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PGT學院

硬核實力,無懼挑戰 |基于NGS的PGT-M技術對由母體嵌合導致的單基因病的精準阻斷

202110-14

2021年5月,中信湘雅生殖與遺傳??漆t院林戈、杜娟團隊在《Mol Genet Genomic Med》期刊上發表一篇題為“Next-generation sequence-based preimplantation genetic testing for monogenic disease resulting from maternal mosaicism”的文章,該研究通過超深度測序對患者嵌合進行驗證,隨后利用NGS-SNP單體型連鎖分析技術對相應疾病進行了PGT-M阻斷,并成功生育健康后代。嘉寶仁和為該研究提供了SNP單體型構建、胚胎檢測及數據分析服務。

嵌合體是指一個個體或一種組織中,含有源于單個受精卵但遺傳組成不一致的兩種或以上細胞系的現象。根據染色體異常是否累及生殖腺細胞以及是否可傳遞給子代,嵌合體可分為體細胞嵌合體、生殖腺嵌合體和體細胞-生殖腺嵌合體。生殖腺嵌合體雖然不會產生臨床表型,但可能會傳遞給后代并導致疾病的發生,這對由其導致的單基因病的PGT-M阻斷及其遺傳咨詢提出了很大挑戰。因此,亟需構建一個能夠準確識別母體嵌合,并對由其導致的單基因病進行有效阻斷的體系,以降低對子代健康的影響。

研究方法

根據招募標準,2017年12月到2019年5月,該項目共納入4對夫婦進行研究,納入標準及具體研究流程見圖1。


▲圖1 研究流程

研究結果

對納入的4名女性患者的疑似嵌合體致病變異進行超深度測序驗證分析,證實該4名女性均存在嵌合變異,嵌合比例分別為1.12%、9.0%、27.60%和91.03%。


▲表1 4名女性患者攜帶嵌合變異信息
(引自文獻1)

 

 案例 1

夫婦二人已育有1名X-連鎖腎上腺腦白質營養不良男性患兒。一代測序結果顯示,患兒ABCD1基因存在c.1859_1860insTA (p. His621Thrfs*16)變異;而女方在該位點變異信號較低,不能與噪音背景進行區分。
經超深度測序驗證,女方該位點的確存在嵌合變異,嵌合比例為9.0%。

該夫婦共檢測9枚囊胚,均未發現致病性變異。其中,胚胎1、3、5、8和9遺傳了母親野生型單體型;而胚胎2、4、6和7遺傳了母親沒有ABCD1基因變異的致病單體型。最終夫婦二人移植胚胎1后成功妊娠,于孕中期經羊水穿刺進行產前診斷,檢測結果與PGT-M一致,現已成功誕生一健康男孩。


▲圖2 病例1的家系及囊胚單體型分析
(圖片引自文獻1)

 

案例 2

夫婦二人曾生育1名X-連鎖范可尼貧血癥患兒(已去世)。女方一代測序顯示FANCB基因存在c.1411delT(p. Ser471Glnfs*4) 雜合變異,變異信號較低;家系分析顯示,女方父親、阿姨以及妹妹(女方母親去世)均不攜帶該變異,推測該變異為新發變異。

經超深度測序驗證,女方在該位點變異為嵌合變異,嵌合比例為27.6%。

夫婦二人共獲得8枚囊胚,活檢后通過NGS進行SNP連鎖分析顯示,胚胎2、3和4遺傳了母親野生型單體型,胚胎1和5遺傳了母親無變異的致病單體型,而胚胎6、7和8遺傳了母親具有該變異的致病單體型。夫婦二人最終移植胚胎3,并成功妊娠;于孕中期經羊水穿刺進行產前診斷,結果正常,現已成功孕育一健康男孩。


▲圖3 病例2的家系及囊胚單體型分析
(圖片引自文獻1)

 

案例 3

該夫婦已連續經歷了2次終止妊娠,均因超聲顯示胎兒為骨骼畸形。第2個流產胎兒基因檢測分析結果顯示,COL1A2基因存在c.1685G>T(p.Gly562Val) 雜合變異(該基因為成骨發育不全致病基因,呈常染色體顯性遺傳);而夫妻雙方經一代測序檢測,均不存在該變異。

經超深度測序顯示,女方在該位點變異為嵌合變異,嵌合比例為1.12%。

共檢測8枚囊胚,其中胚胎2和胚胎5遺傳了母親野生型單體型,胚胎1和胚胎3遺傳了母親無變異的致病單體型,而胚胎4遺傳了母親帶有變異的致病單體型。最終胚胎2被移植,并成功妊娠;經產前診斷結果正常,現已成功誕生一健康女嬰。


▲圖4 病例3的家系及囊胚單體型分析
(圖片引自文獻1)

 

案例4

該夫婦二人中,女方有神經纖維瘤表型,但其父母臨床表型均正常。外周血MLPA結果顯示,女方攜帶NF1基因缺失雜合子,而其父母均未檢測到該變異;但因女方基因缺失區域18個有效SNP位點雜合比例很低,推測為嵌合體。

經超深度測序驗證,女方存在NF1基因變異的嵌合體,在外周血細胞中的嵌合比例高達91.03%,而在口腔黏膜細胞中只有15.70%。


▲圖5  病例4的家系單體型分析
(圖片引自文獻1)

共活檢3枚囊胚及其相對應的極體(胚胎1的PB2被降解)。極體檢測結果顯示,胚胎1 的PB1為沒有NF1基因缺失的致病單體型雜合子,胚胎2和胚胎3的PB1為野生型單體型,而對應的PB2遺傳了沒有NF1基因缺失的致病單體型。囊胚檢測結果顯示,胚胎1遺傳了母體野生型單體型,胚胎2和胚胎3遺傳了致病單體型,但根據對PBs的分析,這兩個胚胎均未攜帶NF1基因缺失,這一結果通過構建STR單體型進行了驗證。因此,這三枚胚胎均正常并可進行移植,最終夫婦二人移植了胚胎1并成功妊娠;孕中期經產前診斷結果正常,現已誕生一名健康男孩。


▲圖6 病例4的胚胎單體型分析
(圖片引自文獻1)

嵌合變異可以通過超深度測序技術被有效檢出,而由母體嵌合變異導致的單基因病可進一步通過基于NGS技術的SNP單體型連鎖分析進行PGT-M精準阻斷,阻止嵌合變異向子代的傳遞,確保子代的健康。 

 

參考文獻

[1] Hu Xiao, He Wenbin, Zhang Shuoping, et al. Next-generation sequence-based preimplantation genetic testing for monogenic disease resulting from maternal mosaicism[J]. Mol Genet Genomic Med, 2021, 9: e1662.

北京嘉寶仁和醫療科技股份有限公司
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