2021年5月，中信湘雅(ya)生殖與遺傳專科(ke)醫院林戈(ge)、杜娟團(tuan)隊(dui)在(zai)《Mol Genet Genomic Med》期(qi)刊上發表一篇題為(wei)“Next-generation sequence-based preimplantation genetic testing for monogenic disease resulting from maternal mosaicism”的文章，該研究通過超深度測(ce)序對(dui)(dui)患者(zhe)嵌合進(jin)行(xing)驗證，隨(sui)后利用NGS-SNP單體(ti)型(xing)連鎖(suo)分析技術對(dui)(dui)相應疾病進(jin)行(xing)了PGT-M阻(zu)斷，并成(cheng)功生育健康(kang)后代(dai)。嘉(jia)寶仁和(he)為(wei)該研究提供了SNP單體(ti)型(xing)構(gou)建、胚胎檢測(ce)及數據分析服務。

嵌合體是指一個個體或一種組織中，含有源于單個受精卵但遺傳組成不一致的兩種或以上細胞系的現象。根據染色體異常是否累及生殖腺細胞以及是否可傳遞給子代，嵌合體可分為體細胞嵌合體、生殖腺嵌合體和體細胞-生殖腺嵌合體。生殖腺嵌合體雖然不會產生臨床表型，但可能會傳遞給后代并導致疾病的發生，這對由其導致的單基因病的PGT-M阻斷及其遺傳咨詢提出了很大挑戰。因此(ci)，亟需構(gou)建一個能夠準確識別母體(ti)嵌合，并對由其導(dao)致的單(dan)基因病進行有效阻斷的體(ti)系(xi)，以降低(di)對子(zi)代健康的影響(xiang)。

研究方法

根據招募標準(zhun)(zhun)，2017年(nian)12月到2019年(nian)5月，該項目共納(na)入4對夫婦(fu)進(jin)行研究，納(na)入標準(zhun)(zhun)及具體研究流程見圖(tu)1。

▲圖(tu)1 研究(jiu)流程

研究結果

對(dui)納(na)入的(de)4名女性(xing)患者(zhe)的(de)疑似(si)嵌合(he)體致病(bing)變(bian)異進行超深(shen)度測序驗證(zheng)分析，證(zheng)實該4名女性(xing)均存在嵌合(he)變(bian)異，嵌合(he)比例分別(bie)為1.12%、9.0%、27.60%和91.03%。

▲表1 4名女性患者攜帶嵌合變異信息
（引自文獻1）

 

 案例 1

夫婦二人已育有1名X-連鎖腎上腺腦白質營養不良男性患兒。一代測序結果顯示，患兒ABCD1基因存在c.1859_1860insTA (p. His621Thrfs*16)變異；而女方在該位點變異信號較低，不能與噪音背景進行區分。
經超深度測序驗證，女方該位點的確存在嵌合變異，嵌合比例為9.0%。

該夫婦共檢測9枚囊胚，均未發現致病性變異。其中，胚胎1、3、5、8和9遺傳了母親野生型單體型；而胚胎2、4、6和7遺傳了母親沒有ABCD1基因變異的致病單體型。最終夫婦二人移植胚胎1后成功妊娠，于孕中期經羊水穿刺進行產前診斷，檢測結果與PGT-M一致，現已成功誕生一健康男孩。

▲圖2 病例1的家系及囊胚單體型分析
（圖片引自文獻1）

 

案例 2

夫婦二人曾生(sheng)育1名X-連(lian)鎖范可尼(ni)貧血癥患兒（已去世）。女(nv)方(fang)一(yi)代測序顯(xian)示(shi)FANCB基因存在c.1411delT(p. Ser471Glnfs*4) 雜合變(bian)異，變(bian)異信(xin)號較低；家系分析(xi)顯(xian)示(shi)，女(nv)方(fang)父親、阿(a)姨以(yi)及妹(mei)妹(mei)（女(nv)方(fang)母親去世）均(jun)不攜帶該變(bian)異，推(tui)測該變(bian)異為新(xin)發(fa)變(bian)異。

經超深度測序驗證，女方在該位點變異為嵌合變異，嵌合比例為27.6%。

夫婦二人共獲得8枚囊胚，活檢后通過NGS進行SNP連鎖分析顯示，胚胎2、3和4遺傳了母親野生型單體型，胚胎1和5遺傳了母親無變異的致病單體型，而胚胎6、7和8遺傳了母親具有該變異的致病單體型。夫婦二人最終移植胚胎3，并成功妊娠；于孕中期經羊水穿刺進行產前診斷，結果正常，現已成功孕育一健康男孩。

▲圖3 病例2的家系及囊胚單體型分析
（圖片(pian)引自文獻1）

 

案例 3

該夫(fu)婦已連續經歷了(le)2次終止妊娠，均因(yin)(yin)超聲(sheng)顯示胎(tai)(tai)兒為骨骼(ge)畸形。第2個流產(chan)胎(tai)(tai)兒基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)檢測(ce)分析結果顯示，COL1A2基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)存(cun)在(zai)c.1685G>T(p.Gly562Val) 雜(za)合變異（該基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)為成骨發育(yu)不全致病基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)，呈(cheng)常染色(se)體顯性遺傳）；而夫(fu)妻雙方經一代(dai)測(ce)序(xu)檢測(ce)，均不存(cun)在(zai)該變異。

經超深度測序顯示，女方在該位點變異為嵌合變異，嵌合比例為1.12%。

共檢測8枚囊胚，其中胚胎2和胚胎5遺傳了母親野生型單體型，胚胎1和胚胎3遺傳了母親無變異的致病單體型，而胚胎4遺傳了母親帶有變異的致病單體型。最終胚胎2被移植，并成功妊娠；經產前診斷結果正常，現已成功誕生一健康女嬰。

▲圖4 病例3的家系及囊胚單體型分析
（圖片(pian)引自文獻1）

 

案例(li)4

該夫婦二(er)人中，女方有(you)神經纖維瘤表型，但其父母臨床表型均正(zheng)常。外周血MLPA結果顯(xian)示，女方攜帶(dai)NF1基因缺失雜合(he)(he)子，而其父母均未檢測(ce)到該變(bian)異；但因女方基因缺失區域(yu)18個有(you)效SNP位點雜合(he)(he)比例很低(di)，推(tui)測(ce)為嵌合(he)(he)體。

經超深度測序驗證，女方存在NF1基因變異的嵌合體，在外周血細胞中的嵌合比例高達91.03%，而在口腔黏膜細胞中只有15.70%。

▲圖5  病例4的家系單體型分析
（圖片引自(zi)文獻1）

共活檢3枚囊胚及其相對應的極體（胚胎1的PB2被降解）。極體檢測結果顯示，胚胎1 的PB1為沒有NF1基因缺失的致病單體型雜合子，胚胎2和胚胎3的PB1為野生型單體型，而對應的PB2遺傳了沒有NF1基因缺失的致病單體型。囊胚檢測結果顯示，胚胎1遺傳了母體野生型單體型，胚胎2和胚胎3遺傳了致病單體型，但根據對PBs的分析，這兩個胚胎均未攜帶NF1基因缺失，這一結果通過構建STR單體型進行了驗證。因此，這三枚胚胎均正常并可進行移植，最終夫婦二人移植了胚胎1并成功妊娠；孕中期經產前診斷結果正常，現已誕生一名健康男孩。

▲圖6 病例4的胚胎單體型分析
（圖片引自文獻(xian)1）

嵌(qian)合變(bian)異(yi)可以(yi)通過超(chao)深度測序(xu)技術(shu)被有效檢(jian)出，而由母體(ti)嵌(qian)合變(bian)異(yi)導致的(de)單基因病可進(jin)一步通過基于NGS技術(shu)的(de)SNP單體(ti)型連鎖分(fen)析進(jin)行PGT-M精準阻斷，阻止嵌(qian)合變(bian)異(yi)向子(zi)代(dai)的(de)傳遞，確保子(zi)代(dai)的(de)健(jian)康。 

 

參考(kao)文(wen)獻

[1] Hu Xiao, He Wenbin, Zhang Shuoping, et al. Next-generation sequence-based preimplantation genetic testing for monogenic disease resulting from maternal mosaicism[J]. Mol Genet Genomic Med, 2021, 9: e1662.