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【美国试管】第三代试管婴儿核心——NGS技术解密!

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发表于 2019-6-4 11:14:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
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第三代试管婴儿技术又称胚胎植入前遗传学诊断(PGD),是指在胚胎移植前,取胚胎的遗传物质进行分析,诊断是否有异常。它可以很好地筛选健康胚胎进行移植,有效防止遗传病的产生。

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胚胎植入前遗传学筛查(PGS)的大概流程如上图所示,精子和卵母细胞在体外结合成受精卵,在体外培养环境中进一步发育至二细胞期、八细胞期、囊胚期,我们可提取极体、卵裂球细胞或者滋养外胚层细胞进行活检,利用遗传学检测分析技术对活检材料进行遗传学筛查,最终挑选染色体整倍体的胚胎移植入患者宫腔,以期获得活产。


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应用于PGS的技术主要有两个方面:

(1)活检技术,包括第一、第二极体活检、卵裂球细胞活检、滋养外胚层细胞活检等;

(2)遗传学分析技术,包括荧光原位免疫杂交技术(FISH)、微阵列比较基因组杂交技术(aCGH)、单核苷酸多态性分析技术(aSNP)、实时荧光定量PCR技术(realtimepolymerasechainreaction,rtPCR)、二代测序技术(NGS)等。



活检技术

极体活检

第一极体,产生于第一次减数分裂,其内包含与卵母细胞相对应的遗传物质,通过第一极体活检可间接对卵母细胞进行遗传学分析,以此预测早期胚胎中来源于母体的遗传物质。

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第二极体,产生于第二次减数分裂,通过第二极体活检可用于验证检测到的染色体异常,以及在第二次减数分裂中产生的错误。

卵裂期胚胎活检与囊胚期胚胎活检

目前,在D3卵裂期胚胎提取1-2个卵裂球细胞进行活检,或在D5/D6囊胚期胚胎提取4-8个滋养外胚层细胞进行活检在临床上的应用最多,

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遗传学分析技术

随着现代分子生物学的发展,运用于PGS的遗传学分析技术也在不断更新,

由最初的PCR仅能检测单位点的突变,发展到FISH技术,可以检测少数染色体,后来又出现芯片技术,可以检测所有染色的数目及结构异常,到目前新兴的二代测序技术,可同时进行染色体异常及单基因疾病的诊断。

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FISH技术:

荧光原位免疫杂交技术(FISH),是用于PGS的第一项遗传学分析技术

FISH技术有很多劣势:

首先,FISH技术仅能检测有限数量的染色体,不能检测全部染色体;

其次,杂交失败或信号重叠、散射等因素都会影响空间分辨率,进而影响检测结果的精确性。

aCGH技术:

aCGH是第一项在全世界范围内广泛应用于PGS的技术,

aCGH的基本原理如下图所示:

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aCGH的有效性已经过科学证实,具有较高的检测精确度。并且其检测效率较高,检测速度较快,可在获取活检细胞后12h内得到检测结果。

但是aCGH也有不足之处。

首先,不可避免的存在等位基因脱扣以及优先扩增现象;

其次,无法用于单亲源性二倍体的检测;

总结来说就是,aCGH不能完全规避风险,即使通过aCGH检测,后期流产的风险仍然很高!

NGS技术:

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NGS的测序流程可以概括为文库构建、上机测序、数据分析三大步骤,其测序的基本原理为,通过扩增胚胎的DNA,将其与人类基因组图谱相比较,从而测定特定的DNA序列以及基因突变。

NGS具有如下众多优势:

(1)NGS为一项高通量测序技术,可在一个实验中实现多个样本同时检测,使得DNA测序成本降低成为可能;

(2)随着分辨率的提高,增强了对部分或节段性染色体非整倍体的检测效率;

(3)动态范围的增加,使得多细胞样本的嵌合体检出率增加;

(4)高度自动化,最大程度地减少了人为错误以及操作时间,使得检测结果更加精确。

并且,已有多个研究验证了NGS检测染色体非整倍体的效能。



NGS技术一度被看作疾病预防最重要的科技突破,73种先天性以及遗传性疾病检测不仅可以大大降低疾病发生率,减少出生缺陷,还可以实现对疾病预测、预防、预警等。在给患者带来更精确的检测结果的同时,也能实现优生优育,提高试管婴儿成功率。

当前美国NGS技术在试管婴儿领域的使用覆盖率已经很高,而泰国则只有为数不多的较为尖端的医院才使用,所以去美国做试管,是最为稳妥的选择!

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