هنا، نقدم طريقة تسلسل أشباه الموصلات للاختبار الوراثي قبل الزرع لaneuploidy (PGT-A) مع مزايا وقت التحول القصير، وانخفاض التكلفة، والإنتاجية العالية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هنا، نقدم طريقة تسلسل أشباه الموصلات للاختبار الوراثي قبل الزرع لaneuploidy (PGT-A) مع مزايا وقت التحول القصير، وانخفاض التكلفة، والإنتاجية العالية.
وقد تم توثيق داء الأوبلومات، وهو أحد الأسباب الرئيسية التي تؤدي إلى توقف النمو الجنيني، أو فشل الزرع، أو فقدان الحمل، بشكل جيد في الأجنة البشرية. الاختبار الجيني قبل الزرع للأنوبلويد (PGT-A) هو اختبار وراثي يحسن بشكل كبير النتائج الإنجابية من خلال الكشف عن تشوهات كروموسومية للأجنة. يوفر الجيل التالي من التسلسل (NGS) نهجًا عالي الإنتاجية وفعال من حيث التكلفة للتحليل الوراثي، وقد أظهر قابلية التطبيق السريري في PGT-A. هنا، نقدم طريقة سريعة ومنخفضة التكلفة لتسلسل أشباه الموصلات القائمة على تسلسل NGS لفحص الأنوبلويد في الأجنة. الخطوة الأولى من سير العمل هي تضخيم الجينوم الكامل (WGA) من عينة الأجنة biopsied، تليها بناء مكتبة التسلسل، والتسلسل اللاحق على نظام تسلسل أشباه الموصلات. بشكل عام، بالنسبة لتطبيق PGT-A، يمكن تحميل 24 عينة وتسلسلها على كل شريحة تولد 60-80 مليون قراءة بمعدل طول قراءة يبلغ 150 زوجًا أساسيًا. توفر هذه الطريقة بروتوكولًا مكررًا لتنفيذ تضخيم القالب وإثراء مكتبة التسلسل، مما يجعل اكتشاف PGT-A قابل للتكرار، وعالي الإنتاجية، وموفر للتكلفة، وموفر للوقت. وقت تشغيل جهاز التسلسل أشباه الموصلات هذا هو 2-4 ساعات فقط، مما يقلل من وقت التحول من تلقي العينات إلى إصدار التقارير في 5 أيام. كل هذه المزايا تجعل من هذا القول طريقة مثالية للكشف عن الأنيوبلويدات الكروموسومية من الأجنة، وبالتالي، تسهيل تطبيقه على نطاق واسع في PGT-A.
اختيار الأجنة ذات النوعية الجيدة القابلة للحياة مع أرقام نسخ كروموسوم طبيعية (euploid) لنقلها في الإنجاب المساعد يساعد على تحسين نتائج الحمل. تقليديا، يستخدم نظام الدرجات المورفولوجية الراسخة على نطاق واسع لتقييم الأجنة بسبب سهولة توافرها وطبيعتها غير الغازية. ومع ذلك، فقد ثبت أن التقييم المورفولوجي لا يمكن إلا أن توفر معلومات محدودة عن نوعية الجنين1 وإمكانية زرع2. أحد الأسباب الأساسية هو عدم قدرتها على تقييم التركيب الكروموسومي للأجنة.
الأنوبلويد الكروموسومات (عدد غير طبيعي من الكروموسومات) هو واحد من الأسباب الرئيسية المؤدية إلى توقف النمو الجنيني، فشل الزرع أو فقدان الحمل. وقد تم توثيق حدوث الأنوبلويدبشكل جيد في الأجنة البشرية، مما يمثل 60٪ -70٪ في الأجنة مرحلة الانقسام3و4 و 50٪ -60٪ في الكيسات الكيسية5. وقد ساهم هذا، إلى حد ما، في الاختناق في تحسين معدل الحمل من العلاج الإخصاب في المختبر (IVF)، الذي حافظ على حوالي 35٪ - 40٪6،7. ولذلك، يعتقد أن اختيار الأجنة اللمعة لنقلها مفيد لتحسين نتائج الحمل. ولهذا الغرض، تم تطوير الاختبارات الجينية قبل الزرع للزرع اللابصي (PGT-A) للتحقيق في جدوى الأجنة باستخدام النهج الوراثية. وهناك أعداد متزايدة من التجارب المعشاة ذات الشواهد والدراسات الأترابية التي تدعم الدور الحاسم لـ PGT-A. وقد ثبت أن تطبيق PGT-A يقلل من معدل الإجهاض ويزيد من معدلالحمل السريري ومعدل الزرع 8، ومعدل الحمل المستمر ومعدل المواليد الأحياء9.
تاريخيا، تم تطبيق أساليب مختلفة في PGT-A، مثل الفلورة في الموقع التهجين (FISH)، التهجين الجينومي المقارن (CGH)، صفيف-CGH، ومتعددة الأشكال النيوكليوتيد واحد (SNP) -microarray. وقد أشارت الدراسات السابقة إلى أن PGT-A للأجنة في مرحلة الانقسام من قبل FISH تسفر عن نتائج غير متسقة بشكل جيد مع تلك التي تم الحصول عليها عن طريق الفحص الكروموسومي الشامل (CCS) من الكيسات الكيسية المقابلة باستخدام 59273array-CGH أو SNP-microarray5927310. ويمكن أن تعزى هذه الاختلافات إلى الفسيفساء الكروموسومية، والتحف التقنية FISH، أو التصحيح الذاتي الجنيني لأخطاء الفصل الكروموسومي أثناء التنمية11. وقد تم الاعتراف على نطاق واسع أن استخدام الخزعات التروبسيتالسة الكيسية (TE) لPGT-A القائم على مجموعة مثل مجموعة-CGH أو SNP-microarray فعالة لتحديد اختلال التوازن الكروموسومي في الأجنة10،12. في الآونة الأخيرة، يوفر تسلسل الجيل التالي من الخلايا الواحدة (NGS) نهجاً عالي الإنتاجية وفعالاً من حيث التكلفة للتحليل الوراثي، وقد أظهر قابلية التطبيق السريري في PGT-A13،14،15،مما يجعلها بديل واعد للأساليب المتاحة حاليا.
هنا، نقدم طريقة سريعة وقوية ومنخفضة التكلفة تستند إلى تسلسل أشباه الموصلات لـ NGS لفحص الأنوبلويد في الأجنة البشرية. الخطوة الأولى من سير العمل هي تضخيم الجينوم الكامل (WGA) من عينة الأجنة biopsied، وذلك باستخدام مجموعة WGA خلية واحدة، تليها بناء مكتبة التسلسل، والتسلسل اللاحق على نظام تسلسل أشباه الموصلات.
من خلال الكشف عن H+ الأيونات التي يتم إطلاقها من كل إدراج ثلاثي الفوسفات deoxyribonucleoside أثناء تركيب حبلا الحمض النووي، ينقل النظام الإشارات الكيميائية (تغيير الرقم الهيدروجيني) التي تم التقاطها من قبل عناصر أشباه الموصلات لتوجيه البيانات الرقمية ، والتي يتم تفسيرها بشكل أكبر في معلومات تسلسل الحمض النووي. القضاء على الحاجة إلى الكشف البصري مكلفة وردود الفعل التسلسل معقدة، وهذا الكيمياء تسلسل بسيط يقلل من التكلفة الإجمالية للكاشف وتقصير تسلسل وقت التشغيل إلى 2-4 ساعات16. والأهم من ذلك، استناداً إلى مواصفات أداء الشركة المصنعة، يمكن لمنصة تسلسل أشباه الموصلات توليد بيانات تسلسل تصل إلى 15 غيغابايت (يعتمد على جودة المكتبة) لكل تشغيل، وهو أعلى بكثير من بعض التسلسلات الأخرى إنتاج بيانات حوالي 3-4 غيغابايت فقط (مع طول قراءة 2 × 75 نقطة أساس)17. في التطبيقات السريرية من PGT-A، يمكن لهذه المنصة تحقيق 24 عينة لكل رقاقة توليد ما يصل إلى 80 مليون يقرأ17 وما لا يقل عن مليون قراءة فريدة من نوعها من كل عينة. عمق القراءة يمكن أن يضمن أن كل عينة لديها على الأقل 0.05x تغطية الجينوم كله. المزايا المذكورة أعلاه من هذه المنصة تجعل ها طريقة الفرز المثالي، وبالتالي، تسهيل تطبيقاتها واسعة في PGT-A18.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد منحت الموافقة الأخلاقية من قبل الجامعة الصينية المشتركة في هونغ كونغ-الأقاليم الجديدة الشرقية مجموعة البحوث السريرية لجنة (الرقم المرجعي: 2010.432). ووافق مجلس تكنولوجيا الإنجاب البشري في هونغ كونغ على ترخيص بحثي (رقم R3004).
1- تضخيم الجينوم الكامل
2- مراقبة جودة منتجات الفريق العامل المعني بالمنتجات
3- تجزؤ منتجات الفريق العامل المعني بالمنتجات الزراعية
4 - تشييد المكتبة
5- مراقبة الجودة والتخفيف من مكتبة الحمض النووي

6- التسلسل
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
واستناداً إلى هذا البروتوكول المعدل، كانت منصة تسلسل أشباه الموصلات تطبق لأول مرة على PGT-A. لقد اختبرنا الخزعات من كل من النازورات في مرحلة الانقسام والأجنة في مرحلة الكيسة الكيسية. ويقترح أن تخضع الخلايا الخزعية لـ WGA في أقرب وقت ممكن لمنع أي تحلل للحمض النووي. قارنت دراسة سابقة أداء أساليب WGA المختلفة وأشارت إلى أن الطريقة التي وصفناها هنا كان أفضل توحيد في حجم سلة من 100 كيلو بايت20. وبالنظر إلى أداء كل من التوحيد والفرق الثنائي المطلق الوسيط (MAPD)
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مختلفة من أخرى تسلسل كيمياء, يستعمل ال [سّرّل] يوصف هنا شبه موصّل للكشف من [نوكليوتيدس]. الرقاقة نفسها هي جهاز إلكتروني يكشف أيونات الهيدروجين عن طريق تأسيس قاعدة17التي يحركها البوليمرات ، والتي تمكن 2-4 ساعة وقت التسلسل من برنامج بروتون. إلى جانب ذلك، رقاقة هو رقاقة microwell التي تسمح توطين جزيء هدف واحد، والذي يختلف عن خلية تدفق تسلسل الكيمياء من قبل مقدمي التسلسل الأخرى. هذا البروتوكول هو بروتوكول معدل الأمثل لتطبيق PGT-A. ويشمل التحسين تجزئة الحمض النووي المتضخم من خلال الطريقة الأنزيمية بدلا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
وقد حظيت هذه الدراسة بدعم من الصندوق العام للبحوث (المرجع رقم 14162417) من هونغ كونغ، المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المرجع رقم 81860272)، وهي خطة البحوث الرئيسية لمؤسسة العلم والتكنولوجيا الإقليمية في غوانغشي (المرجع رقم 81860272). AB16380219)، ومنحة مؤسسة ما بعد الدكتوراه الصينية (المرجع رقم 2018M630993) من الصين.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أنابيب PCR ، 0.2 مل | Axygen | PCR-02D-C | |
| UltraPure 0.5M EDTA ، درجة الحموضة 8.0 | ThermoFisher | 15575020 | |
| PBS ، درجة الحموضة 7.4 ، Ca2 + < / sup> و Mg2 + < / sup> خالية | ThermoFisher | 10010023 | |
| 1.0 M NaOH (1.0N) محلول | SIGMA-ALDRICH | S2567 | لمحلول الذوبان. |
| أنابيب Eppendorf LoBind من الدرجة الجزيئية ، 1.5 مل | Fisher Scientific | 13-698-791 | |
| Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | |
| ELGA PURELAB Flex 3 نظام تنقية المياه أو ما يعادل 18 M & Omega ؛ نظام المياه | ThermoFisher | 4474524 | |
| Ion Plus Fragment Library | Kit ThermoFisher | 4471252 | |
| PicoPLEX WGA تضخيم المخزن المؤقت | Rubicon Genomics | R30050 | يمكن استبدال هذا بنظام تضخيم الحمض النووي SurePlex ، رقم الكتالوج: PR-40-415101-03. |
| إنزيم تضخيم PicoPLEX WGA | Rubicon Genomics | R30050 | يمكن استبدال هذا بنظام تضخيم الحمض النووي SurePlex ، رقم الكتالوج: PR-40-415101-03. |
| تضخيم Ion OneTouch | في المجموعة: لوازم Ion OneTouch 2 (الجزء رقم A26367). مكون المجموعة الممتدة في الورقة 5 | ||
| Ion PI Annealing Buffer | |||
| MyOne Beads Capture Solution | |||
| Agilent 2100 Bioanalyzer | Instrument Agilent | G2939AA | |
| Ion OneTouch Breaking Solution (غطاء أسود) | في المجموعة: Ion PI مرحبا؟ Q OT2 Solutions 200 (الجزء رقم A26429). مكون المجموعة الممتدة في الورقة 5 | ||
| Dynabeads MyOne Streptavidin C1 | ThermoFisher | 65001 | |
| PicoPLEX WGA Cell | Extraction Buffer Rubicon Genomics | R30050 | يمكن استبدال هذا بنظام تضخيم الحمض النووي SurePlex ، رقم الكتالوج: PR-40-415101-00. |
| إنزيم استخراج الخلايا PicoPLEX WGA | Rubicon Genomics | R30050 | يمكن استبدال هذا بنظام تضخيم الحمض النووي SurePlex ، رقم الكتالوج: PR-40-415101-03. |
| طقم رقاقة أيون PI v3 | ThermoFisher | A26771 | |
| Ion Chip Minifuge ، 230 فولت | ThermoFisher | 4479673 | |
| Ion PI dATP | ThermoFisher | A26772 | |
| Ion PI dCTP | ThermoFisher | A26772 | |
| Ion PI dGTP | ThermoFisher | A26772 | |
| Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | |
| مجموعة مكتبة شظائيا أيون بلس | ThermoFisher | 4471252 | |
| ThermoQ &ndash ؛ درجة الحرارة الحمام الجاف | TAMAR | HB-T2-A | |
| NEBNext dsDNA Fragmentase | New England Biolabs | M0348L | |
| NEBNext dsDNA Fragmentase | New England Biolabs | M0348L | |
| Ion PI dTTP | ThermoFisher | A26772 | |
| Ion OneTouch 2 Instrument | ThermoFisher | INS1005527 | ThermoFisher رقم الكتالوج: 4474778. |
| طقم مكتبة شظايا أيون بلس | ThermoFisher | 4471252 | |
| Ion One Touch ES | ThermoFisher | 8441-22 | ThermoFisher رقم الكتالوج: 4469495. مكون المجموعة الممتدة في الورقة 5 |
| الإيثانول | SIGMA-ALDRICH | 51976 | يمكن استبدال هذا بالإيثانول المطلق من الدرجة الجزيئية لأي علامة تجارية. |
| PicoPLEX WGA استخراج تخفيف إنزيم المخزن المؤقت | Rubicon Genomics | R30050 | يمكن استبدال هذا بنظام تضخيم الحمض النووي SurePlex ، رقم الكتالوج: PR-40-415101-01. |
| PicoPLEX WGA استخراج تخفيف إنزيم المخزن المؤقت | Rubicon Genomics | R30050 | يمكن استبدال هذا بنظام تضخيم الحمض النووي SurePlex ، رقم الكتالوج: PR-40-415101-02. |
| كيوبيت 3.0 مقياس الفلور | ThermoFisher | Q33216 | تم استبدال هذا النموذج بمقياس الفلور Qubit 4 ، رقم الكتالوج: Q33226. |
| Qubit ds DNA HS Assay Kit | ThermoFisher | M2002-02 | |
| Qubit Assay Tubes | ThermoFisher | Q32856 | |
| Ion PI Foaming | Solution ThermoFisher | A26772 | |
| Index للترميز الشريطي للمكتبات | BaseCare | هذا فهرس معد داخليا. يمكن للمستخدمين شراء منتج تجاري من مجموعات محولات الباركود ThermoFisher Ion Xpress (Cat. رقم 4474517) | |
| أيون PI تحميل العازلة | ThermoFisher | A26772 | |
| Solid (TM) Buffer Kit-1X Low TE Buffer | ThermoFisher | 4389764 | |
| Agencour AMPure XP Kit | Beckman Coulter | A63880 | |
| DynaMag-2 (رف مغناطيسي) | ThermoFisher | 12321D | |
| Ion PI Master Mix PCR buffer | |||
| Sorvall Legend Micro 17 | 17 | 75002430 | |
| Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | |
| مياه خالية من Nuclease | ThermoFisher | AM9922 | يمكن استبدال هذا بعلامة تجارية أخرى. |
| PicoPLEX WGA المياه الخالية من Nuclease | Rubicon Genomics | R30050 | يمكن استبدال هذا بنظام تضخيم الحمض النووي SurePlex ، رقم الكتالوج: PR-40-415101-03. |
| زيت أيون OneTouch | أيون PI مرحبا؟ Q OT2 Solutions 200 (الجزء رقم A26429). مكون المجموعة الممتدة في الورقة 5 | ||
| مجموعة مكتبة الأيونات بالإضافة | الأجزاء ThermoFisher | 4471252 | مكون المجموعة الممتدة في الورقة 3 |
| معيار | الخيط هذا هو معيار الحمض النووي المعد داخليا لمعايرة الكيوبت قبل القياس الكمي للمكتبة. | ||
| PicoPLEX WGA Preamplification buffer | Rubicon Genomics | R30050 | يمكن استبدال هذا بنظام تضخيم الحمض النووي SurePlex ، رقم الكتالوج: PR-40-415101-03. |
| إنزيم PicoPLEX WGA Preamplification | Rubicon Genomics | R30050 | يمكن استبدال هذا بنظام تضخيم الحمض النووي SurePlex ، رقم الكتالوج: PR-40-415101-03. |
| تضخيم المكتبة مزيج التمهيدي | ThermoFisher | 4471252 | مكون المجموعة الممتدة في الورقة 3 |
| أيون OneTouch Reaction | Filter مكون المجموعة الممتدة في الورقة 5 | ||
| توجيه | مكون المجموعة الممتدة في الورقة 5 | ||
| أنابيب | مكون المجموعة الممتدة في الورقة 5 | ||
| حل | إعادة تعليق مزود خدمة الإنترنت | ||
| أيون بروتون | ثيرموفيشر | DA8600 | تم استيراد هذا النموذج من قبل شركة Da An Gene Co.، LTD. من جامعة صن يات سين من ThermoFisher وقد تم اعتماده من قبل إدارة الغذاء والدواء الصينية للتطبيق السريري. رقم الكتالوج في ThermoFisher هو 4476610. |
| أيون باي مرحبا؟ Q تسلسل البوليميراز | ThermoFisher | A26772 | |
| أيون PI تسلسل التمهيدي | |||
| الخادم لجهاز التسلسل | Lenovo | T260 | |
| أيون PI الكرة الجسيمات | |||
| البلاتين PCR SuperMix عالية الدقة | ThermoFisher | 4471252 | |
| Nalgene مرشحات حقنة 25 مم | ThermoFisher | 724-2045 | حجم المسام: 0.45 مو م. خصيصا للسوائل المائية. |
| أيون باي مرحبا؟ س W2 الحل | ThermoFisher | A26772 | |
| أيون PI 1X W3 الحل | ThermoFisher | A26772 | |
| Ion OneTouch Wash Solution C1 | |||
| The Ion PGM مرحبا؟ Q عرض مجموعة التسلسل | ThermoFisher | A30044 | المجموعة الموسعة في الورقة 2 |
| مكتبة الأيونات بالإضافة إلى الأجزاء | ThermoFisher | 4471252 | مكون المجموعة الموسعة في الورقة 3 |
| مجموعة Ion PI Hi-Q Sequencing 200 Kit (1 تشغيل تسلسل لكل تهيئة) | ThermoFisher | A26772 | مكون المجموعة الموسعة في الورقة 4 |
| Ion PI مرحبا؟ Q OT2 200 Kit | ThermoFisher | A26434 | مكون المجموعة الممتدة في الورقة 5 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.