全自動大片段DNA脈沖場電泳回收儀助力精準(zhǔn)生殖醫(yī)學(xué)檢測研究

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)險達50%，子女出現(xiàn)染色體不平衡重排的風(fēng)險為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（Preimplantation Genetic Testing，PGT），多基于全面的家系遺傳數(shù)據(jù)進行單倍型連鎖分析，家系信息不完整或新發(fā)突變時則會受限。第三代測序（Third-Generation Sequencing，TGS）雖有優(yōu)勢，但高昂成本使其在臨床中無法廣泛應(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、高效且精準(zhǔn)的PGT檢測技術(shù)。

 

為解決這些問題，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)合開發(fā)了一種基于自適應(yīng)采樣的靶向納米孔測序（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長片段，進而納米孔（Nanopore）靶向測序特定區(qū)域（Region of Interest， ROI），降低成本的同時保持高覆蓋率。Blue Pippin獨特的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)選擇回收合適長度的DNA片段進行測序文庫的制備，有效去除雜質(zhì)和不合適的片段，提高文庫構(gòu)建質(zhì)量及測序結(jié)果的的準(zhǔn)確性和可靠性。

 

研究人員對源自8對夫婦的外周血DNA進行ASTN-seq，并評估了測序數(shù)據(jù)的質(zhì)量，重點關(guān)注富集效率、測序深度、N50和富集倍數(shù)。在圖 1A 中，柱形圖描繪了 ROI 中測序的堿基數(shù)量和每個樣品中堿基總數(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的測序深度，并將其與相同數(shù)據(jù)輸出的 WGS 測序深度進行了比較。ASTN-seq ROI的平均值和中位數(shù)測序深度分別為 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 中的測序深度與非目標(biāo)區(qū)域的測序深度的比率，如圖 1D 所示，ASTN-seq 獲得的每個樣本富集倍數(shù)的平均值和中位值分別為10.28和8.90，遠高于 WGS 的理論值1。

 

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

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

在胚胎檢測方面，研究人員利用Blue Pippin處理后的樣本進行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)體系的檢測結(jié)果與二代測序（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E1-1-1和E1-1-2胚胎的分析，ASTN-seq檢測結(jié)果與NGS相符，且經(jīng)過了Sanger測序（一代測序）再次驗證。

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，實現(xiàn)健康生育。

 

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

對于二代測序（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)品可以全自動的精準(zhǔn)控制DNA篩選起點bp和終點bp，徹底去除非目的片段（如引物二聚體、非特異PCR擴增片段、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文庫回收、16S文庫微生物測序回收、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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