本研究は、使用済み培地を使用したヒト胚の染色体スクリーニングのプロトコルを報告し、胚生検を回避し、NGSを使用して染色体倍数性を同定できるようにします。本稿では、培地の調製、全ゲノム増幅(WGA)、次世代シーケンシング(NGS)ライブラリの調製、データ解析など、詳細な手順を紹介します。
方法論記事
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本研究は、使用済み培地を使用したヒト胚の染色体スクリーニングのプロトコルを報告し、胚生検を回避し、NGSを使用して染色体倍数性を同定できるようにします。本稿では、培地の調製、全ゲノム増幅(WGA)、次世代シーケンシング(NGS)ライブラリの調製、データ解析など、詳細な手順を紹介します。
臨床体外受精(IVF)では、PGT-Aの一般的な方法では、栄養外胚葉(TE)からのいくつかの細胞の生検が必要です。これが胎盤を形成する系統です。しかし、この方法は専門的な技術が必要で、侵襲的であり、TEの染色体数と胎児に成長する内部細胞塊(ICM)が常に同じであるとは限らないため、偽陽性と偽陰性に悩まされます。NICS は、TE と ICM の両方から培地に放出された DNA のシーケンシングを必要とする技術であり、これらの問題に対する解決策を提供する可能性がありますが、有効性は限定的であることが以前に示されていました。本研究では、培地サンプリング法、全ゲノム増幅(WGA)およびライブラリ調製、および解析ソフトウェアによるNGSデータ解析を含むNICSの完全なプロトコルを報告します。胚検査室によって凍結保存時間が異なることを考慮し、胚培養士は、体外受精検査室の実際の状況に応じて選択できる胚培養培地を採取するための2つの方法を持っています。
生殖補助医療(ART)は、不妊症の治療にますます使用されています。しかし、体外受精などのARTの成功率は限られており、流産率は正常集団よりも有意に高くなっています1。これらの問題の主な原因は染色体異常であり、着床前のヒト胚に一般的に存在します2。PGT-Aは、着床前に胚の染色体バランスをスクリーニングする効果的な方法です3,4。いくつかの研究は、PGT-Aが中絶率を減らし、妊娠率を改善できることを証明しています5,6,7,8。ただし、PGT-Aには、特定のトレーニングと経験を必要とする複雑な技術的専門知識が必要です。侵襲的な胚生検手順も、胚に損傷を与える可能性があります9。研究によると、割球生検はその後の発生を妨げる可能性があり、生検されたTEの数は着床率に影響を与える可能性があります10。胚生検の長期的なバイオセーフティの問題は、ヒトではまだ完全に評価されていませんが、動物実験では、胚の発生に悪影響を与えることが示されています11,12,13。
これまでの報告では、胚発生時に培地に微量のDNA物質が分泌されることが報告されており、使用済み胚培養液14,15,16,17,18を用いて包括的染色体スクリーニング(CCS)を行う取り組みが行われています。しかし、検出率と検査の精度は、広範な臨床使用の要件を満たしていません。本研究は、NICS検査の検出率と精度を向上させるためのNICSアッセイの改善を報告した19。近年、低侵襲PGT-Aの分析サンプルとして割球体液(BF)が研究されています。しかし、胚盤胞液サンプル中のゲノムワイド増幅と検出可能なDNAの割合は、34.8%から82%の範囲です20,21,22。さまざまな研究で報告されているBFの量は、0.3 nLから1 μLの範囲です。BF中のDNA量が少ないため、胚盤胞液と培地を混合することで無細胞DNAの量を増やすことができ、検出の成功率と一貫性を向上させることができます。クズニェツォフ他図23およびLiら24は、透明帯をレーザーで処理し、胚盤胞液を培地に放出して胚性DNAの総量を改善し、WGA後の培地/BFサンプルを組み合わせた増幅率は、それぞれ100%および97.5%であった。Jiao et al.25 も、同じ方法を用いて 100% の増幅成功率を得ました。
本研究では、使用済み培地サンプルの調製、NGSの調製、およびデータ分析を含む詳細なプロトコルを報告します。本研究では、卵母細胞を卵母細胞から慎重に除去し、細胞質内単精子注入(ICSI)と胚盤胞培養を行いました。4日目から5日目/6日目に使用した培地をWGAおよびNGSライブラリ調製のために回収した。NICS技術を用いることで、WGAおよびNGSライブラリ調製ステップを約3時間で合理化し、約9時間で非侵襲的にCCS結果を得た。
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北京大学第三病院の倫理委員会から倫理的許可を取得しました。
1. 事前準備
注意: 必要な材料と機器は 、材料表にリストされています。
2.プロトコル1:サンプル収集
3. 議定書2:図書館建設
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本研究では、提案手法を患者に適用した。NICS分析の適用前にIRBの承認とインフォームドコンセントが得られました。本研究では、患者から6つの胚盤胞を取得し、培地4日目から5日目に6つの胚すべてにNICSを実施しました。両親の平衡転座によって引き起こされる染色体異常は、NICSアッセイで5つの染色体で検出されました。そのため、転写には使用できませんでした(図4A-E)。2つの胚のNICSの結果は、同じ核型45を示し、XNと-18(×1)はどちらも18番染色体欠失でした(図4A、B)。核型46、XN、-1p(pter→p21.1、×1)は、染色体1 pter→p21.1領域欠失の短腕にすぎません(図4D)。
NICSの結果は、核型46、XN、+1p(pter→p21.2、×3)、および-18(q21.32→qter、×1)を示し、染色体18 ...
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変更とトラブルシューティング
NICSの結果が親の遺伝物質で汚染されている場合は、すべての積丘-コロナラジアータ細胞が除去されていることを確認し、受精のためにICSIが行われていることを確認してください。DNAを分解する可能性のある不適切な培地保管やテンプレート調製プロセスを回避します。作業空間はDNaseおよびRNase除染試薬で徹底的に浄化されました。他の胚からのコンタミネーションを避けるため、1つの胚を常に1滴の培地で培養し、4日目からクロスコンタミネーションを回避した。汚染の現象は、最終培養液30、31、32、33への胚の配置を遅らせると最小限に抑えられる。母体の汚染を最小限に抑えるために、Kuznyetsov34は、ピペッティングとフラッ...
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Yaxin Yao氏、Jieliang Ma氏、Jing Wang氏、Sijia Lu氏は、Yikon Genomics Co., Ltd.の従業員です。
著者らは、NGSデータ解析に協力してくれたShiping Bo氏とShujie Ma氏に感謝します。資金提供:この研究は、国家重点研究開発プログラム(助成金番号2018YFC1003100)の支援を受けました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL EPチューブ、0.2 mL PCRチューブ | Axygen | MCT-150-C、PCR-02-C | DNase/RNase free、低結合PCRチューブ、1.5 mLマイクロ遠心チューブをお勧めします。 |
| 10 µL、200 µL、1000 µL DNase /RNase Free Tips | Axygen | T-300-R-S, T-200-Y-R-S, T-1000-B-R-S | これは他のブランドで置き換えることができます/サンプル転送用 |
| 100% エタノール | Sinopharm Chemical | 10009218 | これは他のブランドで置き換えることができます/DNAライブラリ精製用 |
| バーコードプライマー1-48 | NICSのYikon Genomics | 試薬 NICSの試薬 ライブラリ調製キット | ライブラリアンプリフィカトン |
| BDファルコン臓器培養皿用、滅菌 | BDバイオサイエンス | 363037 | これは他のブランドに置き換えることができます/胚培養BD |
| ファルコン組織培養皿(イージーグリップ)、滅菌 | BDバイオサイエンス | 353001 | これは他のブランドに置き換えることができます/胚培養BD |
| ファルコン組織培養皿、滅菌 | BDバイオサイエンス | 353002 | これは他のブランドに置き換えることができます/胚培養 |
| 細胞溶解バッファーYikon | NICSのゲノミクス | 試薬Instライブラリ調製キット | 培地前処理用 |
| 細胞溶解酵素 | NICSInstライブラリ調製キット | 培地前処理用 | |
| ChromGoソフトウェア | Yikon Genomics | データ解析 | |
| CMPure Magbeads | NICSInstライブラリ調製キットの | Yikon Genomics | 精製用 |
| クライオトップオープンシステム& | nbsp;KITAZATO BioPharma | 81110 | これは他のブランドで置き換えることができます/胚ガラス化用 |
| 蒸留水 | NICSのYikon Genomics | 試薬 DNA | 溶解 |
| するには ES (ガラス化キット) | KITAZATO BioPharma | Reagent inVitrification kit | 他ブランドで置き換え可能/胚ガラス化用 |
| HOLDNIG | ORIGIO | MPH-MED-35 | 他ブランド><置き換え可能 / 顕微授精用 |
| ヒアルロニダーゼ溶液 80 U/mL | SAGE | ART4007-A | 他ブランドで置き換え可能 / ダイジェスト卵子・コロナ・積雲複合体 |
| ICSI | ORIGIO | MPH-35-35 | これは他のブランドに置き換えることができます/ICSI |
| Illumina MiSeq®System | Illumina | SY-410-1001 | For library sequencing |
| Incubator | Labotect | Inkubator C16 | This can be replaced by other brand/For embryo culture |
| Library buffer | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst Library preparation kit | For library amplificaton |
| Library Enzyme Mix | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | ライブラリ用アンプリフィカトン |
| マグネティックスタンド | DynaMagTM-2 | 12321D | ライブラリ精製用 |
| 顕微鏡 | OLYMPUS | 1X71 | 他ブランドでも交換可能/胚観察用 |
| ミニ遠心分離機 | ESSENSCIEN | ELF6 | 分離用 |
| MT 酵素ミックス | Yikon Genomics | NICSの試薬 inst ライブラリ調製キット | 地前処理用 |
| NICSInst ライブラリ調製キット | Yikon Genomics | KT1000800324 | 全ゲノム増幅とライブラリ構築 |
| NICSInst Sample Prep Station | Yikon Genomics | ME1001003 | Amplificate DNA |
| Nunc IVF 4-Well Dish | Thermo Scientific | 144444 | これは他のブランドに置き換えることができます/胚洗浄および胚盤胞培養用 |
| パスツールピペット | Oirgio | MXL3-IND-135 | これは他のブランドで置き換えることができます/胚タンスファーパス |
| ツールピペット用 | ORIGIO | PP-9-1000 | これは他のブランドで置き換えることができます/体外受精ラボ用 |
| Pre-Lib Buffer | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst ライブラリ調製キット | プレライブラリ調製 |
| Pre-Lib Enzyme | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst ライブラリ調製キット | プレライブラリ調製 |
| Qubit® 3.0 蛍光光度計 | Thermo Scientific | Q33216 | ライブラリ定量用 |
| Quinn's Advantage Blastocyst Medium | SAGE | ART-1029 | 胚胚盤胞期培養用 |
| Quinn's Advantage Cleavage Medium | SAGE | ART-1026 | これは他のブランドに置き換えることができます/胚切断期培養用 |
| Quinn's Advantage Fertilizationミディアム | SAGE | ART-1020 | 他のブランドで置き換えることができます/卵子と精子の受精のために |
| クインのアドバンテージ m-HTF ヘペス付きミディアム | SAGE | ART-1023 | これは他のブランドで置き換えることができます/胚の塊のために |
| クインのアドバンテージ SPS血清タンパク質代替キット | SAGE | ART-3010 | これは他のブランドで置き換えることができます/卵子 |
| を脱ヌードするためにクインズアドバンテージ 組織培養鉱物油 | SAGE | ART-4008P | これは他のブランドに置き換えることができます/培養液をカバーするには |
| ストリッパーのヒント | ORIGIO | MXL3-IND-135 | これは他のブランドに置き換えることができます/顆粒膜細胞の除去用 |
| ガラス化 クライオトップオープンシステム用語 | KIZTAZATO | 81111 | これは他のブランドに置き換えることができます/胚のガラス化 |
| 用 ガラス化キット | KITAZATO BioPharma | VT101 | 他ブランドで置き換え可能/胚ガラス化用 |
| Vortexer | Qilinbeier | DNYS8 | サンプルミックス |
| VS(ガラス化キット) | KITAZATO BioPharma | 試薬 inガラス化キット | 他ブランドで交換可能/胚ガラス化用 |
| ZILOS-tkレーザーシステム | ハミルトンソーン | CLASS 1レーザー | 他ブランドで交換可能/人工胚盤細胞崩壊用 |
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このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト
許可をリクエストAn erratum was issued for: Chromosome Screening of Human Preimplantation Embryos by Using Spent Culture Medium: Sample Collection and Chromosomal Ploidy Analysis. The Protocol and Representaive Results sections were updated.
In the Protocol, step 3.8.2 was updated from:
After logging into the system, click Create Submission under the NICS tab. Then, select the sequencing platform, choose ChromInst for the reagent, enter the project information in the box under Project ID, set the analysis preferences and upload the files. Once all sequencing files are successfully uploaded, click Submit to start the analysis (Figure 3A).
to:
After logging into the system, click Create Submission under the NICS-A tab. Then, choose NGS for the platform, select corporation, choose ChromInst for the reagent, enter the project information in the box under Project ID, set the analysis preferences and upload the files. Once all sequencing files are successfully uploaded, click Submit to start the analysis (Figure 3A).
In the Representative Results, Figure 3 was updated from:

Figure 3. Data Analysis. (A) The page of Create Submission. There are different options for the user application. For sequencing platform, users can choose Illumina or Ion Torrent. For analysis criterion, there are two length detection resolution for selection, the whole chromosome and whole arm level. The users also can choose whether the mosaicism or gender information is reported. Finished the above parameter setting,click on the box under File upload and choose the appropriate sequencing files to upload. For Illumina, choose the files with an extension of fastq.gz. For Ion Torrent platform, choose files with an extension of bam. Click Submit to start the analysis after successfully upload. (B) The view of summary table. The summary table consists of following information: Sample Name: The name of each NICS sample is listed; Data QC: Indicates whether the sequencing file passes the QC for NICS analysis; Conclusion: Indicates whether the NICS analysis is normal or abnormal, "N/A" indicates no conclusive result is available; Gender: If the user chooses to report the sex information, this column will appear in the summary table; Karyotype: Shows the analysis results; CNV plot (Whole Genome): View the CNV profiles of all chromosomes; CNV plot (By Chromosome): View the CNV profiles of each chromosome. (C) The Save Report Page. Click Export report button next to the Summary of Results. Select the information you want to show on the final report and click Export. Select Save File in the appearing dialog window and then click OK. The reports will be saved to the Download folder of the computer. Please click here to view a larger version of this figure.
to:

Figure 3. Data Analysis. (A) There are different options for the user application. For sequencing platform corporation, users can choose Illumina, Ion Torrent or MGI. The users can choose whether the gender information is reported. Finished the above parameter setting, click on the box under File upload and choose the appropriate sequencing files to upload. For Illumina, choose the files with an extension of fastq.gz. Click Submit to start the analysis after successfully upload. (B) The view of summary table. The summary table consists of following information: Sample Name: The name of each NICS sample is listed; Data QC: Indicates whether the sequencing file passes the QC for NICS analysis; AI Rating: The rating (A, B or C) for each NICS sample; AI_Rating Interpretation: Evaluation of embryo implantation potential; AI Grading: The score for each NICS sample; CNV plot (Whole Genome): View the CNV profiles of all chromosomes; (C) The Save Report Page. Click Export report button next to the Summary of Results. Select the information you want to show on the final report and click Export. The reports will be saved to the Download folder of your computer. Please click here to view a larger version of this figure.