Indel
Indel 是 Insertion（插入）和 Deletion（缺失）的合成词，指基因组中发生的短片段 DNA 序列的添加或丢失。在基因组学定义中，Indel 的长度通常小于 50 bp（大于 50 bp 则归类为结构变异/SV）。
与单碱基替换（SNV）不同，Indel 对基因功能的影响取决于其长度是否为 3 的倍数。若非 3 的倍数，将导致灾难性的移码突变（Frameshift），往往造成蛋白质功能完全丧失（LOF）。此外，Indel 也是 CRISPR-Cas9 基因编辑技术通过 NHEJ 修复机制产生“基因敲除”的主要形式。
核心机制：移码 vs 非移码
基因的编码区是按“三联体密码子”阅读的。Indel 的破坏力完全取决于其碱基数是否能被 3 整除。
- 移码 Indel (Frameshift)： 插入/缺失长度 $\neq$ 3n (如 1bp, 2bp, 4bp)。
后果： 阅读框完全错位，所有下游氨基酸序列改变，通常会迅速遇到提前出现的终止密码子 (PTC)，导致蛋白截断和无义介导的mRNA降解 (NMD)。这是“基因敲除”的原理。 - 非移码 Indel (In-frame)： 插入/缺失长度 $=$ 3n (如 3bp, 6bp)。
后果： 蛋白序列中仅增加或减少个别氨基酸，下游序列保持不变。虽然影响局部结构，但蛋白可能保留部分功能（如 EGFR 19del）。
成因：天然滑移与人工编辑
| 来源 | 机制 | 特征 |
|---|---|---|
| 天然复制错误 | 复制滑移 (Slippage)。DNA 聚合酶在重复序列（如微卫星）处“打滑”，导致多合成或漏合成几个重复单元。 | 常见于微卫星区域。若修复缺陷（MMR-D），会导致微卫星不稳定 (MSI-H)。 |
| 人工基因编辑 | NHEJ (非同源末端连接)。CRISPR-Cas9 切断 DNA 后，细胞紧急修复断裂时会随机引入小 Indel。 | 随机性强（通常 < 20bp）。旨在破坏阅读框以实现 Gene Knockout。 |
临床意义：不仅是破坏
虽然大多数 Indel 是有害的，但部分特定的 Indel 是重要的药物靶点：
● EGFR Exon 19 Deletion (19del)： 非小细胞肺癌中最常见的驱动突变之一。这是一种“非移码缺失”，导致受体激酶结构域构象改变，持续激活。患者对第一代 TKI（如吉非替尼）高度敏感。
● CFTR F508del： 囊性纤维化最常见的病因。第 508 位苯丙氨酸（3个碱基）缺失，导致蛋白折叠错误，被细胞降解。
● FLT3-ITD： 急性髓系白血病中的内部串联重复（一种特殊的插入），预示预后不良。
学术参考文献 [Academic Review]
[1] Montgomery SB, et al. (2013). The origin, evolution, and functional impact of short insertion–deletion variants identified in 179 human genomes. Genome Research.
[点评]：系统分析了人类基因组中 Indel 的分布规律，指出 Indel 也是遗传多样性的重要来源。
[2] Brinkman EK, et al. (2014). Easy quantitative assessment of genome editing by sequence trace decomposition. Nucleic Acids Research.
[点评]：开发了 TIDE 算法，通过分析 Sanger 测序波峰来量化 CRISPR 产生的 Indel 效率，是基因编辑领域的经典工具。
[3] Popova KD, et al. (2015). DePristo MA. Probabilistic modeling of signatures of mutational processes. Nature Methods.
[点评]：涉及 GATK 算法开发，解决了在 NGS 数据中准确检测 Indel（尤其是微卫星区域）的生物信息学难题。