Life Tech Ion Torrent 下一代测序技术监测体外受精胚胎

摘要：基因组生物学与技术（AGBT）大会上牛津大学遗传学家Dagan Wells谈到，新泽西州生殖诊所成功地将新一代测序（NGS）技术应用于检测常规体外受精（IVF）条件下的胚胎。该技术在生殖遗传学的应用创下新高。有几家公司已经推出了针对染色体异常的无创产前诊断；2个研究小组报告了在婴儿无创全基因组检测上的进展。
    在基因组生物学与技术（AGBT）大会上牛津大学遗传学家Dagan Wells透露，新泽西州生殖诊所成功地将新一代测序（NGS）技术应用于检测常规体外受精（IVF）条件下的胚胎。Wells认为：“新技术的应用有望改变游戏规则，让夫妇在体外受精时能接受更好受孕选择。”
    NGS技术在生殖遗传学领域不断有突出表现。这包括之前几家公司已经推出了针对染色体异常（如21三体）的无创产前诊断,婴儿无创全基因组检测上的进展, 另外Stephen Kingsmore等人报告了新生儿的快速全基因分析仅需50小时。
21年前就读于伦敦大学的Wells博士首次开展关于胚胎植入前遗传学诊断（PGD）的研究，他说：“目前，新一代测序技术正在为体外受精操作提供标记。”如今，他在国立卫生研究院牛津大学生物医学研究中心领导一个实验室，并合作于他之前工作的新泽西州领先的体外受精诊所。
    体外受精诊所，如密西根州的Reprogenetics 和 Genesis Genetics，已在PGD领域提供数千个遗传疾病，不过，体外受精胚胎即便没有已知的遗传风险因子，也要接受遗传筛查。Wells称：“约一半以上的体外受精的胚胎会出现染色体异常，如果出现异常情况，胚胎大多数情况下是不会移植的，否则会造成孕期流产。由于我们的处理会带来非常高比例的染色体异常，因此能确保不将染色体高度异常的胚胎植入子宫很重要。”
    Wells称：“最好的方法是，一次体外受精周期只将单一的胚胎植入子宫进行受孕，而那些染色体异常的胚胎看上去和正常的一样，甚至是染色体高度异常也不会对胚胎形态造成任何明显影响。”
体外受精胚胎的监测技术
    为了寻找新技术以提高准确度和降低成本，Wells选取了Life Technology公司Ion Torrent PGM平台（下一代测序技术）。他说：“我们希望技术平台能够做到用户友好化，并能应用于诊断系统中而不会出现繁琐的问题。此外，我们还需要技术平台具有快速的特点。由于Ion Torrent系统能适应这些测序需求，因此我们选择了它。”
     Wells称：“胚胎发育第3天可进行DNA检测，不过第5天就需要植入子宫中。一旦超过5天，胚胎快速发育和子宫不再受孕的风险会增加。因此，速度和准确度都是必需的。”此外，许多的IVF诊所由于缺少遗传学专家不能不将细胞送到专门的实验室去检测，这也要耽误1天时间。
测序技术在胚胎监测的新应用
    Wells称：“Ion Torrent PGM 具有与iPhone应用程序一样的非常友好的用户界面，能够将每一个DNA片段分配到染色体区域内，因此我们能计算出每个染色体来源的片段。此外，样本测序的重复性也能保证。……我们仅需要每个染色体的数千个DNA片段，而对小染色体而言，约5-10,000的读长在统计学上很有说服力。”
每一个测序需要的总读长约为15万。Wells称：“如果得到5％的基因组覆盖率，我们就会很高兴了，因为这足以用于染色体诊断。”
Wells研究小组已在单芯片上分析了32个胚胎DNA，这一数值增加到100也是可行的。此外，相比于单阵列方法，该技术的成本是较低的，每一个样本需要70美元，而下一代测序价格的下降趋势将加强这一优势。
经过广泛临床前验证后，威尔斯和同事有足够信心对一对夫妇进行基于下一代测序技术的生殖遗传检测，经过遗传数据分析后，两次怀孕的状况都很正常。
Wells称：“NGS技术（处于初期）的优势体现在：诊断单基因疾病以及发现怀孕障碍症遗传因子。”