Transcriptome sequencing improves the diagnostic rate for Mendelian disease in patients for whom genetic analysis has not returned a diagnosis.

Variations in gene sequence and expression underlie much of human variability. Despite the known biological roles of differential allelic gene expression resulting from X-chromosome inactivation and genomic imprinting, a large-scale analysis of allelic gene expression in human is lacking. We examined allele-specific gene expression of 1063 transcribed single-nucleotide polymorphisms (SNPs) by using Affymetrix HuSNP oligo arrays. Among the 602 genes that were heterozygous and expressed in kidney or liver tissues from seven individuals, 326 (54%) showed preferential expression of one allele in at least one individual, and 170 of those showed greater than fourfold difference between the two alleles. The allelic variation has been confirmed by real-time quantitative PCR experiments. Some of these 170 genes are known to be imprinted, such as SNRPN, IPW, HTR2A, and PEG3. Most of the differentially expressed genes are not in known imprinting domains but instead are distributed throughout the genome. Our studies demonstrate that variation of gene expression between alleles is common, and this variation may contribute to human variability.

Abstract Exome and whole-genome sequencing are becoming increasingly routine approaches in Mendelian disease diagnosis. Despite their success, the current diagnostic rate for genomic analyses across a variety of rare diseases is approximately 25-50%. Here, we explore the utility of transcriptome sequencing (RNA-seq) as a complementary diagnostic tool in a cohort of 50 patients with genetically undiagnosed rare muscle disorders. We describe an integrated approach to analyze patient muscle RNA-seq, leveraging an analysis framework focused on the detection of transcript-level changes that are unique to the patient compared to over 180 control skeletal muscle samples. We demonstrate the power of RNA-seq to validate candidate splice-disrupting mutations and to identify splice-altering variants in both exonic and deep intronic regions, yielding an overall diagnosis rate of 35%. We also report the discovery of a highly recurrent de novo intronic mutation in COL6A1 that results in a dominantly acting splice-gain event, disrupting the critical glycine repeat motif of the triple helical domain. We identify this pathogenic variant in a total of 27 genetically unsolved patients in an external collagen VI-like dystrophy cohort, thus explaining approximately 25% of patients clinically suggestive of collagen VI dystrophy in whom prior genetic analysis is negative. Overall, this study represents a large systematic application of transcriptome sequencing to rare disease diagnosis and highlights its utility for the detection and interpretation of variants missed by current standard diagnostic approaches. One Sentence Summary Transcriptome sequencing improves the diagnostic rate for Mendelian disease in patients for whom genetic analysis has not returned a diagnosis.

Recent evidence challenging the notion of a sterile intrauterine environment has sparked research into the origins and effects of fetal microbiota on immunity development during gestation. Rhesus macaques (RMs) serve as valuable non-human primate (NHP) models due to their similarities to humans in development, placental structure, and immune response. In this study, metagenomic analysis was applied to the placenta, umbilical cord, spleen, gastrointestinal (GI) tissues of an unborn RM fetus, and the maternal intestine, revealing the diversity and functionality of microbes in these tissues. We observed substantial microbial sharing between the mother and fetus, with the microbial composition of the placenta and umbilical cord more closely resembling that of the fetal organs than the maternal intestine. Notably, compared with other adult RMs, there was a clear convergence between maternal and fetal microbiota, alongside distinct differences between the microbiota of adults and the fetus, which underscores the unique microbial profiles in fetal environments. Furthermore, the fetal microbiota displayed a less developed carbohydrate metabolism capacity than adult RMs. It also shared antibiotic resistance genes (ARGs) with both maternal and adult RM microbiomes, indicating potential vertical transmission. Comparative analysis of the metagenomes between the RM fetus and a human fetus revealed significant differences in microbial composition and genes, yet also showed similarities in certain abundant microbiota. Collectively, our results contribute to a more comprehensive understanding of the intrauterine microbial environment in macaques.

Motivation: Breast cancer is a complex and heterogeneous disease, and its different subtypes show very different biological characteristics, which will also affect the choice of treatment. Goal(s): The objective of this study was to explore the value of APTWI combined with td-MRI in evalution of breast tumors. Approach: The performance of APTWI was compared to conventional td-MRI in differentiation between benign and malignant breast tumors. Results: APTWI overperform td-MRI in differentiation between benign and malignant breast tumors. And ADC values derived from td-MRI at different gradient oscillation frequencies show potential diagnostic values in predicting different risk factors in breast cancer. Impact: These may provide new ideals for the diagnosis, treatment and prognosis evaluation of breast cancer.