谢晓亮PNAS再发文,植入前胚胎遗传学诊断又上巅峰
2015/12/30
美国时间12月28日,《PNAS》杂志在线发表了植入前胚胎遗传学诊断的新成果,该研究由北京大学谢晓亮、乔杰、汤富酬团队引领,首次在国际上建立了一种在早期胚胎阶段对各种单基因遗传疾病和染色体疾病同时进行精确诊断、以避免遗传病患儿出生的全新的植入前胚胎遗传学诊断方法MARSALA。


美国时间12月28日,《PNAS》杂志在线发表了植入前胚胎遗传学诊断的新成果,该研究由北京大学谢晓亮、乔杰、汤富酬团队引领,首次在国际上建立了一种在早期胚胎阶段对各种单基因遗传疾病和染色体疾病同时进行精确诊断、以避免遗传病患儿出生的全新的植入前胚胎遗传学诊断方法MARSALA (mutated allele revealed by sequencing with aneuploidy and linkage analyses,高通量测序同时检测突变位点、染色体异常、以及连锁分析)。

MARSALA技术关键的创新点是在单细胞水平上,通过一步高通量测序即可检测致病基因突变位点和全基因组范围染色体异常,同时完成高精度连锁分析,全面提高诊断的覆盖面和精准性。该技术主要有以下几个突出优点:精度高、分析全面;能够进行多重校验;成本低;操作方便;对各种遗传病患者家属的兼并性高。

美国科学院院士、哈佛大学教授谢晓亮介绍说,已利用MARSALA技术成功帮助两个病例,一个是常染色体显性遗传疾病,单个碱基缺失导致突变,引起多发性骨软骨瘤的发生,其后代无论男孩女孩均有50%患病风险;另一例是发生在x染色体上的隐性遗传疾病,单个碱基发生替换突变,男孩携带突变位点即患病,造成外胚层发育不良,无毛发、牙齿及汗腺,其后代男孩有50%几率患病,女孩有50%几率成为携带者。经过MARSALA技术筛选后,这两对夫妇均已得到健康的后代。

单细胞测序为PGD/PGS提供了有力的工具

单细胞全基因组测序技术是在单细胞水平对全基因组进行扩增与测序的一项新技术,其原理是将分离的单个细胞的微量全基因组DNA进行扩增,获得高覆盖率的完整基因组后进行高通量测序。2011年,《自然方法》杂志( Nature Methods )将单细胞测序列为年度值得期待的技术之一,2013年,《科学》杂志(Science)将单细胞测序列为年度最值得关注的六大领域榜首。单细胞测序技术出现以后,就被迅速应用到生殖医学领域,为人们研究人类胚胎发育、获知全部基因组信息提供了有力的工具。

谈及单细胞,想到的必然是谢晓亮教授,谢晓亮教授是我国单细胞测序领域的领军人物,今年9月10日于《PNAS》杂志发表了单细胞测序技术新成果,他们开发出了一种基于乳液的扩增方法来抑制扩增偏移检测单细胞拷贝数变异(CNV),同时以高精确度检测单核苷酸变异(SNV)。这一方法能够与各种扩增实验方案包括广泛使用的多重置换扩增(MDA)相兼容。

另外,谢晓亮教授带领研究组创建了一种新的人单细胞全基因组测序技术——多重退火成环循环扩增技术(Multiple Annealing and Looping-Based Amplification Cycles, MALBAC),这是迄今为止在单细胞测序及相关领域最先进的技术。MALBAC利用特殊的引物,使得扩增子结尾互补成环,防止了DNA的指数性扩增,解决了扩增偏倚,同时保持了90%以上的基因组扩增覆盖度,使得检测单细胞中较小的DNA序列变异变得更容易,分辨率提高,可以检测单基因突变,以及同时检测多个基因。MALBAC技术发明之后,已陆续用于对人类单个细胞、单个精子细胞、单个卵母细胞等测序,并在实际临床应用中取得了良好的效果。

备注:本文部分内容来自北京大学、北医三院

  • 2018/01/17
    谢晓亮在很多人眼里是当之无愧的“大牛”,身为北京大学未来基因诊断高精尖创新中心(ICG)主任、北京大学生物动态光学成像中心(BIOPIC)主任、哈佛大学Mallinckrodt讲席教授,他不仅在基础研究领域贡献卓著,还通过医学技术的创新发明造福了众多家庭,推动了我国精准医学的发展进程。去年,谢晓亮荣获2017年度“求是杰出科学家奖”。
  • 2017/09/18
    9月16日,“2017年度求是奖颁奖典礼”在复旦大学隆重举行。南方科技大学教授陈十一和哈佛大学及北京大学教授谢晓亮获得2017年度“求是杰出科学家奖”。
  • 2016/04/27
    来自北京大学生命科学学院的研究人员证实,在休眠细菌细胞中增高的外排活性促进了耐药。这一重要的研究发现发布在4月21日的《分子细胞》(Molecular Cell)杂志上。
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  • Live births after simultaneous avoidance of monogenic diseases and chromosome abnormality by next-generation sequencing with linkage analyses

    In vitro fertilization (IVF), preimplantation genetic diagnosis (PGD), and preimplantation genetic screening (PGS) help patients to select. embryos free of monogenic diseases and aneuploidy (chromosome abnormality). Next-generation sequencing (NGS) methods, while experiencing a rapid cost reduction, have improved the precision of PGD/PGS. However, the precision of PGD has been limited by the false-positive and false-negative single-nucleotide variations (SNVs), which are not acceptable in IVF and can be circumvented by linkage analyses, such as short tandem repeats or karyomapping. It is noteworthy that existing methods of detecting SNV/copy number variation (CNV) and linkage analysis often require separate procedures for the same embryo. Here we report an NGS-based PGD/PGS procedure that can simultaneously detect a single-gene disorder and aneuploidy and is capable of linkage analysis in a cost-effective way. This method, called “mutated allele revealed by sequencing with aneuploidy and linkage analyses” (MARSALA), involves multiple annealing and looping-based amplification cycles (MALBAC) for single-cell whole-genome amplification. Aneuploidy is determined by CNVs, whereas SNVs associated with the monogenic diseases are detected by PCR amplification of the MALBAC product. The false-positive and -negative SNVs are avoided by an NGS-based linkage analysis. Two healthy babies, free of the monogenic diseases of their parents, were born after such embryo selection. The monogenic diseases originated from a single base mutation on the autosome and the X-chromosome of the disease-carrying father and mother, respectively.

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