PGD/PGS概述

一、 PGD/PGS技术的发展

PGD定义:Preimplantation Genetic Diagnosis,胚胎植入前遗传学诊断。是指在已知父母患有或携带某种遗传病的情况下,对其胚胎进行关于该种遗传病相关基因的检测,筛选不带有该已知遗传病基因的胚胎进行移植的检测方法,PGD是遗传阻断的最有效的手段。

PGS定义:Preimplantation Genetic Screening,胚胎植入前遗传学筛查。是指在进行IVF(In-vitro Fertilization)助孕时,在体外受精胚胎植入着床之前,对早期胚胎进行染色体异常(染色体数目和结构异常)的检测,从而挑选正常的胚胎植入子宫,以期获得正常的妊娠。

 

NGS进行PGD单基因病检测,准确性高、速度快、成本低[1]。
NGS进行PGS染色体非整倍体筛查,精确度高、成本低、时间短,能够筛查基因组和线粒体上的特异突变[2]。

参考文献:
[1]Nathan R. Treff, Ph.D., et al. Evaluation of targeted next-generation sequencing-based preimplantation genetic diagnosis of monogenic disease. Fertil Steril. 2013, 99(5): 1377-1384.
[2]Dagan Wells, et al.Clinical utilisation of a rapid lowpass whole genome sequencing technique for the diagnosis of aneuploidy in human embryos prior to implantation. J Med Genet. 2014, 51: 553-562.

经过20多年的不断完善和发展,PGD/PGS已经成为一种成熟的技术,并在世界各地IVF中心得到了广泛应用。在方法学上,从初始的单细胞PCR扩增单一基因片段发展到多个基因片段,进而发展到全基因组扩增,极大地提高了单基因病PGD和PGS的准确性,PCR技术于1989年首次成功应用于PGD。随着单细胞荧光原位杂交(FISH)技术的发展,FISH可用于筛查染色体异常,从最初的筛查2条染色体(X和Y)发展到十几条染色体,也进一步地提高了染色体数目畸变PGD/PGS的效率,并于1995年应用于PGD领域。单细胞比较基因组CGH杂交技术和单细胞全基因组SNP基因芯片技术,可同时筛查致病基因突变和涉及所有23对染色体的数目畸变,使在单基因病PGD诊断中,可选择性地植入既免患单基因病又无染色体异常的正常胚胎成为可能。

二、 高通量测序技术(NGS)

随着高通量测序技术(High-throughput Sequencing)的出现与发展,更加提高了PGD/PGS检测的准确性。高通量测序技术又称新一代测序技术(Next-generation Sequencing, NGS),是对传统测序的一次革命性改变,是以大规模并行测序为基础,可以一次性对几十万到几百万条DNA同时进行测序。

高通量测序基本步骤为:

1. 样本准备(Sample fragmentation)
2. 文库构建(Library preparation)
3. 测序反应(Sequencing reaction)
4. 数据分析(Data analysis)

三、 基于NGS的PGD/PGS检测技术

基于NGS的PGD/PGS检测技术(NGS-PGD/PGS),通量高、速度快、成本低,扩大了检测的应用范围,如染色体非整倍体、各种单基因遗传病检测、PGD-HLA配型、嵌合体分析、线粒体突变等。随着高通量测序等新技术成为PGD/PGS检测的常规手段,大量以前无法克服的技术难题将会被解决,仪器操作的便捷性也会越来越好,可检测的疾病种类将不断增多,试剂价格将不断下降,PGD/PGS技术将会成为优生优育的重要解决方案。  

目前在全世界范围内PGD/PGS技术已经得到大量普及,多家辅助生殖中心中心在从事相应的临床研究。大量的PGD/PGS健康婴儿出生,后期回访表明已生育新生儿发育良好,证实PGD/PGS是一种安全、可靠的遗传学筛查/诊断技术。PGD/PGS为阻断遗传病的传播提供了有力的第一道屏障,孕育了更多的健康Baby,相信在未来会使更多的医生、更多的家庭乃至整个社会受益。让每个生命都趋于完美!

基因组学就是把生命序列化和数字化

Life is of sequence.
“·······the precise sequence of the bases is the code which carries the genetical information.”
—Watson & Crick  1953

Life is digital.
“···the instructions for making a life from one generation to the next is digital,not analogue···.”
—Spston & Ferry  2002  

四、 小知识
试管婴儿技术
第一代“试管婴儿”技术:体外受精胚胎移植(In Vitro Fertilization-Embryo Transfer, IVF-ET),指从女性体内取出卵子,在器皿内培养后,加入经技术处理的精子,待卵子受精后,继续培养,到形成早期胚胎时,再转移到子宫内着床,发育成胎儿直至分娩的技术。主要解决因女性因素导致的不孕问题;

第二代“试管婴儿”技术:单精子卵细胞浆内注射(Intracytoplasm Sperm Injection, ICSI),采用显微操作技术将单个精子直接注入成熟的卵细胞浆内,其他过程同于IVF-ET。主要解决因男性因素导致的不育问题;

第三代“试管婴儿”技术:胚胎植入前遗传学筛查/诊断(Preimplantation Genetic Screening/Diagnosis, PGS/PGD),是一种防止遗传病传递的优生措施,即在试管婴儿的胚胎移植前,取胚胎的遗传物质进行分析,筛选健康胚胎进行移植。帮助人类选择生育最健康的后代。