新的单细胞产前DNA血液检测可以识别遗传异常

  基于单细胞的液滴数字PCR (sc-ddPCR)系统架构。使用QX200 ddPCR系统,每个细胞被简单地封装在一个液滴中。每口井最多可封装3000个细胞。随后,用探针和引物对每个液滴进行细胞裂解和PCR。最后,通过对荧光液滴的定量,可以对单细胞基因组DNA进行评估。B)用人B细胞系产生液滴后,确认单细胞封装。左边,明亮的田野;好的,有一个赫斯特过滤器。C)使用我们改进的sc-ddPCR系统检测每个液滴中SRY和RPP30探针的信号振幅的二维图。以1×PBS为空白对照的探针信号振幅(左),阴性对照为人类b细胞系(HEV0230)(中),阳性对照为人类b细胞系(HEV0057)(右)。来源:分子诊断学杂志

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  无创产前检查(NIPTs)用于孕妇的胎儿遗传疾病筛查。相比之下,像羊膜穿刺术这样的侵入性检查有造成胎儿伤害的风险。Elsevier发表在《分子诊断学杂志》上的一篇报告描述了一种具有高灵敏度和高特异性的单细胞DNA评估方法的发展。这种无创检测可以直接从活的胎儿细胞中提取遗传信息进行同步评估,从而提高检测胎儿异常的可能性。

  已建立的NIPTs有重要的局限性,包括非信息性结果。因此,需要一种新的无创诊断胎儿遗传异常的方法。利用改进的基于单个细胞的微滴数字PCR (sc-ddPCR) NIPT,研究人员进行了一项概念验证研究,该研究成功地评估了母体外周血中极其罕见的胎儿细胞的遗传信息。这种改良的sc-ddPCR系统使直接评估活细胞的单细胞DNA信息成为可能,而无需细胞固定、细胞染色和整个基因组扩增步骤。

  “因为NIPTs目前分析的是小的DNA片段,所以很难确定每个DNA片段的来源是母亲还是胎儿,”首席研究员Kenichiro Hata博士解释说,他是日本东京国立儿童健康与发展研究所母胎生物学主任。“我们观察到,在某些情况下,NIPT结果与已报道的胎儿遗传信息不一致。本研究为利用循环胎儿细胞进行无严格细胞纯化的无创产前诊断提供了理论依据。

  利用这种改进的技术,每个孔可以封装多达3000个细胞,并同时进行分析。原sc-ddPCR系统同时检测单细胞遗传信息,具有较高的敏感性和特异性。但是,原来的系统只适用于背景清晰的细胞悬浮液。,或用荧光激活细胞分选清楚分选细胞)。研究人员对这个sc-ddPCR系统进行了改进,以提高每个液滴的PCR环境的敏感性和特异性,这使得现在有可能从含有杂质的粗纯化有核细胞样本中评估单细胞遗传信息。

  为了证实这一改良的sc-ddPCR系统的敏感性,研究人员检测了循环中的男性胎儿细胞的基因组DNA,这些细胞来自于从有男性胎儿的母亲外周血中提取的单细胞水平的粗分类细胞悬浮液。

  研究人员寻找性别决定区域Y基因(SRY)的存在,该基因负责男性性别决定的启动。对13份血液样本的分析表明,只有3名携带男性胎儿的孕妇的循环胎儿细胞SRY基因检测呈阳性,而10名携带女性胎儿的孕妇的细胞检测呈阳性。说明改进后的sc-ddPCR体系不仅具有较高的敏感性,而且具有较高的特异性。

  “在未来,通过优化细胞分选和封装,以及在每个微滴中生成更有效的PCR环境,这种改良的sc-ddPCR系统可能成为一种突破性的分析方法,可以应用于各种研究领域,并可能用于临床诊断检测,”Hata博士评论道。

  参考文献:“使用原始纯化的活细胞直接评估单细胞DNA:无创产前诊断概念的证明”,佐藤大介、伊藤由纪、小村小津、青木广明、内山润、冈本艾口、Hata Kenichiro, 2020年2月2日,《分子诊断学杂志》。

  DOI: 10.1016 / j.jmoldx.2019.10.006

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