Сравнительный анализ степени надежности данных о молекулярном кариотипе эмбриона, получаемых методами полногеномной амплификации на основе технологии секвенирования следующего поколения (NGS) отдельных клеток трофэктодермы
Глотов О.С., Сайфитдинова А.Ф., Павлова О.А., Леонтьева О.А., Полякова И.В., Масленников А.Б.
Анеуплоидии у эмбрионов человека вносят существенный вклад в этиологию неудач имплантации и ранних репродуктивных потерь в программах вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ). Наиболее распространенным методом оценки плоидности эмбриона является преимплантационное генетическое тестирование на анеуплоидии (ПГТ-А). Внедрение ПГТ-А в клиническую практику позволило значительно снизить вероятность переноса анеуплоидного эмбриона в полость матки и повысить эффективность программ ВРТ. Существуют преимущества и недостатки различных методов ПГТ-А и способов забора материала для анализа, а также имеется ряд причин возможных ложноположительных и ложноотрицательных результатов ПГТ-А. Поскольку для исследования берется всего несколько клеток, большое значение для получения достоверных результатов анализа имеет равномерность амплификации ДНК; в связи с чем ключевым и самым важным этапом ПГТ-А является полногеномная амплификация ДНК (whole genome amplification, WGA).
В статье приведен анализ современных данных литературы, посвященной исследованию оценки эффективности и надежности методов масштабирования малых количеств ДНК; приведены результаты собственного исследования по сравнительному анализу методов полногеномной амплификации отдельных клеток трофэктодермы с целью получения надежных данных о молекулярном кариотипе эмбриона методом NGS. Показана эффективность использования отечественных наборов WGA.
Заключение: Сравнение результатов ПГТ-А с использованием различных наборов показало применимость разработанного нами «гибридного» протокола, где могут использоваться как зарубежные наборы для полногеномной амплификации, так и отечественные. Данный подход показал высокую надежность наборов WGA с SD-полимеразой для подготовки материала к проведению ПГТ эмбрионов человека, а также может найти применение в других областях биомедицины и судебно-медицинских исследований, где востребована высокая надежность и точность амплификации предельно малых количеств ДНК.
Вклад авторов: Леонтьева О.А. – культивирование эмбрионов, биопсия клеток трофэктодермы; Глотов О.С., Сайфитдинова А.Ф., Павлова О.А., Полякова И.В. – пробоподготовка, полногеномная амплификация, NGS;
Глотов О.С., Сайфитдинова А.Ф. – анализ данных; Глотов О.С., Сайфитдинова А.Ф., Масленников А.Б – написание текста, редактирование.
Конфликт интересов: Авторы статьи заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование: Работа выполнена без спонсорской поддержки.
Благодарность: Авторы выражают благодарность Пуппо (Трофимовой) И.Л., сотруднику Национального медицинского исследовательского центра им. В.А. Алмазова, за инициацию работы по сбору эмбрионов для проведения исследований.
Одобрение Этического комитета: Сбор материала для исследования осуществлялся на основе ИДС с донорами, утвержденных локальным этическим комитетом Национального медицинского исследовательского центра
им. В.А. Алмазова (№ 02-21 от 15 февраля 2021 г.).
Согласие пациентов на публикацию: Пациенты подписали информированное согласие на публикацию своих данных.
Обмен исследовательскими данными: Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны по запросу у автора, ответственного за переписку, после одобрения ведущим исследователем.
Для цитирования: Глотов О.С., Сайфитдинова А.Ф., Павлова О.А., Леонтьева О.А., Полякова И.В., Масленников А.Б. Сравнительный анализ степени надежности данных о молекулярном кариотипе эмбриона, получаемых методами полногеномной амплификации на основе технологии секвенирования следующего поколения (NGS) отдельных клеток трофэктодермы.
Акушерство и гинекология. 2024; 6: 66-74
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2024.78
Ключевые слова
полногеномная амплификация
WGA
высокопроизводительное секвенирование
NGS
преимплантационное генетическое тестирование
ПГТ
секвенирование отдельных клеток
WGA Display
SurePlex DNA Amplification System
Список литературы
- Малышева О.В., Бичевая Н.К., Гзгзян А.М., Глотов О.С., Кинунен А.А., Лобенская А.Ю., Мекина И.Д., Полякова И.В., Пуппо И.Л., Сайфитдинова А.Ф., Щербак С.Г., Коган И.Ю. Технологические платформы преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии: сравнительная эффективность диагностики хромосомной патологии. Акушерство и гинекология. 2020; 4: 65-71.
- Clark G., Babariya D., Del A., Cano C., Fernández Marcos E., Parnell L. et al. P-727. New methods reveal the true incidence of DNA contamination in PGT-A samples for the first time and avoid errors that could result in serious misdiagnoses. Hum. Reprod. 2023; 38(Suppl.1): i171. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dead093.337.
- Klenow H., Henningsen I. Selective elimination of the exonuclease activity of the deoxyribonucleic acid polymerase from Escherichia coli B by limited proteolysis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1970; 65(1): 168-75. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.65.1.168.
- Saiki R.K., Gelfand D.H., Stoffel S., Scharf S.J., Higuchi R., Horn G.T. et al. Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase. Science. 1988; 239(4839): 487-91. https://dx.doi.org/10.1126/science.2448875.
- Telenius H., Carter N.P., Bebb C.E., Nordenskjold M., Ponder B.A., Tunnacliffe A. Degenerate oligonucleotide-primed PCR: general amplification of target DNA by a single degenerate primer. Genomics. 1992; 13(3): 718-25. https://dx.doi.org/10.1016/0888-7543(92)90147-k.
- Aliotta J.M., Pelletier J.J., Ware J.L., Moran L.S., Benner J.S., Kong H. Thermostable Bst DNA polymerase I lacks a 3'-->5' proofreading exonuclease activity. Genet. Anal. 1996; 12(5-6): 185-95.
- Aviel-Ronen S., Qi Zhu C., Coe B.P., Liu N., Watson S.K., Lam W.L. et al. Large fragment Bst DNA polymerase for whole genome amplification of DNA from formalin-fixed paraffin-embedded tissues. BMC Genomics. 2006; 7: 312. https://dx.doi.org/10.1186/1471-2164-7-312.
- Blanco L., Bernad A., Lázaro J.M., Martín G., Garmendia C., Salas M. Highly efficient DNA synthesis by the phage phi 29 DNA polymerase. Symmetrical mode of DNA replication. J. Biol. Chem. 1989; 264(15):8935-40.
- Linck L., Resch-Genger U. Identification of efficient fluorophores for the direct labeling of DNA via rolling circle amplification (RCA) polymerase φ29. Eur. J. Med. Chem. 2010; 45(12): 5561-6. https://dx.doi.org/10.1016/j.ejmech.2010.09.005.
- Твеленёва А.А., Мусатова Е.В., Шилова Н.В. Методы полногеномной амплификации генетического материала едничных клеток. Медицинская генетика. 2017; 16(11): 3-6.
- Zong C., Lu S., Chapman A.R., Xie X.S. Genome-wide detection of single-nucleotide and copy-number variations of a single human cell. Science. 2012; 338(6114): 1622-6. https://dx.doi.org/10.1126/science.1229164.
- Ignatov K.B., Barsova E.V., Fradkov A.F., Blagodatskikh K.A., Kramarova T.V., Kramarov V.M. A strong strand displacement activity of thermostable DNA polymerase markedly improves the results of DNA amplification. Biotechniques. 2014; 57(2): 81-7. https://dx.doi.org/10.2144/000114198.
- Blagodatskikh K.A., Kramarov V.M., Barsova E.V., Garkovenko A.V., Shcherbo D.S., Shelenkov A.A. et al. Improved DOP-PCR (iDOP-PCR): a robust and simple WGA method for efficient amplification of low copy number genomic DNA. PLoS One. 2017; 12(9): e0184507. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0184507.
- Сайфитдинова А.Ф., Павлова О.А., Зелинский А.А., Рябинина М.В., Глотов О.С., Богомаз Д.И., Рубель А.А. Полногеномная амплификация малых количеств ДНК для определения молекулярного кариотипа клеток. Интегративная физиология. 2023; 4(3): 324-34.
- Корсак В.С., Балахонов А.В., Бичевая Н.К., Корнеев И.А., Кузнецова Р.А., Леонтьева О.А., Панина А.Н., Решетников И.В., Сайфитдинова А.Ф., Трофимова И.Л. Руководство по клинической эмбриологии. 3-е изд. М.: Медиа Сфера; 2022. 250с.
- Saifitdinova A.F., Glotov O.S., Poliakova I.V., Bichevaya N.K., Loginova J.A., Kuznetsova R.A. et al. Mosaicism in preimplantation human embryos. Integrative Physiology. 2020; 1(3): 225-30. https://dx.doi.org/10.33910/2687-1270-2020-1-3-225-230.
- Tšuiko O., Fernandez Gallardo E., Voet T., Vermeesch J.R. Preimplantation genetic testing: single-cell technologies at the forefront of PGT and embryo research. Reproduction. 2020; 160(5): A19-A31. https://dx.doi.org/10.1530/REP-20-0102.
- Глотов О.С., Чернов А.Н., Глотов А.С., Баранов В.С. Перспективы применения экзомного секвенирования для решения проблем в репродукции человека (часть 1). Акушерство и гинекология. 2022; 12: 34-9.
- Глотов О.С., Чернов А.Н., Глотов А.С., Баранов В.С. Перспективы применения экзомного секвенирования для решения проблем в репродукции человека (часть 2). Акушерство и гинекология. 2022; 12: 40-5.
Поступила 02.04.2024
Принята в печать 30.05.2024
Об авторах / Для корреспонденции
Глотов Олег Сергеевич, д.б.н., заведующий oтделом экспериментальной медицинской вирусологии, молекулярной генетики и биобанкинга, ДНКЦИБ ФМБА России, 197022, Россия, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 9; в.н.с. отдела геномной медицины им. В.С. Баранова, НИИ АГиР им. Д.О. Отта,199034, Россия, Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3; +7(921)756-78-09, olglotov@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-0091-2224
Сайфитдинова Алсу Фаритовна, д.б.н., профессор кафедры анатомии и физиологии человека и животных, факультет биологии, Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, 191186, Россия, Санкт-Петербург, набережная Мойки, д. 48; заместитель заведующего лабораторией вспомогательных репродуктивных технологий, Международный центр репродуктивной медицины, 197350, Россия, Санкт-Петербург, Комендантский проспект, д. 53/1;
+7(812)327-19-50, saifitdinova@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-1221-479X
Павлова Ольга Андреевна, к.б.н., биолог лаборатории вспомогательных репродуктивных технологий, Международный центр репродуктивной медицины,
197350, Россия, Санкт-Петербург, Комендантский проспект, д. 53/1; ведущий специалист, ООО «Бигль»,
192289, Россия, Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, д. 152, корп. 1, 77, pavlova@biobeagle.com, https://orcid.org/0000-0001-9488-6903
Леонтьева Ольга Анатольевна, эмбриолог лаборатории вспомогательных репродуктивных технологий, Международный центр репродуктивной медицины,
197350, Россия, Санкт-Петербург, Комендантский проспект, д. 53/1, +7(812)3271950 olga_leont@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-3667-0511
Полякова Ирина Васильевна, биолог, генетическая лаборатория «Сербалаб», 199106, Россия, Санкт-Петербург, Большой пр. В. О., д. 90, корп. 2, лит. 3,
irena.88@inbox.ru, https://orcid.org/0000-0002-5738-8443
Масленников Аркадий Борисович, к.м.н., заведующий областной научно-практической лабораторией ДНК-диагностики, Городская клиническая больница № 1,
630047, Россия, Новосибирск, ул. Залесского, д. 6, корп. 7, +7(383)226-93-35 mab2000@mail.ru, https://orcid.org/0009-0002-8046-3816
Автор, ответственный за переписку: Олег Сергеевич Глотов, olglotov@mail.ru
Также по теме
