由染色體異常和單基因變異引發(fā)的遺傳疾病，不僅影響正常生活，還給家庭和社會(huì)造成巨大負(fù)擔(dān)。如染色體平衡易位導(dǎo)致女性反復(fù)流產(chǎn)和胎兒畸形，父母若攜帶平衡易位，妊娠失敗風(fēng)險(xiǎn)達(dá)50%，子女出現(xiàn)染色體不平衡重排的風(fēng)險(xiǎn)為20%。單基因疾病如地中海貧血，在全球范圍內(nèi)發(fā)病率較高。

傳統(tǒng)的胚胎植入前遺傳學(xué)檢測(cè)（Preimplantation Genetic Testing，PGT），多基于全面的家系遺傳數(shù)據(jù)進(jìn)行單倍型連鎖分析，家系信息不完整或新發(fā)突變時(shí)則會(huì)受限。第三代測(cè)序（Third-Generation Sequencing，TGS）雖有優(yōu)勢(shì)，但高昂成本使其在臨床中無(wú)法廣泛應(yīng)用。在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，遺傳疾病的精準(zhǔn)預(yù)防至關(guān)重要，因此，亟需一種經(jīng)濟(jì)、高效且精準(zhǔn)的PGT檢測(cè)技術(shù)。

 

為解決這些問(wèn)題，中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心和江蘇億康基因科技有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種基于自適應(yīng)采樣的靶向納米孔測(cè)序（Adaptive Sampling-based Targeted Nanopore Sequencing，ASTN-seq）技術(shù)，研究成果以題為“Cost-effective and Flexible Preimplantation Genetic Testing (PGT) Using Adaptive Sampling-based Targeted Nanopore Sequencing (ASTN-seq)”于2025年1月發(fā)表在預(yù)印本medRxiv上。其中Blue Pippin用于篩選符合要求的DNA長(zhǎng)片段，進(jìn)而納米孔（Nanopore）靶向測(cè)序特定區(qū)域（Region of Interest， ROI），降低成本的同時(shí)保持高覆蓋率。Blue Pippin獨(dú)特的DNA/核酸片段篩選功能（用于取代手工切膠回收和磁珠純化回收DNA／核酸片段），精準(zhǔn)選擇回收合適長(zhǎng)度的DNA片段進(jìn)行測(cè)序文庫(kù)的制備，有效去除雜質(zhì)和不合適的片段，提高文庫(kù)構(gòu)建質(zhì)量及測(cè)序結(jié)果的的準(zhǔn)確性和可靠性。

 

研究人員對(duì)源自8對(duì)夫婦的外周血DNA進(jìn)行ASTN-seq，并評(píng)估了測(cè)序數(shù)據(jù)的質(zhì)量，重點(diǎn)關(guān)注富集效率、測(cè)序深度、N50和富集倍數(shù)。在圖 1A 中，柱形圖描繪了 ROI 中測(cè)序的堿基數(shù)量和每個(gè)樣品中堿基總數(shù)，富集效率的平均值和中位數(shù)分別為 6.96% 和 6.69%。圖 1B顯示了ASTN-seq ROI的測(cè)序深度，并將其與相同數(shù)據(jù)輸出的 WGS 測(cè)序深度進(jìn)行了比較。ASTN-seq ROI的平均值和中位數(shù)測(cè)序深度分別為 26.34× 和 25.33×，而WGS ROI 則分別為 3.26× 和 2.99×。圖 1C顯示了每個(gè)樣本在 ROI 中 ASTN-seq N50 的匯總數(shù)據(jù)。此外，富集倍數(shù)被定義為 ROI 中的測(cè)序深度與非目標(biāo)區(qū)域的測(cè)序深度的比率，如圖 1D 所示，ASTN-seq 獲得的每個(gè)樣本富集倍數(shù)的平均值和中位值分別為10.28和8.90，遠(yuǎn)高于 WGS 的理論值1。

 

圖1 ASTN-seq數(shù)據(jù)結(jié)果（A）富集效率，（B）測(cè)序深度，（C）N50值，（D）富集倍數(shù)，其中，個(gè)體都被標(biāo)記為 “性別 - 家庭號(hào)碼”，例如，家庭1中男性和女性分別被標(biāo)記為 “M-1”的 “F-1”

在個(gè)體分析中， Blue Pippin大片段DNA／核酸回收助力ASTN-seq成功檢測(cè)出各種突變，包括點(diǎn)突變、大片段缺失和易位等。以Family 1的F-1為例，通過(guò)Blue Pippin篩選處理的樣品進(jìn)行測(cè)序分析，成功確定了平衡易位斷點(diǎn)以及與地中海貧血相關(guān)的突變。

在胚胎檢測(cè)方面，研究人員利用Blue Pippin處理后的樣本進(jìn)行ASTN-seq，分析胚胎的拷貝數(shù)變異（CNV）和單倍型連鎖。結(jié)果顯示，該技術(shù)體系的檢測(cè)結(jié)果與二代測(cè)序（NGS）結(jié)果高度一致，保證了準(zhǔn)確性和可靠性。例如在Family 1中，對(duì)E1-1-1和E1-1-2胚胎的分析，ASTN-seq檢測(cè)結(jié)果與NGS相符，且經(jīng)過(guò)了Sanger測(cè)序（一代測(cè)序）再次驗(yàn)證。

此外，在胚胎移植和產(chǎn)前診斷環(huán)節(jié)，Blue Pippin聯(lián)用ASTN-seq同樣有效，即成功進(jìn)行胚胎移植的Family 1、Family 3和Family 5中，后續(xù)的產(chǎn)前診斷結(jié)果與基于NGS和ASTN-seq的PGT結(jié)果一致 。

Blue Pippin全自動(dòng)切膠回收儀在ASTN-seq的PGT研究中發(fā)揮了不可或缺的作用，為遺傳疾病的檢測(cè)和預(yù)防提供了更精準(zhǔn)、高效的解決方案。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，Blue Pippin有望在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，幫助更多家庭預(yù)防遺傳疾病，實(shí)現(xiàn)健康生育。

 

環(huán)亞生物科技有限公司作為美國(guó)Sage Science公司的全自動(dòng)核酸電泳分析回收系列產(chǎn)品在中國(guó)區(qū)的獨(dú)家代理商，自2011年以來(lái)將Sage Science的產(chǎn)品線引入國(guó)內(nèi)，一直為國(guó)內(nèi)用戶提供專業(yè)的全自動(dòng)核酸片段回收系統(tǒng)的安裝測(cè)試、應(yīng)用培訓(xùn)，技術(shù)支持與售后維護(hù)工作，贏得客戶的一致好評(píng)與信任。對(duì)于三代測(cè)序（納米孔測(cè)序、HiFi單分子測(cè)序等），Pippin系列全自動(dòng)DNA/核酸片段篩選（片篩/片選）儀通過(guò)脈沖場(chǎng)電泳原理，可以精準(zhǔn)的去除短片段，提高測(cè)序N50讀長(zhǎng)，有效解決了長(zhǎng)片段／大片段DNA靶向測(cè)序回收難的問(wèn)題；Pippin Pulse脈沖場(chǎng)電泳儀為長(zhǎng)片段／大片段DNA質(zhì)控提供更高性價(jià)比得解決方案。

對(duì)于二代測(cè)序（NGS）等短片段DNA應(yīng)用，相較于手工切膠回收和磁珠純化回收DNA片段，Pippin系列產(chǎn)品可以全自動(dòng)的精準(zhǔn)控制DNA篩選起點(diǎn)bp和終點(diǎn)bp，徹底去除非目的片段（如引物二聚體、非特異PCR擴(kuò)增片段、酶切后的雜帶DNA等），在cfDNA／ctDNA回收（循環(huán)血游離DNA／循環(huán)血腫瘤DNA）、小RNA/small RNA文庫(kù)回收、16S文庫(kù)微生物測(cè)序回收、微量DNA／核酸回收等方向具有重要作用。

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https://doi.org/10.1101/2025.01.03.24319826

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