Life Tech Ion Torrent 下一代測序技術(shù)監(jiān)測體外受精胚胎
基因組生物學(xué)與技術(shù)（AGBT）大會(huì)上牛津大學(xué)遺傳學(xué)家Dagan Wells談到，新澤西州生殖診所成功地將新一代測序（NGS）技術(shù)應(yīng)用于檢測常規(guī)體外受精（IVF）條件下的胚胎。該技術(shù)在生殖遺傳學(xué)的應(yīng)用創(chuàng)下新高。有幾家公司已經(jīng)推出了針對染色體異常的無創(chuàng)產(chǎn)前診斷；2個(gè)研究小組報(bào)告了在嬰兒無創(chuàng)全基因組檢測上的進(jìn)展。
在基因組生物學(xué)與技術(shù)（AGBT）大會(huì)上牛津大學(xué)遺傳學(xué)家Dagan Wells透露，新澤西州生殖診所成功地將新一代測序（NGS）技術(shù)應(yīng)用于檢測常規(guī)體外受精（IVF）條件下的胚胎。Wells認(rèn)為：“新技術(shù)的應(yīng)用有望改變游戲規(guī)則，讓夫婦在體外受精時(shí)能接受更好受孕選擇。”
NGS技術(shù)在生殖遺傳學(xué)領(lǐng)域不斷有突出表現(xiàn)。這包括之前幾家公司已經(jīng)推出了針對染色體異常（如21三體）的無創(chuàng)產(chǎn)前診斷,嬰兒無創(chuàng)全基因組檢測上的進(jìn)展, 另外Stephen Kingsmore等人報(bào)告了新生兒的快速全基因分析僅需50小時(shí)。
21年前就讀于倫敦大學(xué)的Wells博士開展關(guān)于胚胎植入前遺傳學(xué)診斷（PGD）的研究，他說：“目前，新一代測序技術(shù)正在為體外受精操作提供標(biāo)記。”如今，他在國立衛(wèi)生研究院牛津大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究中心領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，并合作于他之前工作的新澤西州的體外受精診所。
體外受精診所，如密西根州的Reprogenetics 和 Genesis Genetics，已在PGD領(lǐng)域提供數(shù)千個(gè)遺傳疾病，不過，體外受精胚胎即便沒有已知的遺傳風(fēng)險(xiǎn)因子，也要接受遺傳篩查。Wells稱：“約一半以上的體外受精的胚胎會(huì)出現(xiàn)染色體異常，如果出現(xiàn)異常情況，胚胎大多數(shù)情況下是不會(huì)移植的，否則會(huì)造成孕期流產(chǎn)。由于我們的處理會(huì)帶來非常高比例的染色體異常，因此能確保不將染色體高度異常的胚胎植入子宮很重要。”
Wells稱：“的方法是，一次體外受精周期只將單一的胚胎植入子宮進(jìn)行受孕，而那些染色體異常的胚胎看上去和正常的一樣，甚至是染色體高度異常也不會(huì)對胚胎形態(tài)造成任何明顯影響。”
體外受精胚胎的監(jiān)測技術(shù)
為了尋找新技術(shù)以提高準(zhǔn)確度和降低成本，Wells選取了Life Technology公司Ion Torrent PGM平臺(tái)（下一代測序技術(shù)）。他說：“我們希望技術(shù)平臺(tái)能夠做到用戶友好化，并能應(yīng)用于診斷系統(tǒng)中而不會(huì)出現(xiàn)繁瑣的問題。此外，我們還需要技術(shù)平臺(tái)具有快速的特點(diǎn)。由于Ion Torrent系統(tǒng)能適應(yīng)這些測序需求，因此我們選擇了它。”
Wells稱：“胚胎發(fā)育第3天可進(jìn)行DNA檢測，不過第5天就需要植入子宮中。一旦超過5天，胚胎快速發(fā)育和子宮不再受孕的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。因此，速度和準(zhǔn)確度都是必需的。”此外，許多的IVF診所由于缺少遺傳學(xué)專家不能不將細(xì)胞送到專門的實(shí)驗(yàn)室去檢測，這也要耽誤1天時(shí)間。
測序技術(shù)在胚胎監(jiān)測的新應(yīng)用
Wells稱：“Ion Torrent PGM 具有與iPhone應(yīng)用程序一樣的非常友好的用戶界面，能夠?qū)⒚恳粋€(gè)DNA片段分配到染色體區(qū)域內(nèi)，因此我們能計(jì)算出每個(gè)染色體來源的片段。此外，樣本測序的重復(fù)性也能保證。……我們僅需要每個(gè)染色體的數(shù)千個(gè)DNA片段，而對小染色體而言，約5-10,000的讀長在統(tǒng)計(jì)學(xué)上很有說服力。”
每一個(gè)測序需要的總讀長約為15萬。Wells稱：“如果得到5％的基因組覆蓋率，我們就會(huì)很高興了，因?yàn)檫@足以用于染色體診斷。”
Wells研究小組已在單芯片上分析了32個(gè)胚胎DNA，這一數(shù)值增加到100也是可行的。此外，相比于單陣列方法，該技術(shù)的成本是較低的，每一個(gè)樣本需要70美元，而下一代測序價(jià)格的下降趨勢將加強(qiáng)這一優(yōu)勢。
經(jīng)過廣泛臨床前驗(yàn)證后，威爾斯和同事有足夠信心對一對夫婦進(jìn)行基于下一代測序技術(shù)的生殖遺傳檢測，經(jīng)過遺傳數(shù)據(jù)分析后，兩次懷孕的狀況都很正常。
Wells稱：“NGS技術(shù)（處于初期）的優(yōu)勢體現(xiàn)在：診斷單基因疾病以及發(fā)現(xiàn)懷孕障礙癥遺傳因子。”
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