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新型胎儿游离核酸多维整合分析技术揭示染色体非整倍体发生机制与临床应用

批准号:
82071661
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
张静澜
依托单位:
学科分类:
胎儿相关性疾病与胎源性疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张静澜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
目前产前无创筛查(NIPS)技术仅用于常见染色体非整倍体及部分染色体微小缺失/重复疾病的筛查。本课题利用一种自主研发的新型NIPS技术采用协同等位基因靶标富集的方法,降低捕获探针对基因组范围内等位基因座内和不同基因座之间液相杂交动力学偏差,大幅提高对目标区域捕获均一性和效率。通过二代测序对捕获的目标区母源和胎源性单核苷酸多态性基因型进行定量分析和贝叶斯统计方法将游离DNA的多项检测指标与不同疾病风险因素进行多维整合分析,实现对不同亲本来源、不同染色体片段大小及不同细胞遗传学机制的染色体变异进行多方位解析。该技术不仅可同时检测胎儿染色体非整倍体、微小缺失/重复、多倍体、母源性染色体疾病等还将产生此前全基因组测序(WGS)无法提供的人群母子等位基因座的分型数据。运用这些数据我们进行了染色体非整倍体产生的亲源性细胞遗传学机制研究,为复杂妊娠的遗传咨询和综合防治提供基于重要基础数据与理论支持。
英文摘要
The discovery of circulating fetal cell-free DNA in maternal blood enabled non-invasive prenatal screening (NIPS) for human genetic diseases. Although proven effective, current NIPS is mostly used for common chromosome aneuploidies/microdeletion or duplication syndromes. Here we described a novel strategy that utilizes multidimensional integration analysis to deconvolute fetal genome from maternal plasma for the detection of fetal chromosomal defects. Next-generation sequencing was used to analyze targeted region followed by quantification of fetal fraction adjusted for cell-free DNA (cfDNA) fragment lengths, allele ratios of single-nucleotide polymorphisms (SNPs). Such cfDNA-based measurements were then integrated with disease risk factors including maternal genotype as well as plausible disease transmission/occurrence modes by a Bayesian statistical method. This multidimensional integration analysis facilitated a comprehensive assessment of individual mother/fetus pair for their risks of all known chromosomal disorders. Overall, this study demonstrated a major advance over current NIPS methods which allows a highly accurate and comprehensive prenatal risk assessment for essentially all categories of known human chromosomal diseases.
我国出生缺陷发生率约5.6%,每年新增出生缺陷数约90万,遗传因素占重要地位,其中染色体异常占出生缺陷遗传因素的50%以上。目前产前无创筛查(NIPS)技术主要针对常见染色体非整倍体及部分染色体微小缺失/重复疾病。本课题自主研发了综合性NIPS技术,采用协同等位基因靶标富集方法,减少基因组范围内等位基因座内和不同基因座间液相杂交动力学偏差,提高目标区域捕获效率和均一性,实现胎儿染色体准确分析。通过二代测序和贝叶斯统计方法,对母源和胎源单核苷酸多态性基因型定量分析,并整合游离 DNA 检测指标与疾病风险因素,可全方位解析染色体变异,还能产生全基因组测序无法提供的人群母子等位基因座分型数据。在1129例回顾性样本中,综合性NIPS检测胎儿非整倍体、微缺失/微重复和单基因变异的灵敏度为100%,特异性为99.3%。研究还首次在游离DNA中发现非整倍体样本的减数分裂重组异常,如在73个非整倍体样本中,60.3%检测到重组,且不同三体综合征的重组特点各异。在1090名孕妇的临床前瞻性多中心研究中,综合性NIPS检测妊娠遗传诊断的敏感性为98.5%,特异性为99.3%,纳入靶向单基因病后,检出率显著增加。此外,无创评估双胎妊娠合子性方法灵敏度和特异性均达100%,可识别多种干扰,且发现减胎后7周内不适合NIPS。研究还发现SMARCA2特定错义变异存在父系生殖系嵌合体,主要导致神经和发育表型;RBM42特定复合杂合变异影响蛋白稳定性与相互作用,相关结论在小鼠模型中得到证实。本研究的综合性NIPS克服现有方法局限,可同时筛查多种遗传疾病,为临床产前筛查、风险评估和妊娠管理提供有力工具,具有广阔临床应用前景,有助于改善胎儿严重遗传疾病的产前评估和诊断准确性。
Matriptase-3参与介导胚胎胼胝体及早期脑发育的机制研究
  • 批准号:
    82271898
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张静澜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金