A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* 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.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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 دراس?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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 تس...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PCR tubes, 0.2 mL | Axygen | PCR-02D-C | |
UltraPure 0.5M EDTA, pH 8.0 | ThermoFisher | 15575020 | |
PBS, pH 7.4, Ca2+ and Mg2+ free | ThermoFisher | 10010023 | |
1.0 M NaOH (1.0N) solution | SIGMA-ALDRICH | S2567 | For Melt-off solution. Molecular grade |
Eppendorf LoBind Tubes, 1.5 mL | Fisher Scientific | 13-698-791 | |
Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | |
ELGA PURELAB Flex 3 Water Purification System or Equivalent 18 MΩ water system | ThermoFisher | 4474524 | |
Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | |
PicoPLEX WGA Amplification buffer | Rubicon Genomics | R30050 | This can be replaced by SurePlex DNA Amplification System,catalog number: PR-40-415101-03. |
PicoPLEX WGA Amplification enzyme | Rubicon Genomics | R30050 | This can be replaced by SurePlex DNA Amplification System,catalog number: PR-40-415101-03. |
Ion OneTouch Amplification Plate | In kit: Ion OneTouch 2 Supplies (Part No. A26367). Extended kit component in Sheet 5 | ||
Ion PI Annealing Buffer | |||
MyOne Beads Capture Solution | |||
Agilent 2100 Bioanalyzer instrument | Agilent | G2939AA | |
Ion OneTouch Breaking Solution (black cap) | In kit: Ion PI Hi?Q OT2 Solutions 200 (Part No. A26429). Extended kit component in Sheet 5 | ||
Dynabeads MyOne Streptavidin C1 | ThermoFisher | 65001 | |
PicoPLEX WGA Cell extraction buffer | Rubicon Genomics | R30050 | This can be replaced by SurePlex DNA Amplification System,catalog number: PR-40-415101-00. |
PicoPLEX WGA Cell extraction enzyme | Rubicon Genomics | R30050 | This can be replaced by SurePlex DNA Amplification System,catalog number: PR-40-415101-03. |
Ion PI Chip Kit v3 | ThermoFisher | A26771 | |
Ion Chip Minifuge, 230 V | ThermoFisher | 4479673 | |
Ion PI dATP | ThermoFisher | A26772 | |
Ion PI dCTP | ThermoFisher | A26772 | |
Ion PI dGTP | ThermoFisher | A26772 | |
Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | |
Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | |
ThermoQ–Temperature Dry Bath | 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 Catalog number: 4474778. |
Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | |
Ion One Touch ES | ThermoFisher | 8441-22 | ThermoFisher Catalog number: 4469495. Extended kit component in Sheet 5 |
Ethanol | SIGMA-ALDRICH | 51976 | This can be replaced by any brand's molecular grade absolute ethanol. |
PicoPLEX WGA Extraction enzyme dilution buffer | Rubicon Genomics | R30050 | This can be replaced by SurePlex DNA Amplification System,catalog number: PR-40-415101-01. |
PicoPLEX WGA Extraction enzyme dilution buffer | Rubicon Genomics | R30050 | This can be replaced by SurePlex DNA Amplification System,catalog number: PR-40-415101-02. |
Qubit 3.0 Fluorometer | ThermoFisher | Q33216 | This model has been replaced by Qubit 4 Fluorometer, Catalog number: Q33226. |
Qubit ds DNA HS Assay kit | ThermoFisher | M2002-02 | |
Qubit Assay Tubes | ThermoFisher | Q32856 | |
Ion PI Foaming Solution | ThermoFisher | A26772 | |
Index for barcoding of libraries | BaseCare | this is a in-house prepared index. Users can buy commercial product from ThermoFisher Ion Xpress Barcode Adapters Kits (Cat. No. 4474517) | |
Ion PI Loading Buffer | ThermoFisher | A26772 | |
Solid(TM) Buffer Kit-1X Low TE Buffer | ThermoFisher | 4389764 | |
Agencour AMPure XP Kit | Beckman Coulter | A63880 | |
DynaMag-2 magnet (magnetic rack) | ThermoFisher | 12321D | |
Ion PI Master Mix PCR buffer | |||
Sorvall Legend Micro 17 Microcentrifuge | Micro 17 | 75002430 | |
Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | |
Nuclease-free water | ThermoFisher | AM9922 | This can be replaced by other brand. |
PicoPLEX WGA Nuclease-free water | Rubicon Genomics | R30050 | This can be replaced by SurePlex DNA Amplification System,catalog number: PR-40-415101-03. |
Ion OneTouch Oil bottle | Ion PI Hi?Q OT2 Solutions 200 (Part No. A26429). Extended kit component in Sheet 5 | ||
Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | Extended kit component in Sheet 3 |
double-strand DNA standard | This is a in-house prepared DNA standard for calibration of Qubit before quantification of library. | ||
PicoPLEX WGA Preamplification buffer | Rubicon Genomics | R30050 | This can be replaced by SurePlex DNA Amplification System,catalog number: PR-40-415101-03. |
PicoPLEX WGA Preamplification enzyme | Rubicon Genomics | R30050 | This can be replaced by SurePlex DNA Amplification System,catalog number: PR-40-415101-03. |
Library Amplification Primer Mix | ThermoFisher | 4471252 | Extended kit component in Sheet 3 |
Ion OneTouch Reaction Filter | Extended kit component in Sheet 5 | ||
Recovery Router | Extended kit component in Sheet 5 | ||
Recovery Tubes | Extended kit component in Sheet 5 | ||
ISP Resuspension Solution | |||
Ion Proton | ThermoFisher | DA8600 | This model is imported by Da An Gene Co.,LTD. of Sun Yat-Sen University from ThermoFisher and has been certified by China Food and Drug Administration for clinical application. The catalog number in ThermoFisher is 4476610. |
Ion PI Hi?Q Sequencing Polymerase | ThermoFisher | A26772 | |
Ion PI Sequencing Primer | |||
server for sequencer | Lenovo | T260 | |
Ion PI Sphere Particles | |||
Platinum PCR SuperMix High Fidelity | ThermoFisher | 4471252 | |
Nalgene 25mm Syringe Filters | ThermoFisher | 724-2045 | Pore size: 0.45μm. Specifically for aqueous fluids. |
Ion PI Hi?Q W2 Solution | ThermoFisher | A26772 | |
Ion PI 1X W3 Solution | ThermoFisher | A26772 | |
Ion OneTouch Wash Solution C1 | |||
The Ion PGM Hi?Q View Sequencing Kit | ThermoFisher | A30044 | Extended kit component in Sheet 2 |
Ion Plus Fragment Library Kit | ThermoFisher | 4471252 | Extended kit component in Sheet 3 |
Ion PI Hi-Q Sequencing 200 Kit (1 sequencing run per initialization) | ThermoFisher | A26772 | Extended kit component in Sheet 4 |
Ion PI Hi?Q OT2 200 Kit | ThermoFisher | A26434 | Extended kit component in Sheet 5 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved