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文献速递|基于T2T-CHM13的三代测序MaReCs有效阻断高度重复异染色质区结构重排向子代的传递

近日,中南大学湘雅医院联合亿康医学在Clinical and Translational Medicine(IF=10.6,Q1)杂志上发表了MaReCs最新的检测方案——基于T2T-CHM13基因组完成图的三代测序MaReCs。该检测方案无需完整家系,仅需对结构重排携带方的外周血进行三代测序,随后基于最新的T2T-CHM13参考基因组精确识别高度重复的异染色质区域断点(主要为着丝粒及端粒区域),构建单倍型,从而有效针对染色体结构重排进行胚胎筛选。该研究开拓了T2T-CHM13参考基因组在生殖领域的应用场景。



研究背景


亿康医学的MaReCs产品前期相继推出了通过遗传型家系、胚胎互推构建结构重排单体型的检测方案,但这两种方法均基于二代测序(NGS)短读长检测方法,对于复杂异染色质区域的结构重排有一定的检测局限性。基于此,亿康医学后续推出了MaReCs三代测序(TGS)检测方案。该方案基于长读长测序技术,具有仅需携带方外周血,无需先证者或完整家系的优势。


但常规的三代测序对于高度重复异染色质区(如端粒和着丝粒)结构重排的检测具有局限性,可能归因于常规三代测序应用的参考基因GRCh37/38完整性不佳。2022年3月,人类基因组序列的T2T-CHM13基因组完成图问世,除纠正了GRCh38基因组的错误外,还增加了近2亿个碱基对序列,其中包括异染色质区域。T2T-CHM13的出现,为利用三代测序检测和阻断异染色质区域致病性突变提供了潜在的解决方案。


研究方案


利用三代测序结合GRCh37/38及T2T-CHM13参考基因组分别对一名倒位和一名平衡易位携带者的外周血进行检测及分析,明确断点,并构建单体型。随后基于携带者单体型,对胚胎SNP进行连锁分析,从而筛选可移植的,不携带结构重排的整倍体胚。



研究结果


  患者1

基本信息:女方倒位,核型:46,X,inv(X)(p11.23q24),核型经FISH验证;男方核型正常,女方父亲已去世,女方母亲核型为复杂嵌合。


三代测序下机数据质控结果:平均读取长度为18609 bp, N50为22476 bp,全基因组平均测序深度27.87×。


断点分析:

基于GRCh37/38参考基因组:在X染色体p11.23和q24区域附近未检测到可靠的倒位断点;

基于T2T-CHM13参考基因组:在X染色体着丝粒(Xp11.1)和染色体长臂(Xq22.1)上分别鉴定到倒位断点,断点位置与核型结果基本一致。



单体型构建:基于T2T-CHM13参考基因组的断点分析结果,在染色体长臂断点上下游2M范围内筛选有效SNP位点构建疾病单体型。考虑到胚胎SNP分析是基于GRCh37参考基因组的,因此将基于T2T-CHM13参考基因组构建的单体型转换到GHCh37参考基因组上便于后续连锁分析。


胚胎SNP连锁分析:患者通过ICSI获得的囊胚活检后进行MaReCs检测。MaReCs一阶段检测结果显示患者7个囊胚中有5个整倍体胚,MaReCs二阶段对这些整倍体胚进行SNP检测,随后与之前构建的单体型进行连锁分析,确定囊胚E5和E7未携带母源倒位;


移植及产前诊断:患者成功移植E7囊胚,产前诊断证实胎儿CNV和核型均正常,未遗传母源倒位。




患者2

基本信息:男方平衡易位,核型:46,XY,t(13;17)(q11;q11.2),女方核型正常,男方父母核型结果无法获知。


三代测序下机数据质控结果:平均读取长度为18021bp,N50为23099 bp,全基因组平均测序深度为34.07×。


断点分析:

GRCh37/38:断点位置在26208295 (13q11) 和33942281(17q11.2);

T2T-CHM13:断点分别位于24844058 (13q11)和36563186 (17q11.2),断点的真实位置离着丝粒有一段距离,与核型不完全一致。推测这也是GRCh37/38参考基因组同样能够检测到该易位的原因。


单体型构建:基于T2T-CHM13参考基因组的两个断点分析结果,构建疾病单体型,并将其转换到GRCh37参考基因组上,便于后续胚胎单倍型连锁分析。


胚胎SNP连锁分析:MaReCs一阶段检测结果显示患者的12个囊胚中有5个为整倍体胚胎,MaReCs二阶段对这些整倍体胚进行SNP连锁分析,确定囊胚A和L不携带父方平衡易位。


研究结论


文章利用三代测序长度长的检测优势结合T2T-CHM13参考基因组完成图,能对新发突变或家系不全患者高度重复异染色质区的倒位和平衡易位进行准确的断点检测,并成功构建单体型,帮助患者筛选不携带染色体重排的整倍体胚胎,有效阻断染色体结构重排向子代的传递。该研究进一步完善了MaReCs检测方案。











MaReCs产品介绍


产品定义:针对染色体结构异常人群,在胚胎植入母体前,对活检胚胎细胞进行CNV检测及SNP连锁分析,挑选不携带易位或倒位的整倍体胚胎,从而阻断染色体结构重排向子代的传递。


适用人群:夫妻任一方或双方携带染色体结构重排,包括:平衡易位、罗氏易位、倒位。


检测方案全面:可提供遗传家系、胚胎互推、三代测序等多种单体型构建方式;


检测经验丰富:已累计完成40000+胚胎样本,帮助2000+患者实现优生优育。


来源:亿康医学