このプロトコルは、半導体ベースの次世代シーケンシングプラットフォーム上での異数性に対する移植前遺伝子検査に必要なラボ内の全体的な手順を提示します。ここでは、全ゲノム増幅、DNA断片選択、ライブラリ構築、テンプレート調製、シーケンシング作業フローの詳細なステップを代表的な結果とともに紹介します。
方法論記事
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このプロトコルは、半導体ベースの次世代シーケンシングプラットフォーム上での異数性に対する移植前遺伝子検査に必要なラボ内の全体的な手順を提示します。ここでは、全ゲノム増幅、DNA断片選択、ライブラリ構築、テンプレート調製、シーケンシング作業フローの詳細なステップを代表的な結果とともに紹介します。
次世代シーケンシングは、遺伝的バリアントの決定における臨床応用においてますます重要性を増しています。移植前の遺伝子検査では、この技術にはスケーラビリティ、スループット、およびコストの点で独自の利点があります。異数性解析のための移植前遺伝子検査では、ここで紹介する半導体ベースの次世代シーケンシング(NGS)システムは、8Mbの最小分解能で構造的遺伝的バリアントを決定するための包括的なアプローチを提供します。サンプルの取得から最終レポートまで、作業プロセスにはプロトコルに厳密に準拠した複数のステップが必要です。さまざまな重要なステップが増幅の結果、ライブラリの品質、読み取りのカバレッジ、およびデータの出力を決定することができるため、言葉以外の視覚的なデモンストレーションを伴う説明情報は、操作と操作の詳細を提供する可能性があり、すべての重要なステップの結果に大きな影響を与える可能性があります。本明細書に提示される方法は、生検されたTrophectoderm(TE)細胞の全ゲノム増幅(WGA)、ゲノムライブラリー構築、シークエンサー管理、そして最後にコピー数バリアントのレポートの生成に関与する手順を示す。
異数性は、1つ以上の余分な染色体の存在または1つ以上の染色体の不在による染色体数の異常である。1つのX染色体の喪失(ターナー症候群)、常染色体21(ダウン症候群)、13(パタウ症候群)、および18(エドワーズ症候群)のトリソミーのような常染色体の余分なコピー、または47、XXX(クラインフェルター症候群)および47、XXX(トリプルX症候群)などの余分な性染色体のようなある種の異数性を有する胚は、先天性欠損症1の期間まで生き残ることができる。異数性は、第1期流産および 体外 受精(IVF)障害の主な原因である2。異数性率は、体外受精の実践3における自然サイクルおよび薬用対照群の異なる年齢層を通じて、25.4%〜84.5%の範囲であり得ることが報告されている。
次世代シーケンシング技術は、遺伝情報の決定に臨床的に広く応用されつつあります。それは効率および高いスループットでゲノム配列への実用的なアクセスを提供する。特に、次世代シーケンシングは、遺伝的要因による疾患の診断やゲノムの異常性の検査にも革命をもたらしました4。半導体シーケンシング技術を使用して、シーケンシングバイオ反応の化学信号をデジタルデータに直接転送する半導体ベースのシーケンスシステムは、3-7時間5,6でシーケンスデータに直接、リアルタイム検出を提供します。
体外受精手順では、着床前遺伝子検査(PGT)は、体外受精の結果を改善し、新生児の遺伝性疾患のリスクを軽減するために、子宮に移される前に胚の遺伝子プロファイルを調査します1,7。PGTとNGS技術を組み合わせることで、10細胞未満から抽出した遺伝物質を全ゲノム増幅キットまたは独自開発の全ゲノム増幅試薬で増幅します。これは、増幅段階で1つのステップのみを必要とし、全ゲノム増幅産物を得るために、事前増幅を必要としない。コピー数変異体および特別な遺伝子座配列決定のためのプライマーまたはパネルは、構築されたライブラリーにおいて設計および適用される。
NGSにおける着床前遺伝子検査異数性検査(PGT-A)の典型的なワークフローは、逐次的な手順を伴い、実験室職員の激しい作業負荷を必要とする8。一部の誤操作により、手順のロールバックが発生し、ラボの時間とリソースの両方が望ましくない損失につながる可能性があります。PGS-NGS ワークフローの簡潔で明確な標準操作手順 (SOP) が役立ちます。ただし、ワード形式のプロトコルでは、サンプル処理、デバイス操作、および計測器の設定に関するより詳細な情報を提示できず、ビデオプロトコルで視覚化できます。この記事では、検証済みのワークフローと動作の詳細の視覚化されたデモンストレーションを組み合わせることで、半導体シーケンシングプラットフォームでのPGTプラクティスにおいて、より直接的で直感的な参照プロトコルを提供できます。
ここでのプロトコルは、最大16回の胚生検を並行してバッチ処理することをサポートする方法を説明しています。より大きなバッチの場合は、Reproes-PGSなどの半導体シーケンシングに商用キットベースのプロトコルを使用することをお勧めします。
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本試験に適用されたすべてのプロトコールおよび対流胚葉(TE)生検(1.1.1.1項)は、2017年9月18日に第924号病院のヒト研究倫理委員会によって審査および承認された(NO:PLA924-2017-59)。患者/参加者は、この研究に参加するための書面によるインフォームドコンセントを提供しました。
1. ヒト胚生検および全ゲノム増幅からのDNA単離
2. 増幅断片の選択
注: このセクションで使用される資料は、ライブラリ準備キット(資料表)で入手できます。
DNAライブラリーの作製
注: このセクションで使用される資料は、ライブラリ準備キット(資料表)で入手できます。
シークエンシングテンプレートの作製13,14
注:このセクションで使用される材料は、シーケンシング反応ユニバーサルキット(材料表)のテンプレート調製キットセット(試薬/溶液/材料)で入手できます。
次世代シーケンシング 9,15
メモ:このセクションのすべての手順は、DA8600シーケンスプラットフォーム上で実行されます。このセクションで使用される材料は、シーケンシング反応ユニバーサルキット(材料表)のシーケンシングキットセット(試薬/溶液/材料)で入手できます。
6. レポーターサーバシステム16における指示されたシーケンシング実行を計画する
メモ: このセクションのすべての手順は、レポーターサーバーシステムを搭載した Ion プロトンシーケンサーで実行されます。
7. データ解析
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マシンで実行中のプロセスが終了した後にシーケンス計画が終了すると、シーケンス・サーバー・システムは、 図 2 に示すように、生成されたデータ、チップ状況、ISP ロード・レート、およびライブラリー品質の説明情報とともに要約を報告します。この結果実証では、全ベースで17.6Gのデータが得られ、ISPの全体的な負荷率はチップの全ウェルで88%でした。ヒートマップは、サンプルがチップの全面積に均等にロードされていることを示しました(図2A)。代表的な実行では、99,761,079の合計読み取りが得られ、77%が使用可能でした。ISPがロードされたすべての井戸では、100%がテンプレートが強化されており、78%がクローンでした。すべてのクローンテンプレートのうち、97%が最終ライブラリとして認定されました(図2B)。読み取りの平均長さは、それぞれ平均、中央値、およびモードを含む117 bp、176 bp、および174 bpでした(
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胚の染色体異数性は、自然に妊娠したか体外受精(IVF)かにかかわらず、妊娠喪失の大部分の原因である。体外受精の臨床現場では、異数性の胚をスクリーニングし、倍数性胚を移入することが体外受精の結果を改善することができることが提案されている。蛍光in situハイブリダイゼーションは、性選択およびPGT-Aに採用された最も初期の技術である。しかし、この技術は実験室の職員からより多くの技術的専門知識を必要とし、比較的労働集約的である。蛍光in situハイブリダイゼーションを用いたPGT-Aの研究の増加は、出生率の改善を示さない17,18。
しかし、着床前遺伝子検査におけるコピー数解析を評価する技術の急速な進歩が行われている。さまざまな方法には長所と短所があります。定量的蛍光PCR、一塩基多型(SNP)アレイ、アレイ比較ゲノムハイブリダイゼーション(aCGH)、次世代シーケンシングなどの新しく開発された包括的な分子技術は...
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著者らには開示するものは何もありません。
LIMS拡張アプリケーションに関するアドバイスをしてくれたZhangyong Ming 博士と Rongji Hou 氏に感謝します。本研究は、人民解放軍家族計画特別研究プロジェクト(17JS008, 20JSZ08)、広西チワン族自治区代謝性疾患研究基幹研究所基金(No.20-065-76)、広州市民健康科学技術研究プロジェクト(201803010034)の支援を受けています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.45 μ;m シリンジフィルターユニット | Merkmillipore | Millex-HV | |
| 1.5 mL DNA LoBindチューブ | Eppendorf | 30108051 | |
| 15 mLチューブ | Greiner Bio-One | 188261 | |
| 2.0 mLDNA LoBindチューブ | Eppendorf | 30108078 | |
| 50 mLチューブ | Greiner Bio-One | 227261 | |
| 5x Anstart Taq Buffer (Mg2+ Plus) | FAPON& | ||
| nbsp;Anstart Tap DNA ポリメラーゼ | FAPON | ||
| AMPure XP 試薬 (DNA 結合用磁気ビーズ) | Beckman | A63881 | |
| https://www.beckman.com/reagents/genomic/cleanup-and-size-selection/pcr/a63881 細胞溶解バッファー | Southern Medical University | 細胞溶解バッファーピロリン酸、2 mM &β;-グリセロリン酸、0.1% SDS | |
| ClinVar | NCBI | ||
| https://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/ DNA 溶出バッファー | NEB | T1016L | |
| dNTP | Vazyme | P031-AA | |
| DynaMag-2 Magnet | Life Technologies | 12321D | |
| エチルアルコール | 広州化学試薬工場 サーモフィッシャー科学 | http://www.chemicalreagent.com/ | |
| 独自に開発した全ゲノム増幅試薬 | 南部医科大学 | 試薬は、以下の成分で構成されています: 1.細胞溶解 2.増幅プレミックス溶液 1) プライマー WGA-P2 (10 μM) 2) dNTP (10 mM) 3) 5x Anstart Taq バッファー (Mg2+ Plus) 3.増幅酵素 1) Anstart Tap DNAポリメラーゼ(5 μ;L) | |
| Ion PI Hi-Q OT2 200 Kit | Thermo Fisher Scientific | A26434 | ステップ 4.2.8 で言及 |
| Ion PI Hi-Q Sequencing 200 Kit | サーモフィッシャーサイエンティフィック | A26433 | |
| イオンプロトンシステム | ライフテクノロジー | 4476610 | |
| イオンレポーターサーバーシステム | ライフサイエンス4487118 | ||
| イソプロパノール | 広州化学試薬工場 | http://www.chemicalreagent.com/ | |
| ライブラリ準備キット | Daan Gene Co.、Ltd | 114 | https://www.daangene.com/pt/certificate.html |
| NaOH | Sigma-Aldrich | S5881-1KG | |
| Nuclease-Free Water | Life Technologies | AM9932 | |
| Oligo WGA-P2 | Sangon Biotech | 5'-ATGGTAGTCCGACTCGAGNNNN NNNNATGTGG-3'OneTouch | |
| 2 System | Life Technologies | 4474779 | テンプレート、増幅および濃縮システム |
| 、PCRチューブ、 | Axygen | PCR-02D-C | |
| PicoPLEX、WGAキット | タカラバイオUSA | 、R300671 | |
| ピペットチップ、 | 高品質の科学製品 | https://www.qsptips.com/products/standard_pipette_tips.aspx | |
| ポータブルミニ遠心分離機、LX-300 | Qilinbeier | E0122 | |
| Qubit 3.0蛍光光度計 | Life Technologies | Q33216 | 蛍光光度計 |
| Qubit Assay Tubes | Life Technologies | Q32856 | |
| Qubit dsDNA HS Assay Kit | Life Technologies | Q32851 | |
| シーケンサーサーバーシステム | Thermo Fisher Scientific | Torrent Suite Software | |
| Sequencing Reactions Universal Kit | Daan Gene Co., Ltd | 113 | https://www.daangene.com/pt/certificate.html このキットには、次のコンポーネントが含まれています: 1.テンプレート調製キットセット 1.1 テンプレート調製キット: エマルジョンPCRバッファー エマルジョンPCR酵素ミックス テンプレートキャリア溶液 1.2 テンプレート調製溶液: テンプレート調製反応油 I 乳化剤破砕液 II テンプレート調製反応油 II ヌクレアーゼフリー水 Tweensolution 解乳化液 I テンプレート洗浄液 C1ビーズ洗浄液 C1ビーズ再懸濁液 テンプレート再懸濁液 1.3 テンプレート調製材料: 試薬チューブ I コネクタ 採取チューブ 試薬チューブピペット I 増幅プレート 8ウェルストリップ 専用ヒント テンプレート準備洗浄アダプター テンプレート準備フィルター 2.シーケンシングキットセット 2.1 シーケンシングキット: dGTP dCTP dATP dTTP シーケンシング酵素溶液 シーケンシングプライマー 品質管理テンプレート 2.2 シーケンシングソリューション: シーケンシングソリューション II シーケンシングソリューション IIII アニーリングバッファー ローディングバッファー 発泡剤 塩素錠剤 C1ビーズ 2.3 シーケンシング材料: 試薬チューブ II 試薬チューブキャップ 試薬チューブシッパー II 試薬ボトル シッパー 試薬ボトル 3.チップ |
| 酸化ナトリウム溶液 | シグマ | 72068-100ML | |
| サーマルサイクラー | ライフテクノロジー | 4375786 |
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