下一代测序技术在高龄女性的胚胎植入前非整倍体遗传学检测中的应用

本研究以微阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization, aCGH)平台为参照,旨在探究基于下一代测序(next-generation sequencing, NGS)的胚胎植入前遗传学非整倍体检测(preimplantation genetic testing for aneuploidies, PGT-A)对高龄不育患者辅助生殖临床结局的影响.本文回顾性分析了上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院2016年6月至2019年3月行PGT-A的104对夫妇的临床资料,共纳入125个移植周期,其中正常胚胎移植周期为107个,嵌合体胚胎移植周期为18个.主要结果指标包括正常囊胚检出率和嵌合体囊胚检出率,以及临床妊娠率、流产率和活产率.研究结果表明,与a CGH平台相比, NGS的嵌合胚胎的检出率显著提高,且部分嵌合体胚胎移植获得了健康胎儿.对于移植检测结果为正常的胚胎,基于NGS的PGT-A和基于aCGH的PGT-A对高龄女性辅助生殖的临床妊娠率、流产率和活产率的影响无显著差异.     

单细胞基因组测序技术新进展及其在生物医学中的应用

随着单细胞基因组测序技术的建立与发展,对细胞基因组特征的分析进入了单细胞水平。单细胞的基因组分辨率不但使研究人员能够在单细胞尺度上分析肿瘤细胞的异质性,也使得传统上难以检测的稀有细胞的基因组研究成为可能。这些稀有细胞往往具有重要的生物学意义或临床价值,如癌症患者血液中循环肿瘤细胞(circulatingtumorcell,CTC)的基因组检测或三代试管婴儿植入前胚胎细胞的遗传缺陷诊断与筛查(preimplantation genetic diagnosis/screening, PGD/PGS)。本文总结了近年来发展的各种单细胞基因组扩增技术及其优缺点,并介绍了单细胞基因组测序技术在肿瘤生物学和临床检测中的应用,以期为单细胞基因组测序技术在临床检测中应用开发提供参考。     

单细胞单轮二重PCR诊断X-连锁鱼鳞病

X-连锁鱼鳞病(X-linked ichthyosis,XLI)是隐性遗传病.是人类最常见的先天性代谢疾病之一.从单细胞水平诊断XLI,就可为开展XLI的胚胎植入前遗传学诊断(preimplantation genetic diagnosis,PGD)打下基础.采用单轮二重PCR扩增患者和正常女性的单淋巴细胞以及正常人单卵裂球的STS基因和amelogenin(Amel)基因,在正常人单淋巴细胞组和正常人单卵裂球组中STS基因扩增成功率分别为95.8%、90.9%,在患者单淋巴细胞组中的假阳性率为1.5%:在Amel-X和Amel-Y基因位点扩增成功率分别为91.9%、92.7%,污染率分别为1.4%、0;ADO的发生率为6.2%.结果表明单细胞单轮二重PCR诊断XLI具有较高的准确性和特异性,有助于我们进一步开展XLI的PGD.     

植入前遗传学诊断的原理、方法及适应症

植入前遗传学诊断是一种非常早的产前诊断,指在胚胎着床之前即对配子或胚胎的遗传物质进行分析,检测配子或胚胎是否有遗传物质异常,选择正常胚胎进行移植。与传统的产前诊断相比,能避免选择性流产异常妊娠给妇女带来的心身痛苦。本文就该领域的发展及现状和其诊断原理、方法及适应症进行了总结和综述。 Abstract:Preimplatation genetic diagnosis (PGD) is a very early form of prenatal diagnosis.Gametes or embryos are biopsied and a genetic diagnosis is carried out on the biopsied cells to investigate if the gametes or embryos is free of genetic disease.And the normal embryos is transferred to the mother.Comparing to the traditional prenatal diagnosis,PGD is a method that can avoid aborting a abnormal pregnant and reduce pains of women.In this review,we introduce the history of development and statues in quo,principle,method and application of PGD.     

FISH在人类未受精卵染色体异常分析中的应用

分子细胞遗传学的主要技术代表———荧光原位杂交 (FISH)是用荧光标记的依靠探针杂交原理在细胞核中或染色体上显示某一特定核酸序列的位置 ,并可进行相对定量分析 .它广泛应用于遗传病的诊断、产前诊断、肿瘤遗传学、进化遗传学研究和基因定位等领域 ,随着辅助生殖技术的进展 ,将在植入前胚胎遗传学诊断 (PGD)、生殖细胞 (卵母细胞和精子 )染色体异常的研究方面发挥更大的用途 .它是联系分子遗传学和细胞遗传学之间的桥梁 .     

小鼠体内外受精植入前胚胎全基因组甲基化模式比较

为考察体外受精、操作及培养环境对体外受精的小鼠植入前胚胎全基因组DNA甲基化模式的影响,本研究以体内受精的植入前胚胎作为对照,采用间接免疫荧光法检测小鼠体内外受精植入前胚胎基因组DNA甲基化模式.实验结果表明,体外受精各期植入前胚胎呈现出与之相应时期的体内受精植入前胚胎不同的DNA甲基化模式和水平,原核期甲基化水平较高,2-4-、8-细胞期明显降低,而桑葚胚和囊胚期又略有升高.各期体外受精植入前胚胎的基因组DNA甲基化水平都比同时期体内受精胚胎的甲基化水平低.本实验结果部分显示了体外受精、操作及培养环境可能对正常的DNA甲基化模式产生影响,造成体外受精植入前胚胎甲基化模式异常.     

从植入前遗传学诊断异常的胚胎中分离人胚胎干细胞系

在体外受精过程中,通过胚胎植入前遗传性诊断（PGD）对有遗传风险患者的胚胎进行植入前活检和遗传学分析,选择无遗传性疾病的胚胎植入子宫,而PGD诊断异常的胚胎则会被丢弃。本研究尝试将PGD异常胚胎用于分离人胚胎干细胞,以获得携带遗传缺陷的人胚胎干细胞系。利用荧光原位杂交技术对第3-5天胚胎进行PGD检测,结果异常的胚胎进一步用于分离获取胚胎干细胞系,然后对h ES细胞系进行核型及干细胞表面标记、多能性基因表达、端粒酶活性以及分化能力等特征性鉴定。总共从13个PGD异常胚胎中分离获得8个人胚胎干细胞系,建系效率为61.5%,其中1个核型正常,5个核型异常。说明利用PGD异常胚胎可以获得携带遗传缺陷的人胚胎干细胞系,不仅为评估PGD技术临床结论的准确性提供了一种新方法,更重要的是为研究各种遗传性疾病的发病机理提供了有效的细胞模型。     

单个植入前胚胎mRNA差异显示方法的建立

在已有的研究基础上,优化和建立了单个植入前胚胎的mRNA差异显示（single preimplantation embryo differential display polymerase chain raction,SPEDDRT-PCR）.以小鼠单个成熟的卵母细胞和单个的2细胞期胚胎作为起始材料,比较二者之间基因的表达差异.选择在卵母细胞中不表达而在2细胞期表达的差异片段.进行GenBank检索和表达序列标签(EST)库电子克隆.与多胚研究方法一样,由线粒体编码的和2细胞特异表达的NADH脱氢酶亚单位2和ATPase 6证实了SPEDDRT-PCR方法是可行而且可靠的,是一种需要材料极少、应用广泛而有效的基因分离方法.     

性未成熟雌性小鼠孕前砷暴露导致植入前胚胎体外发育阻滞

目前研究发现妊娠期环境砷暴露可以导致其后代发育异常如不孕不育、流产、早产、胎儿生长受限、子代先天畸形及性别比例失调等生殖健康问题,而对孕前砷暴露对植入前胚胎发育的影响的研究还不充分.我们选用3～5周龄性未成熟雌性小鼠,按8mg/kg亚砷酸钠(NaAsO2)剂量隔日腹腔注射1次,共注射8次.结果显示:孕前砷暴露导致小鼠植入前胚胎大部分阻滞在1-2细胞期.同时发现,这些阻滞的胚胎活性氧(ROS)水平明显升高,细胞色素C明显释放,细胞凋亡率明显升高.这些结果说明,孕前砷暴露通过氧化应激诱发胚胎凋亡导致植入前胚胎的发育阻滞,这也预示着孕前砷暴露将有可能导致育龄妇女受孕困难.     

沙眼衣原体感染后妊娠大鼠子宫组织C3 和Crry mRNA的表达变化

目的通过大鼠生殖道沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis,CT)感染模型研究CT初次感染后妊娠大鼠在胚胎着床期子宫局部补体C3和补体调节蛋白Crry的mRNA表达量的变化。方法选择成年雌性SD大鼠36只,随机均分为正常组和感染组,感染组通过阴道接种CT D型株。而后在妊娠大鼠的胚胎植入期(即妊娠第5、6、7d)分别处死大鼠,取子宫组织计数胚胎植入数,通过逆转录扩增(RT-PCR)方法半定量检测在胚胎植入期C3和Crry的mRNA的表达量的变化,并通过SPSS软件对数据差异显著性进行分析。结果1.感染组在植入期C3的mRNA比正常组高表达,差异有显著性(P<0.001);2.Crry的mRNA虽比正常组表达有所增加,但两组数据无显著性差异(P>0.05);3.感染组较正常组平均胚胎植入数下降(P<0.01),并且感染组C3mRNA的表达量与对应的胚胎植入数存在显著的负相关(r=(0.638,P<0.05)。结论大鼠生殖道感染CT后,妊娠大鼠胚胎植入数降低,而这种变化很可能与子宫局部补体C3的高表达及过量的补体活化有关。     

哺乳动物早期发育相关microRNAs的研究进展

本文简要总结了近年来哺乳动物早期发育相关microRNA(miRNA)的研究进展。miRNA是真核生物中一类长度约为18～25 nt的内源性非编码单链小RNA分子,其调控基因表达是近年来在动植物体内发现的一种新的生物学调节机制。通过荧光定量PCR检测、miRNA的过表达、抑制或基因敲除实验以及生物信息学分析等发现,miRNA在哺乳动物植入前胚胎前的发育过程中有重要作用,参与胚胎细胞的增殖、分化、基因印记以及重编程甲基化等,与动物生殖或发育异常相关,是表观遗传学的研究热点之一。     

Caveolin-1在围植入期小鼠子宫内膜组织中的动态变化

目的检测caveolin-1在胚胎植入过程中小鼠子宫内膜组织中的表达,探讨其在胚胎植入过程中的作用。方法选择成年雌性昆明小白鼠42只,随机均分为7组(处于动情期的未孕组、妊娠3.5天组、妊娠4.5天组、妊娠5.5天组、妊娠6.5天组、妊娠7.5天组、妊娠9天组),采用免疫组织化学和RT-PCR方法检测子宫内膜组织中caveolin-1蛋白及mRNA水平在围植入期的变化。结果 (1)caveolin-1在胚胎植入前期(0d、3.5d)小鼠子宫内膜组织中的表达高于胚胎植入期(4.5d、5.5d、6.5d),差异有显著性(P<0.05)。(2)caveolin-1在胚胎植入后期(7.5d、9d)小鼠子宫内膜组织中的表达高于胚胎植入期(4.5d、5.5d、6.5d),差异有显著性(P<0.05)。(3)caveolin-1在胚胎植入后期小鼠子宫内膜组织中的表达略高于胚胎植入前期,但差异无显著性(P>0.05)。结论 Caveolin-1在胚胎植入前期和后期均高表达,植入期低表达。这种变化提示caveolin-1是影响胚胎植入的重要因素之一。     

前蛋白转换酶Furin和PC7在小鼠母胎界面的动态表达及其在胚胎粘附和扩展中的作用

通过免疫组化、免疫荧光和小鼠胚胎-子宫内膜上皮细胞共培养体系,研究了前蛋白转换酶Proprotein Convertases (PCs)家族中的Furin和PC7在小鼠妊娠早期子宫和胚胎中的表达及对胚胎植入的影响.结果显示:Furin和PC7在妊娠D1-D4小鼠子宫的腺上皮和D5-D7小鼠子宫的蜕膜、腺上皮高表达;PC7在植入前胚胎的2-细胞和4-细胞期表达很低,8-细胞期表达开始增加,囊胚期滋养外胚层有显著的高表达.Furin的抑制剂Dec-RVKR-CMK可显著抑制共培养体系中胚胎的粘附和扩展.以上结果表明,Furin在植入期胚胎的粘附和扩展中发挥重要作用.此外,Furin和PC7可能参与子宫内膜蜕膜化和早期胚胎发育.     

功能基因组学和蛋白质组学在胚胎植入机制研究中的应用

胚胎植入是人类和哺乳动物生殖过程中的重要步骤,其分子机制至今尚未完全明了.近年来,功能基因组学和蛋白质组学等高通量检测新技术已广泛应用于胚胎植入机制的研究领域.通过从整体上观察胚胎植入过程中基因和蛋白质表达的变化,全面地筛选出大量胚胎植入相关因子,从而为在分子水平上阐明胚胎植入过程中的调控网络打下了基础.     

表观遗传调控在哺乳动物体细胞核移植上的应用研究进展

体细胞核移植也称为克隆,是指将体细胞经显微操作植入到去核的卵母细胞质中,不通过精子和卵子结合,在体外生产出与供体细胞具有相同遗传物质的胚胎以及动物个体。近年来克隆技术不断发展,但其效率依然有待提高,导致克隆效率低下的重要原因之一便是供体细胞核物质表观遗传重编程不完全。DNA甲基化和组蛋白乙酰化是人们研究最多的两种表观遗传修饰,此外,基因印记、X染色体失活和端粒长度异常修饰状态也受到研究者的关注。因此如何调节和修复植入前克隆胚胎异常的表观遗传学状态对于提高克隆效率有着重要的意义。本综述植入前克隆胚胎存在的异常表观遗传现象,为建立更为高效的体细胞核移植体系提供一定的理论依据。     

维持胚胎干细胞生物学特性的分子调控机制

胚胎干(embryonic stem,ES)细胞来源于植入前的胚胎.在体外培养条件下,可保持分化成机体各种类型细胞的能力,即全能性.因此,胚胎干细胞被广泛用作研究胚胎发生、发育的细胞模型,也是目前开展细胞移植性治疗研究的重要来源.揭示维持ES细胞自我更新和全能性的分子调控机制,是ES细胞基础研究和临床治疗基础研究的重要领域.目前研究发现,不同的信号通路、转录因子及其通过激活ES细胞特异性表达谱对维持ES细胞多能性、自我更新发挥关键作用。     

一氧化氮对小鼠胚胎围植入期子宫VEGF及其受体表达的调节

为研究NO在胚胎植入中的作用机理 ,本文采用子宫角注射、原位杂交及Westernblot方法研究了一氧化氮 (NO)在小鼠胚胎植入过程中对血管内皮生长因子 (VEGF)及其受体表达的调节。受试小鼠于妊娠第三天 (D3 )在一侧子宫角内注射一氧化氮合酶 (NOS)抑制剂N 硝基 L 精氨酸甲酯 (L NAME)或者L NAME与NO的供体硝普钠 (SNP)合用 ,另一侧子宫角为对照侧 ;收集并分别检测了D5,D6和D7天小鼠子宫中VEGF及其受体mRNA和蛋白的表达情况。结果显示 :与对照侧相比 ,L NAME处理后小鼠胚胎围植入期子宫中VEGF及其受体mRNA的表达有不同程度的下降 ;对VEGF及其受体蛋白表达水平检测表明 ,抑制的NO产生也使VEGF及其受体蛋白在小鼠围植入期子宫中的表达有不同程度的降低。当NOS抑制剂和NO的供体SNP同时注射小鼠时 ,VEGF及其受体mRNA和蛋白表达都恢复到正常水平。以上结果表明 ,在小鼠胚胎植入中NO可通过调节VEGF及其受体的表达参与血管新生 ,从而对胚胎植入起到调节作用     

兔胚胎时期特异性基因相关新片段的克隆

阶段特异性基因的表达是早期胚胎发育过程中的重要事件,对植入前胚胎基因表达模式的研究是进一步研究植入前胚胎发育调控机制的前提。本实验利用mRNA差异显示技术来研究兔(Oryctolagus cuniculus domestica)植入前各期胚胎的基因表达差异。在获得的42个阳性阶段特异性表达的基因中,有5个在NCBI和EMBL数据库中没有同源序列,登录EMBL,申请了登录号。这些新基因片段都是桑葚期特异表达的基因,而且在以后的囊胚期也有表达。兔由母源型调控向合子型调控的过渡是在8～16细胞期开始的,在桑葚期开始表达的这些基因片段应该是兔胚胎时期特异性基因。这些基因的克隆将为进一步研究兔的植入前胚胎发育模式奠定基础。     

CD63/ME491在植入前小鼠胚胎及延迟着床小鼠子宫的表达

目的 研究肿瘤转移抑制因子CD63/ME491 mRNA和蛋白在植入前小鼠胚胎及延迟着床小鼠子宫中的表达规律,探讨其在胚胎着床过程中的作用以及雌激素对其表达的调节.方法 应用RT-PCR、免疫荧光、免疫组化技术观察CD63/ME491 mRNA和蛋白的表达规律.结果 在植入前小鼠胚胎中均有CD63/ME491 mRNA及其蛋白表达.CD63/ME491 mRNA在桑葚胚及囊胚期表达较丰富,CD63/ME491蛋白表达于各期胚胎细胞的胞膜和胞浆;CD63/ME491 mRNA在延迟着床小鼠子宫均有表达,但从D5到D8呈下降趋势,雌二醇(E2)激活后mRNA的表达显著上升(P<0.05).CD63/ME491蛋白在延迟着床D5弱表达于上皮下基质细胞,D6～8表达不明显,E2激活后该蛋白明显表达于上皮下基质细胞的胞膜和胞浆.结论 1. CD63/ME491在植入前小鼠胚胎中呈动态表达,提示它参与了胚胎的发育过程;2. CD63/ME491在小鼠子宫中的表达可能受雌激素调节.     

胚胎的宫内和异位植入

胚胎植入是一个十分复杂的过程, 被认为是调控女性生育和发展避孕方法最理想的靶点和关键薄弱环节. 近几年, 该领域研究取得一定进展. 然而, 临床上的异位植入对胚胎正常植入的许多理论问题, 特别是对所谓的子宫“特异植入窗口”和子宫内膜-胚胎“特异对话”的概念提出了挑战. 在腹腔异位妊娠病例中, 少部分比例的妇女能完成全部妊娠过程, 生下发育正常的婴儿, 引起生殖生物学家的特别兴趣. 异位植入的事实表明, 对胚胎植入起决定作用的基因或分子可能不是来自母体, 而是来自胚胎, 母体组织只提供了胚胎发育的载体. 在加强正常和异常情况下胚胎植入细胞和分子生物学研究的基础上, 寻找和确定控制着床的内源和外源关键特异分子, 可为有效发展新一代抗胚胎植入特异避孕药物及寻找诊断和治疗异位妊娠提供理论依据.