全外显子定序(whole exome sequence, WES)在临床上能够快速作为单基因突变所导致的疾病检测，同时在研究领域中更被用于探讨多基因突变的复杂疾病，像是肿瘤、糖尿病及高血压等。美国国家卫生研究院(NIH)心肺血液研究单位更是利用外显子定序计划(Exome Sequencing Project，ESP)探讨基因与心肺及心血管相关疾病间的关联性、功能及机制。另外，美国癌症基因体图谱计划TCGA (The Cancer Genome Atlas )与国际癌症基因组联盟ICGC (International Cancer Genome Consortium)也都透过外显子定序等定序技术及生物资讯分析，探讨癌症相关致病基因及位点的变化^[1]。

那什么是全外显子定序(whole exome sequence, WES)？

    顾名思义就是将全部的外显子做定序，那为什么要这么做呢？人类基因体(Genome)大约有30亿个碱基对，总共约有23000个基因，而其能转译成蛋白质的外显子(exome)含有18万个，共有3000万个碱基对占人体全部碱基对的1%，目前科学证实，大多数DNA突变引起的疾病(约有85%)都发生在外显子区域的序列变异^[2,3]，因此全外显子定序(whole exome sequence, WES)相对于全基因组定序(whole genome sequence, WGS)虽然不能完整得到基因资讯，但却更加经济及高检测覆盖率^[4]。

图一、基因突变会导致疾病发生

    外显子定序能检测不同的外显子组序列变异，包含：单核甘酸变异(single nucleotide variants, SNVs)、插入或删除短片段变异(insert or delete short segment, InDels)、及拷贝数变异(copy number variations, CNVs)等，同时搭配已知文献中的生物资讯分析、线上资料库工具做系统性地分析汇整，依序进行序列比对(Map)、序列异变分析(Variant Analysis)、探讨可能的异变及其功能、重要性与生物意义等，提供一个完整的基因突变研究方法^[4]。

图二、台湾生物资讯核心设施(Taiwan Bioinformatics Institute)建立的外显子组序列变异分析流程

图三、过去文献中利用Exome Sequencing定序分析用药前与用药后基因变异点位的差异

    全外显子定序常见的应用，可用在癌症基因、遗传性疾病、药物敏感性、饮食、过敏、慢性病、肤质等相关疾病的基因检测，提供完整基因资讯及相关知识，让检测者能够在疾病发生前提早做预防或准备，让伤害降到最低，同时也帮助下一代更健康^[5]。

图四、全外显子定序常见的应用

    当然，全外显子定序还是有他的缺点，如果当致病基因不在外显子当中，或者是某基因序列被复制或删除，但基因序列本身并没有改变，这样的情况也是无法侦测到^[6]。所以如果是检测已知的基因突变，全外显子定序是一个既方便且经济的检测方式，但如果是要用于科学未知的研究，则需要搭配更多的配套措施，做反复性的验证才能确保实验的真实性。

 

参考资料：

1. Yourgene Health http://t.cn/EyAyZpm

2. Ng SB et al. "Targeted capture and massively parallel sequencing of 12 human exomes". Nature 2009. 461 (7261): 272–276.

3. Choi M et al. "Genetic diagnosis by whole exome capture and massively parallel DNA sequencing". PNAS 2009. 106 (45): 19096–19101.

4. TBI台湾生物资讯核心http://www.tbi.org.tw/enews/Nvol09/index.html

5. 解读基因股份有限公司http://t.cn/EywDJGV

6. 科学月刊社 http://scimonth.blogspot.com/2015/05/blog-post_22.html