下一代基因测序(NGS)

Posted by Safe Fertility Center为了比旧的技术测试有更好的可行性并且耗时更少,aCGH,SNPs和qPCR是常见的技术,它们已被全世界广泛用于PGS。PGS的潜在应用通过遗传性疾病的病理基因被迅速扩展,使人们更容易获得基于序列信息的异常染色体。

人类基因组计划的成果对21世纪的分子生物学和遗传学的影响巨大。许多健康问题使人们开始寻找遗传和非遗传性疾病的重要基因,这也驱动Sanger DNA测序技术的研究。Sanger测序法是DNA测序技术最常用的技术,但Sanger测序技术最大的问题是检测成本高和耗时长。

最近新的测序技术已被部分使用,同时减轻了Sanger测序的问题,下一代基因测序(NGS)已经被引入分子测序领域8年。

下一代基因测序技术的升级降低了每一次检测的费用,这也使新分子遗传领域成为了热门的研究领域。目前,临床实践研究对这些技术的使用需求量巨大,它给专家们带来了独特的挑战, 尤其是当NGS应用于医疗实验室的时候。

下一代基因测序(NGS)为了比旧的技术测试有更好的可行性并且耗时更少,aCGH,SNPs和qPCR是常见的技术,它们已被全世界广泛用于PGS。NGSPGS的潜在应用通过遗传性疾病的病理基因被迅速扩展,使人们更容易获得基于序列信息的异常染色体。

NGS可以产生更大数量的基因顺序读取,每次运行都涵盖巨大数量的基地(如图1所示)。 NGS技术的三大主要平台目前都在使用,即454 /Roche,Solexa / Illumina和SOLiD/Life科技(ABI)。这些平台在测序原则上,顺序读取格式和读取输出的数量有所不同。此外,这些平台在好几种方式的不同应用中相当有效。

Illumina公司(MiSeq)的平台形式被选中作为一种工具来筛选24种异常染色体。Illumina公司用于PGS测试的先进的Miseq技术,使在转移前检测基因易位问题和单基因疾病成为可能。此外,在新技术的应用下, 24种染色体检测可以用于筛选失衡的染色体,包括非整倍体和可以被选为用于植入的胚胎染色体易位。Illumina公司的NGS技术不仅可检测染色体的数目,还可以检测染色体重排后的异常情况。

NGS还可以提供染色体畸变测试,增加超出CNV(拷贝数变异)和AOH(无杂合性)功能芯片的其他基因突变和更高分辨率的数据。随着功能分辨率级别的提高,NGS是测量染色体倒位,平衡易位,和于疾病相关的点突变的理想方式。

在MiSeq®系统的VeriSeqTM PGS(信息来自Illumina公司)

对于PGS, 千禧生殖中心使用的试管婴儿下一代基因测序解决方案为非整倍体筛查提供了精确的结果,并扩大了未来的机会。 VeriSeq PGS解决方案,由VeriSeq PGS Kit – MiSeq和MiSeq系统组成,利用下一代基因测序(NGS)技术来为整倍体胚胎的选择提供更全面更精确的所有24种染色体的筛选。使用VeriSeq PGS产生的效果可媲美已被广泛使用的基于阵列的24sure技术。此外,NGS还有助于改进检测流程,提高产量,和增强性能。

业界领先的可提供最高精度的SBS化学

VeriSeq PGS是基于行业领先的Illumina公司的合成(SBS)化学,它是应用最为广泛的NGS技术。实际上,世界上90%测序数据都是利用Illumina公司的技术生成的。这种专有的,可逆的,基于终止的方法使数百万的DNA片段能够进行大规模的并行测序,以及检测单碱基,因为它们已经被纳入到生长的DNA链上。该方法几乎消除了反复核苷酸(均聚物)串相关的异常情况和反应。均合物的整体精度取决于长度,以及每个区域的核苷酸组成(丰腺嘌呤,胸腺嘧啶,鸟嘌呤,或胞嘧啶)。

Illumina公司的测序覆盖了最精确的人类基因组,拥有产量最高的无差错数据读取,与行业内比例最高的Q30 *以上的反应。如此高质量的数据大大降低了低假阳性和假阴性率,减少了在可靠数据支撑的情况下对下游验证的大量需求。

快速,高效的工作流程

业界领先的数据质量世界上90%的测序数据是利用Illumina测序公司的合成(SBS)技术生成

快速,简化的工作流程 约12小时可以导出取样结果

高产量分析 每次可筛选高达24个样品

快速,高效的工作流程

VeriSeq PGS解决方案提供了在约12小时内(图1)完成了一个快速的,点对点的PGS方法。准备好精简的文库后,使用VeriSeq DNA 文库试剂盒来扩增DNA。在MiSeq系统中,准备好的文库会被放入流式细胞中用于筛查。仪器计算机执行一级和二级数据分析。生成的文件将被导入到BlueFuse多软件进行分析,数据管理和报告结果。

超低DNA输入

DNA进行SurePlex DNA扩增反应后,NGS只需要少至1纳克的DNA就可以提供高度灵敏的胚胎筛选。DNA可来自对第三天的胚胎进行胚叶切片, 或从胚泡中做一个滋养外胚层(TE)活切片。

增加产量

随着NGS的使用,用户可同时分析多重样本,从而极大地提高产量。用户可以选择处理多达24个新鲜的样品或多达24批次的冷冻样品。这种灵活性使实验室不断扩充以满足未来的产量需求(见表1)。

全面的数据分析和信息管理

VeriSeq PGS拥有包括BlueFuse多软件,分析和报告VeriSeq结果的完整解决方案的许可证。BlueFuse支持完整的实验室工作流程,从收到样品到报告结果(图2)。

示例数据库

BlueFuse采用了可扩展的数据库架构来存储所有样品的详细信息,实验数据和结果。此外,简单的过滤器,功能强大的查询,而且可视化每个试管婴儿周期的表现可以确保在需要时有正确的信息可用。在一个BlueFuse的多数据库内,使用24sure微阵列生成的PGS数据可以被进行分析,存储和对照VeriSeq PGS数据进行查看。

BlueFuse 多软件提供

VeriSeq PGS解决方案得到的精确结果

自动分析

解复用的样品信息直接上传到MiSeq系统,节省了时间并允许检索样本。单击快捷键可以快速访问和运行样本报告,便于质量控制。

清除简介

强大的可视化功能可以从成千上万的流式细胞测量池里生成配置文件,使每个染色体的状态和已确认的结果得到充分了解。

报告简洁

复杂的计算方式,并展现每个染色体正常或不正常的状态,并包括基于测定噪声或任何潜在歧义的置信估计值。除了再现性和客观性,它还可以拿实验室结果与文献中公开的数据进行比较。最终产品是一种自动化的样品和周期报告。

准确的非整倍体筛查

为了证明NGS对PGS的效用,从MiSeq系统生成的单细胞数据被拿来与24sure assay生成的数据进行比较,而24sure assay是使用最广泛的PGS技术。对于测序数据,序列的数量是成比例的拷贝数,以便更大或更低的读取数对应于三体或单体性(图3)。

在最近的一项研究中,Fiorentino F, et al. (2014) 为验证PGS3而使用NGS。在盲法研究中,18个单细胞和由单一卵裂球组成的190个全基因组扩增(WGA)产品被拿来评估,评估内容有4,992染色体,其中还有402个携带不平衡的拷贝数。对于非整倍体(染色体拷贝数的反应和分配一致), 在100%的灵敏度下,NGS的特异性为99.98%。对于非整倍体胚胎(24条染色体诊断一致), 在100%的灵敏度下,NGS的特异性为100%。基于NGS-24染色体非整倍体筛选方案的阳性和阴性预测值分别为100%。

期待

将NGS引入实验室用于展现PGS代表着新机遇的开始。随着应用程序覆盖了整个人类基因组,NGS开辟了新的检测产品,使投资组合和产品逐步增加。

概要

VeriSeq PGS Kit – MiSeq和MiSeq系统将NGS引入IVF,增加了提高怀孕成功率的可能性。精确的非整倍体筛查结果堪比目前的行业标准,但这仅仅是NGS的开始。 随着越来越深入的研究,NGS开辟了新的机会,并使改进后的工作流程拥有更精确的性能。

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