《CELL》杂志发表金莎娱乐三院与北大合作“单个卵母细胞全基因组预测”研究成果

《CELL》杂志发表金莎娱乐三院与北大合作“单个卵母细胞全基因组预测”研究成果

        由北京大学第三医院乔杰教授、北京大学生物动态光学成像中心汤富酬教授和谢晓亮教授所领导的三个研究小组共同完成了对人单个卵母细胞的高精度全基因组测序,成果发表在国际著名学术期刊《CELL》杂志上。乔杰教授、谢晓亮教授、汤富酬研究员是该论著的共同责任作者,侯宇、樊伟及闫丽盈博士为并列第一作者。该项研究得到了国家重点基础研究计划(973)、国家自然科学基金、北京市科学技术委员会前沿技术专项以及北京大学985-三期临床医院合作研究专项的支持。

  在人卵形成过程中,两个包含有基因组拷贝的独立结构(极体细胞)转移到成熟卵母细胞的外缘,这两个极体细胞能够在卵母细胞接受体外受精时被无创地分离出来,并且他们的DNA成分能够测序分析。然而无论是分析这些卵母细胞附属结构(极体细胞)还是分析单个胚胎细胞,研究者们都面临着一个严重的挑战,那就是如何从样品中获得足够多的用于遗传检测的DNA。要想分析一个单细胞的基因组,其遗传物质就必须被复制或者“扩增”。但是这个“扩增”过程是不完美的。基因组中某些区域可能比其他区域产生更多的拷贝,同时复制也有可能改变原始基因组序列信息。

  目前广泛应用在体外受精过程中的遗传分析技术是通过从胚胎中分离出一个或几个细胞来确定胚胎的染色体数目或筛查特定的基因突变。相比于全基因组测序分析方法,这些传统遗传分析方法得到的遗传信息量很有限,而且从正在发育的胚胎中取出一个细胞也有可能会影响胚胎的后续发育。

  课题组应用MALBAC单细胞基因组高通量测序技术分析了人类单个卵母细胞的基因组,通过分析卵母细胞的两个极体细胞推断获得卵母细胞本身的全部基因组信息。这项技术用于胚胎遗传疾病的诊断,能减少母源性先天性遗传缺陷婴儿的出生。

  MALBAC单细胞基因组高通量测序技术最早是由著名华人科学家、哈佛大学的谢晓亮教授发明的,应用在这项研究中,对单个卵母细胞全基因组进行高精度的分析。乔杰、汤富酬研究团队成功对二倍体的人类基因组进行分型,确定了卵母细胞减数分裂中的同源重组位点,首次建立了人类女性个人遗传图谱,并且对交叉互换干扰和染色单体干扰等遗传重组特点进行了全面的分析。同时,进一步探索了该研究成果对植入前遗传学诊断的重要指导意义。通过对每个卵母细胞两个极体的基因组进行高精度的分析,研究人员能够准确地推断出卵母细胞中基因组的完整性以及携带的遗传性致病基因的情况,从而选择出一个正常的,没有遗传缺陷的胚胎用于胚胎移植。

  在后续的临床研究中,该试验将验证DNA测序技术结合基因组扩增技术能在多高的精度上检测出可能导致疾病或者生育问题的基因组变化,例如单核苷酸变化以及更大的染色体结构或数目变化。通过遗传检测可以告诉接受体外受精并且了解自己家族携带遗传缺陷的准妈妈,她的每一个卵母细胞是否携带了这个已知的遗传缺陷。未来,那些在体外受精过程中已经失败了三次以上并且查不出原因的女性也可以参加这项临床试验。

  “单个卵母细胞测序技术有一个局限,就是只能用于检测女方家族的遗传疾病,因为它只检测卵子发育过程中附属结构的遗传物质,而非精子的遗传物质。要想检测来自男方的遗传疾病或新发突变,需要对受精后胚胎进行检测,本研究对胚胎也进行了初步分析。”

  目前,中国每年约有二十万不孕不育夫妇奔走在“求子”的道路上,需要辅助生殖技术的帮助,但抱婴率并不理想。“我们每年会遇到很多疑难病例,”乔杰教授说,“相信通过我们的努力能够进一步减少遗传疾病的发生率,提高正常妊娠率。”

 

(北京大学第三医院 魏书明 仰东萍)

编辑:玉洁

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