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核型定位阻断“遗传魔咒”

来源/作者:alax   发表时间:2016-04-13 10:27:59  
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  今年2月,我国首例应用核型定位基因芯片技术进行“植入前单基因病诊断”(简称PGD)的试管婴儿——“K宝”在上海诞生了。1月29日诞生,新生儿各项身体指标良好。小“K宝”的父母双方都是常染色体隐性遗传病CAH的携带者,幸运的“K宝”将会健康成长,不会重蹈其姐姐罹患先天遗传疾病的覆辙。

 

所谓Karyomapping(核型定位),是指一种胚胎植入前遗传学诊断(PGD)技术,配合体外授精(IVF)使用。其原理是对比胚胎与父母和近亲的DNA样本,通过画出家系遗传图来筛查遗传疾病基因。在携带缺陷基因的染色体上寻找独特的遗传标记,就像指纹。

据复旦大学附属妇产科医院称,今年2月,我国首例应用核型定位基因芯片技术进行“植入前单基因病诊断”(简称PGD)的试管婴儿——“K宝”在上海诞生了。1月29日诞生,新生儿各项身体指标良好。小“K宝”的父母双方都是常染色体隐性遗传病CAH的携带者,幸运的“K宝”将会健康成长,不会“重蹈”其姐姐罹患先天遗传疾病的“覆辙”。

无独有偶,上海交通大学附属国际和平妇幼保健院也表示,国内首例采用单细胞高通量测序联合核型定位技术,对遗传性甲状腺癌致病基因RET进行筛检而生出的健康婴儿甜甜(化名)顺利诞生。据介绍,“甜甜”的父亲患有甲状腺癌,此前接受过基因检测,将有50%的机会将致病基因遗传给下一代,通过这项最新的基因筛查以及测序技术,医学专家阻断了婴儿家族性甲状腺癌遗传的可能。

这种阻断“遗传魔咒”的Karyomapping(核型定位)是什么呢?

karyomapping(核型定位)是一种胚胎植入前遗传学诊断(PGD)技术,配合体外授精(IVF)使用。它的原理是在携带缺陷基因的染色体上寻找独特的遗传标记,就像指纹。利用这些标记,人们可看到感兴趣的基因所在的染色体片段,并确定这个片段是遗传自父亲还是母亲。这让科学家能够确定该胚胎是遗传了基因的正常版本,还是突变版本,从而找出哪个胚胎受影响,而哪个不受影响——这可能是植入的最佳候选。

在操作中,科学家将取出父母和近亲,通常是患有疾病的儿童的DNA样本,与经过活检技术获得的胚胎的DNA样本进行比较,然后勾画出来自于四个祖父母的遗传物质的DNA的排列规律,从而判断胚胎是否遗传了包含突变基因的染色体片段。通过体外授精获得的胚胎须经过活检步骤,也就是取出胚胎上一个或多个细胞,进行特定疾病的检测。有了这种技术,准父母能够在胚胎植入和怀孕之前检测胚胎的疾病状况。

据介绍,核型定位基因芯片技术是针对全基因组的单核苷酸多态性(SNP)位点设计的芯片,能够同时连锁分析近30万个SNP位点,在单基因病植入前遗传学诊断应用方面优势突出。

以往单基因PGD在对于分子诊断中心而言是一项非常复杂困难的工作。对于单基因疾病诊断可采用突变位点检测结合单体型分析法,必须针对每一种单基因疾病及特定的突变进行个体化设计,诊断流程复杂,周期很长。需消耗大量技术员人力,患者需等待3-4个月甚至更久,且价格昂贵,而karyomapping芯片是一个针对所有单基因病种的通用平台,不需要个体化位点设计,大大缩短了检测时间,能够保证父母自身所携带的遗传疾病不被传递给他们的孩子,从而确保家庭未来后代的安全。

目前全世界的生殖中心也都开始使用核型定位。这项技术由Illumina提供,实现了更为全面的检测。目前,它能够鉴定4,000多种单基因疾病,预防包括CF、镰状细胞贫血症、亨廷顿氏病,甚至是已知的癌基因BRCA1等遗传疾病。

Illumina指南的核型定位需要四个产品:SureMDA DNA Amplication System、Infinium® HumanKaryomap-12 DNA Analysis Kit、iScan系统,以及带有核型定位模块的BlueFuse Multi软件。

在核型定位的第一阶段,SureMDA DNA Amplication System将活检细胞(卵裂球和滋养外胚层活检样品)的基因组DNA扩增到适合Infinium操作的量。专门的缓冲液和试剂从单个或几个细胞中可产生大量DNA。在核型定位的第二阶段,扩增后的DNA,以及父母和参考基因组DNA,经过制备,与HumanKaryomap-12 BeadChip芯片杂交,这个过程遵照Infinium核型定位操作。Infinium 核型定位操作特有单管制备和全基因组扩增,BeadChip芯片杂交,以及利用标记的核苷酸进行两步的等位基因检测。此后在利用iScan系统扫描BeadChip芯片后,所产生的GTC文库可利用带有核型定位模块的BlueFuse Multi软件来分析。

除了核型定位之外,Illumina也致力于发展生殖与遗传健康业务,其策略是提供一套最全面、最完整的解决方案,它们不仅适用于生殖生物学(检测)市场,也适用于遗传健康的检测。比如Illumina与Genea、德国默克公司结成了全球生育联盟(Global Fertility Alliance)。这个联盟的两大核心驱动力是为生育实验室制定实验室指南和最佳实践操作,包括从激素剂量到基因检测,并为医疗保健供应商提供教育资源。

今年是胚胎植入前遗传学诊断PGD的25周年,这项技术为无数渴望成为父母的夫妻带来了新希望,随着这项技术的完善,未来我们也许可以为生殖与遗传健康提供明智知情的选择,让遗传魔咒就此止步。

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