來源：生物探索 北京大學喬杰、閆麗盈及Yan Zhiqiang共同通訊在Advanced Science 在線發表題為“Concurrent Preimplantation Genetic Testing and Competence Assessment of Human Embryos by Transcriptome Sequencing”的研究論文，該研究開發了一種利用滋養外胚層細胞中豐富的mRNA轉錄拷貝來診斷基因突變并同時評估胚胎能力的方法。用19個捐贈的囊胚證實了該方法的可行性。接下來，將該方法應用于26個單基因缺陷家族的82個胚胎，同時進行突變檢測和能力評估。 直接突變檢測的準確率高達95%，明顯高于基于DNA的方法。同時，這種方法正確預測了8個胚胎中有7個(87.5%)未能植入。在預測成功植入的6個胚胎中，有4個達到了預期(66.7%)。值得注意的是，該方法在檢測突變的條件下具有優勢，這在使用基于DNA的PGT時是具有挑戰性的，例如檢測具有高新發率的致病基因，多個假基因或CAG三核苷酸重復序列的異常擴增。綜上所述，本研究建立了基于RNA的PGT的可行性，也為評估植入能力提供了信息。 人類在線孟德爾遺傳(OMIM, http://omim.org)數據庫中記錄了8000多種單基因疾病。雖然單基因疾病被認為是罕見的，但總的來說，它們的患病率高達人口的1%。此外，絕大多數單基因疾病在嬰兒和兒童中表現出來，通常與終身殘疾和死亡有關，目前沒有有效的治療方法。然而，在過去幾十年的研究中，隨著臨床和分子遺傳學領域的快速發展，現在已經確定了多達6500種單基因疾病的生物學基礎。對于已確定致病變異或有疾病史的家庭，或兩者兼而有之，植入前基因檢測(PGT)應提供阻止疾病傳播給下一代的能力。 自20世紀90年代首次采用聚合酶鏈反應(PCR)技術檢測單基因/單基因缺陷(PGT-M)以來，PGT已廣泛應用于臨床。隨后，多重PCR和熒光原位雜交(FISH)作為一種高通量篩選染色體數量和結構異常的方法被引入。在過去的十年中，包括下一代測序(NGS)和基于單細胞全基因組擴增(WGA)的單核苷酸多態性(SNP)陣列在內的全基因組技術和策略已被用于進行PGT-M的非整倍體分析和突變診斷。 對于胚胎突變診斷，PGT-M先進行全基因組分析，然后進行基于PCR的直接突變檢測和基于短串聯重復序列(STR)/SNP的連鎖分析。WGA方法，如多次位移擴增(MDA)和多次退火和基于環的擴增循環(MALBAC)被利用，因為這些方法可以為隨后的基因檢測準備足夠數量的DNA。然而，DNA擴增失敗和DNA污染通常發生在約10%的樣品中。此外，不均勻的基因組覆蓋率和高等位基因drop-out (ADO)率(≈20%)是影響PGT-M準確性和適用性的因素。雖然連鎖分析可以提高診斷的可靠性和準確性，但需要具有臨床相關遺傳變異的相關家庭成員來構建突變連鎖單倍型。然而，連鎖分析不適用于新生突變或缺乏陽性家族史的受試者。例如，1型神經纖維瘤病(NF1，患病率1:2500-1:3000)是由NF1基因突變引起的，是一種常見的神經皮膚疾病，新生突變率高達50%。這種高的新生突變率和多個假基因的存在，對胚胎的連鎖分析和直接突變檢測都提出了挑戰。 先前的研究表明，非整倍體篩查可以提高植入成功率，但基于DNA的PGT并不能顯著提高植入成功率和被測胚胎的累計活產率。目前，人們認識到基于DNA的PGT并不能預測胚胎的著床潛力和發育能力。然而，胚胎外組織對于檢測著床前胚胎的能力也很重要。著床過程涉及由滋養外胚層(TE)形成的囊胚外層細胞層與子宮內膜相互作用，胚胎附著于子宮內膜上皮，然后侵入子宮內膜間質。來自TE的滋養細胞對胎盤有重要貢獻，在著床期間必須保持多能性。TE中基因表達的精確調控在胚胎著床和隨后的發育中起著關鍵作用。另一組學研究也提出了通過分析TE轉錄組來評估胚胎能力的可能性。 考慮到基于DNA的PGT-M的局限性，研究人員假設基于RNA的診斷可能是一種可行的替代方法，可能具有與胚胎基因檢測相當甚至更高的適應性和準確性。此外，TE轉錄組可以提供胚胎基因表達和分子穩態的多維信息，這些信息可以為選擇可存活胚胎提供額外的見解。該研究開發了一種基于轉錄組的PGT-M方法，并對來自26個單基因疾病家族的胚胎進行了適用性測試。研究表明TE轉錄組分析可用于胚胎著床前的突變檢測、連鎖分析和能力評估。 該研究還對成功植入和失敗植入的胚胎進行了差異表達分析，以確定與植入和發育潛力高度相關的一組基因。總的來說，該研究表明分析TE轉錄組的基于RNA的PGT-M可以作為檢測基因突變和評估胚胎能力的臨床診斷方法，特別是在出現高水平候選基因表達、低親本表達偏倚、有問題的WGA覆蓋或這些因素的任何組合的情況下，對基于DNA的PGT-M構成挑戰。