单基因病研究新思路 | 10X Genomics 对NIPT技术的重要革新

来源: 北京博奥晶典生物技术有限公司   2018-1-9   访问量:582评论(0)

 

 

 

NIPT,简称无创产前检测,其实是应用于孕期产检的一项技术,这几年随着发展逐步走到大家的视野中,尤其是生过孩子的孕**,多多少少都会听说过无创产前这几个字,连梁咏琪都来代言NIPT了,不过到底什么是NIPT,大部分人还是说不清楚是怎么一回事~

 

 

 

研究背景

 

  

2017年1月,香港中文大学的研究人员开发出一种针对单基因病的无创产前检测技术。这是一种非侵入性的手段,可以通过母亲血浆DNA获得亲本单体型遗传信息进而分析胎儿是否存在遗传突变及SNP等。研究首先通过linked-read测序确定了双亲的单体型信息,通过靶向测序确认了母体血浆DNA上热点基因内和两侧的SNP位点。最后通过单倍体剂量分析来推断胎儿的遗传状态。

 

13个研究家庭中成功获得12个家庭的单倍体定相和剂量分析信息。以高通量linked-read测序为基础的单倍体剂量分析(RHDO)是目前测定遗传性单基因疾病行之有效的方法。这种方法既绕过了突变特异性试验的需求,也不需要提供其他相关家庭成员的DNA样本,适用于有患单基因病风险的怀孕情况。

 

 

技术路线

 

 

 

结果展示

01

RHDO原理示意图


 

 

02

13个待研究家庭的详细临床信息


 

 

03

13个家庭家系样本的染色体定相信息


 

 

04

家庭A到F的胎儿单倍体分析


分析从突变位点侧面的SNPs开始,然后延伸到端粒和中向的方向。单体型块用箭头表示。箭头的尾部和尖端表示单倍体块的开始和结束位置。胎儿源自母亲的遗传信息由RHDO分析确定。源自父亲的遗传信息由KS试验分析确定。红色箭头表示与突变相关的单体型信息,蓝色箭头表示与野生型相关的单体型信息。

 

 

 

05

A、B家庭详细的遗传信息分析


(A) 家庭:母亲存在30KB的序列缺失。

在序列读取中,母亲缺失的片段与Hap II有相同的barcode。

(B) 家庭:父亲存在点突变。

在与突变相关的读长上发现的SNPs与Hap III一致,而那些未发现突变的读长与Hap IV一致。

 

 

 

06

家庭G到M的胎儿单倍体分析


由于男性是X染色体的半合子,研究只分析了与X染色体有关突变的母系遗传。

分析从突变位点侧面的SNPs开始,然后延伸到端粒和中向的方向。遗传的单倍体块是用箭头表示的。

箭头的尾部和尖端表示单倍体块的开始和结束位置。

红色的箭头推断出母亲血浆DNA中与突变相关的SNP等位基因是一致的,表明胎儿遗传了这种突变。

在母体的血浆DNA中,蓝色的箭头推断出了野生型连接的SNP等位基因的过度表达,这表明胎儿遗传了野生型相关联的单倍体信息。

 

小编说

 

研究使用直接单倍体方法来解决在疾病位点上的亲代单倍体遗传信息,然后用于解释从母体血浆DNA中获得的目标测序数据。利用这种方法,成功地推导出13个家庭中的12个家庭,有可能发生一系列基因疾病的胎儿突变谱。

母体血浆中胎儿的整个基因组与母体DNA的相对比例是恒定的。因此,通过结合父母的单倍体类型,可以确定胎儿的遗传信息。

由于全基因组单倍体技术在过去并不成熟,因此需从相关家庭成员样本中提取单倍体信息。然而,这意味着,出于最实际的目的,这种方法只能适用于以前受影响的成员的DNA。使用基于10X Genomics平台的linked-read测序来直接进行单倍体定相,在没有相关的家庭成员的DNA样本时,一个人就可以使用RHDO方法进行无创产前检测。这种直接的全基因组单倍体方法规避了分析与疾病相关的家庭成员样本的需求。

这种新的发展不仅意味着分析的成本降低了,也意味着非侵入性的胎儿基因分型可能被应用于高危妊娠。

 

 

Reference

WinnieW.I. Hui et al., Universal Haplotype-Based Noninvasive Prenatal Testing forSingle Gene Diseases (2017).Clinical Chemistry. IF:8.008

 

 

博奥晶典科研服务事业部李楠、李莹、李媛媛 | 文案

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