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什麼是外顯子測序，為何它成為基因研究的新寵？
隨著基因組學的迅速發展，外顯子測序（Exome Sequencing）逐漸成為基因研究領域的一個關鍵工具。這一技術專注於測序所有蛋白質編碼基因的區域，對於識別可能影響人類健康的遺傳變異具有重要意義。隨著人們對於精準醫療需求的增加，外顯子測序的角色愈發不可或缺。
外顯子測序能有效地識別與遺傳疾病相關的變異，因為這些變異往往集中在蛋白質編碼的基因區域，這能幫助我們更好地理解疾病的遺傳基因基礎。
外顯子測序主要包含兩個步驟：首先篩選出僅包涵蛋白質編碼的DNA片段，這些片段稱為外顯子，人類約有180,000個外顯子，佔整體基因組的約1%；其次，利用高通量DNA測序技術對這些外顯子進行測序。這種方法的目的是在比分析整個基因組的成本更低的情況下，識別能影響蛋白質序列的遺傳變異。外顯子測序的廣泛應用不僅限於學術研究，還在臨床診斷中發揮了重要作用。尤其是針對一些較為罕見的孟德爾疾病，外顯子測序展示了出色的識別變異的能力。
外顯子測序的動機與比較
外顯子測序之所以受到青睞，主要因其在識別罕見孟德爾疾病的遺傳變異上具有高效性。相較於其他技術如SNP基因組掃描僅能檢測到在更廣泛人群中共享的遺傳變異，外顯子測序為個體提供了對其所有基因的全面識別，能有效鑑別出那些僅存在於少數人群中的變異，尤其是那些導致嚴重疾病的變異。
外顯子測序的成本比全基因組測序低，卻能高效檢測到高相關性的變異，這使其成為當前最具“性價比”的基因測序選擇之一。
傳統的臨床基因測試通常根據患者的臨床表現選擇相應的基因進行測試，往往只能處理一小部分已知基因。而隨著外顯子測序的引入，研究者不僅能識別已知致病基因的突變，還能通過分析來自具有相似特徵患者的外顯子，進一步發現新的基因。
技術方法
步驟一：靶向富集策略
靶向富集方法在進行測序前，允許對DNA樣本選擇性捕獲感興趣的基因組區域。自從2005年首次描述直接基因選擇（DGS）方法後，多種靶向富集策略已經被開發出來。2007年，首次將陸基混合捕獲策略應用於外顯子測序，但近日在溶液中捕獲法變得越來越受歡迎。
陸基捕獲
這一方法基於微陣列技術，利用固定於表面的寡核苷酸來捕獲所關注的基因區域。通過將基因組DNA斷裂成片段，這些片段與微陣列上的寡核苷酸進行雜交，完成後未雜交的片段被清洗去除，得到了目標片段進行擴增。儘管陸基捕獲是一個快速且有效的過程，但也存在以昂貴的硬體和相對大量DNA的需求。
溶液捕獲
該方法通過在溶液中使用自定義合成的寡核苷酸（探針）來捕獲基因組的感興趣區域。這些探針經過雜交後，與目標序列選擇性結合，最終便於進行後續測序分析。
步驟二：測序
市面上有許多可供選擇的下一代測序平台，包括Illumina的多款設備以及Roche 454和Life Technologies的SOLiD系統等，均可進行大規模的平行外顯子測序，特別適合分析相對較短的DNA序列。
而外顯子測序相較於微陣列和全基因組測序，能提供更詳細的序列識別，加上技術的日益成熟，使得其被廣泛應用於各類疾病的基因診斷。
外顯子測序的臨床應用
外顯子測序的應用範圍極為廣泛，可以用來診斷病因、理解遺傳規律和制定治療計劃。隨著該技術的提高，許多研究發現其對於一些以往無法通過傳統基因測試得出結論的疾病，能夠獲得更準確的診斷結果。例如，某項研究成功通過外顯子測序確診一名患有炎症性腸病的嬰兒，通過確認XIAP基因中的突變，導致其後行骨髓移植，最終治愈其疾病。
科學家們正試圖打破傳統的肌肉，在基因診斷方面逐步探索外顯子測序的極限，並發現其對於複雜疾病和罕見孟德爾疾病的定位潛力。外顯子測序究竟會在未來帶來什麼樣的突破，讓我們一起來期待吧?
