿(男):半合子 (1/y)
母亲:杂合携带 (0/1)
典型的“母传子”模式。

传统系谱图 (Pedigree Chart) 解读

绘制规则

系谱图是遗传咨询师的通用语言:
□ 方形: 男性。
○ 圆形: 女性。
实心 (■/●): 患病个体。
斜线 (/): 已故个体。
箭头 (↗): 指向先证者 (Proband),即第一个被确诊或引起医生注意的家族成员。
双横线 (=): 表示近亲婚配 (Consanguinity)。

复杂干扰因素

实际分析中,家系并不总是遵循完美的孟德尔规律,常见的干扰包括:

  • 外显不全 (Incomplete Penetrance): 携带了致病基因,但没有表现出症状(跳代现象)。
  • 表现度 (Expressivity): 同一家族的患者症状轻重不一。
  • 非亲生关系 (Non-paternity): 基因组数据有时会意外揭示父亲并非生物学父亲,这在临床伦理中极为敏感。
       学术参考文献与指南
       

[1] Richards S, et al. (2015). Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the ACMG and AMP. Genetics in Medicine. 2015;17(5):405-424.
[行业圣经]:ACMG 指南明确指出,"De Novo"(通过家系分析证实)是判定变异致病性的最强证据之一 (PS2)。

[2] Vissers LE, et al. (2010). A de novo paradigm for mental retardation. Nature Genetics. 2010;42(12):1109-1112.
[里程碑]:早期证明 Trio-WES 策略在发现智力障碍新生突变方面具有极高的诊断率。

[3] Bennett RL, et al. (2008). Standardized human pedigree nomenclature: update and assessment of the recommendations of the National Society of Genetic Counselors. Journal of Genetic Counseling.
[作图标准]:定义了全球通用的系谱图绘制标准和符号系统。

           家系分析 (Pedigree Analysis) · 知识图谱
关联技术 WESSanger验证连锁分析 (Linkage Analysis)
遗传模式 常染色体显性 (AD) • 常染色体隐性 (AR) • 线粒体遗传
临床应用 优生优育产前诊断PGT (植入前检测)
核心价值 过滤背景噪音,锁定致病元凶