本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
外顯子（所有基因中編碼蛋白質的部分）測序正開始主導遺傳學期刊以及新聞頭條，這歸功於它診斷以前無法診斷的疾病的能力。
2011 年的普利策解釋性報道獎授予了密爾沃基-威斯康星州哨兵報對一名 4 歲兒童的報道，該兒童的腸道疾病在對其外顯子進行測序後終於被診斷出來。一旦研究人員將一個基因與他的症狀聯絡起來，骨髓移植挽救了他的生命。最近發表的一項研究比較了杜克大學遺傳診所 12 名患有發育遲緩、智力障礙和出生缺陷組合的兒童的外顯子與參考外顯子，揭示了 7 個突變，其中 2 個位於已知與疾病無關的基因中。
在最好的情況下，外顯子測序揭示的突變會提示治療方法，就像對那位 4 歲兒童所做的那樣。但這可能並不常見。“我們無法治療我們所知道的大多數孟德爾疾病，因此在近期和中期內，我們將無法治療透過測序診斷出的大多數病例，”杜克大學人類基因組變異中心主任、該研究的作者 David Goldstein 博士說。新的國家轉化科學促進中心可能會透過提供來自三家主要製藥公司的化合物，為現有治療方法和新藥發現做出貢獻。一項研究的失敗者可能是另一項研究的治癒者。
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但對於某些型別的遺傳疾病，外顯子測序不會有所幫助。瞭解外顯子到底是什麼，就能揭示原因。
人類基因組的 32 億個鹼基中，只有不到 2% 的鹼基編碼蛋白質。大多數基因由轉錄（為 RNA）並翻譯成蛋白質的部分（這些是外顯子）和轉錄但在蛋白質形成之前被剪下掉的部分（這些是內含子）組成。外顯子組只包括外顯子，之於基因組就像關於一本書的維基百科條目之於實際的書。它是故事的一部分，儘管是很重要的一部分。
坦白說：早在前寒武紀我還在上高中時，我讀了約翰·斯坦貝克的《憤怒的葡萄》的 CliffsNotes 版。多年後我讀了原著，真是天壤之別！我在高中時讀到的簡陋的情節梗概錯過了細微之處、聯絡、感覺以及最後一幕的徹底毀滅。
在某些情況下，分析外顯子以瞭解疾病，就像閱讀經典書籍的 CliffsNotes 版。
10 個例外情況
瞭解外顯子測序的侷限性很重要，因為它已經出現。“成為第一批獲得個人外顯子序列的人之一，”23andMe 宣稱，關於其直接面向消費者的 Exome80x 試點專案，“僅用於研究和教育用途”。
第一個CLIA 認證測試，Clinical Diagnostic ExomeTM，今年早些時候從 Ambry Genetics 獲得。一份宣佈診斷出三個棘手病例的新聞稿稱該技術“本質上是針對個體患者的人類基因組計劃”。執行長 Charles Dunlop 說，“其中一些家庭多年來一直在試圖弄清楚是什麼病困擾著他們的孩子，我們幾周內就解開了謎團。”
但外顯子測序並不能幫助每個家庭，以下是我列出的原因。該技術無法檢測到
1. 所有外顯子中的基因。一些外顯子，例如那些埋在染色體末端重複片段中的外顯子，不屬於外顯子測序晶片的一部分。
2. 線粒體（而不是細胞核）中少數基因的突變。
3. “結構變異”，例如易位和倒位，它們移動或翻轉 DNA 但不改變鹼基序列（可透過其他方式檢測）。
4. 三核苷酸重複疾病，例如亨廷頓病和脆性 X 綜合徵。它們的突變不會改變 DNA 鹼基序列，它們會擴增已有的序列。
5. 其他的複製數變異仍將處於雷達之下，因為它們也不會改變序列，但會增加患病風險。
6. 內含子中的基因。內含子中一個鹼基的突變會產生可怕的後果：將內含子序列插入蛋白質中，或破壞外顯子的仔細拼接，從而刪除基因片段。例如，與阿爾茨海默病風險相關的 apoE4 基因中的突變會將內含子的一部分插入蛋白質中。
7. “單親二體”。來自一方父母的兩個突變，而不是各來自一方父母的一個突變，在外顯子篩查中顯示相同：孩子有兩個突變。但是，突變僅來自母親、僅來自父親，還是各來自一方，對未來兄弟姐妹的風險有不同的影響。事實上，1988 年報告的一例 UPD 導致了囊性纖維化基因的發現。
8. 控制序列。人類基因組的大部分告訴外顯子做什麼，就像一個微小但至關重要的裝置的巨大操作手冊。例如，微 RNA 中的突變會透過沉默各種基因來導致癌症，但編碼大約 1000 個微 RNA 中一半的 DNA 是內含子的——因此不在外顯子晶片上。
9. 基因-基因（上位性）相互作用。一個基因影響另一個基因的表達可以解釋為什麼患有相同單基因疾病的兄弟姐妹患病程度不同。例如，患有嚴重脊髓性肌萎縮症的兒童，其異常蛋白質會縮短運動神經元的軸突，他可能有一個也遺傳了 SMA 的兄弟，但由於第二個基因的變體延長了軸突，病情較輕。計算工具需要梳理外顯子測序揭示的相互作用基因網路。
10. 表觀遺傳變化。環境因素可以將遮蔽甲基直接放置在 DNA 上，從而阻止某些基因的表達。例如，1945 年“荷蘭飢餓冬天”的饑荒與當時胎兒的那些人患精神分裂症有關，這是由於某些基因的甲基化所致。外顯子測序會檢測 DNA 序列，而不是基因表達。
外顯子測序的 3 個偉大用途
外顯子測序在兩種明顯的情況下具有重要價值：(a) 找到已知基因背後“非典型表現”的突變，例如被救的普利策男孩 Nicholas Volker；(b) 識別新基因中的突變，例如杜克大學診所中 7 名兒童中的 2 名。
另一個應用很微妙：外顯子測序揭示了不完全外顯率，這是一種人很幸運的現象。他或她有本應引起特定特徵或疾病的突變，但他們沒有患病。
父母-子女三重奏的外顯子測序可以揭示何時一位看似健康的父母實際上與生病的孩子具有相同的突變，但由於某種原因逃脫了遺傳命運。遺傳諮詢師會使用這些資訊來預測兄弟姐妹的風險。如果父母貢獻了突變，那麼下一個孩子面臨的風險要比受影響的孩子有新突變高得多。但是，還有一個更大的格局。弄清楚父母如何保持健康可以揭示新的藥物靶點，甚至可能導致現有治療方法的重新利用。
令人高興的是，外顯子測序的壽命有限，因為像登山或跑馬拉松一樣，終點就在眼前：瞭解我們所有基因的作用。