全基因组光学图谱(OGM)
从上世纪开始细胞遗传学开始在诊断性检测方面应用,常见的细胞遗传学方法有核型分析和荧光原位杂交(FISH)等。时间来到现在,新一代高分辨率细胞遗传学分析技术——全基因组光学图谱(Optical genome mapping,OGM)面世。OGM 是一种利用单个 DNA 分子基因组限制性内切酶图谱快速生成高分辨率、有序的全基因组限制性内切酶图谱的方法。这一技术可广泛用于检测多种基因组结构变异。
科研工作者们相信 OGM 技术有能力革命性地重新绘制人类基因组结构变异图谱。这一重大技术进展,可以帮助遗传病、肿瘤、血液病、罕见病等多个领域医学科研工作者建立更为完善的标准,甚至改变现有的工作流程。
2 参会专家与流程
3 精彩分享
讲座期间Bionano 全球首席执行官, Erik Homlin博士及首席医疗官Alka Chaubey 受邀就Bionano公司战略发展及产品技术应用进展分别进行了讲述。
专家们就 OGM 技术绘制人类基因组结构变异图谱的突出进展,结合当前研究做出阐述,提出该技术可以帮助遗传病、肿瘤、血液病、罕见病等多个领域医学科研工作者建立更为完善的标准和工作流程。
杭州市妇产科医院 王昊
Bionano的OGM技术是集合了核型分析,FISH等技术的优点,对于信号分析后与参考基因组进行比对、OGM可以称为下一代的核型分析技术,则具备以下特点:具有上一代技术特点,并有突出优势;比上一代更多发现,才可称下一代细胞遗传学技术。
病例分享:男性28岁。结婚五年,G2P0,怀疑平衡易位导致生育异常。外院查染色体:46,XY,t(1;6)(q42;p21)。其母亲:52岁。外周血染色体检测,无其他家族史。母亲核型分析检测,提示母亲1、2、6都有异常。
但核型无法看到更准确的染色体结构变异情况,更无法解释该遗传现象,因此选择OGM进一步检测。
OGM结果发现妈妈的染色体结构异常比儿子复杂。在这个病例中,OGM:验证了核型发现的t(1;2)易位;
纠正了核型判断不清的ins(1;6);
新发现了核型无法检测的X染色体异常。
该病例体现了OGM的三个技术优势,以及对核型的碾压优势。从这个角度看,OGM确实称得上“第二代细胞遗传学技术”。OGM技术具有核型+芯片+FISH的检测能力,对现有遗传学诊断体系有益补充。并能在宏观尺度验证或纠正结构异常的错误判读。适合融入多技术平台,共同解决复杂遗传病例。
华西第二医院 赖怡
分享一个案例,患者,女,35岁,孕19周,G2P1 。头胎顺产一男婴,发育落后进行染色体核型检查,未见异常。本次妊娠羊水染色体芯片结果正常。
该男婴2岁8月因全面发育落后到华西附二院染色体芯片检查发现chr9q21.12q21.13部分缺失。患者本人高分辨率核型(700条带)提示chr9染色体长臂有异常,但异常具体情况仍旧无法明确。因此采用OGM技术再次检测,发现chr9 发生了4个断点重新拼接的复杂结构变异,包括易位、插入、反向插入等。结合生殖细胞分裂形成机制,对于下一代的遗传可能性做出分析。
该病例的进一步研究,需完善该患者父母外周血的细胞遗传学检测,并对该患者的复杂结构变异,进行FISH检测以验证其重排形式。期望OGM将来在临床应用中,ISCN的新版本纳入该技术的检测命名,可以更好地与核型分析、芯片等传统技术联合使用。
OGM技术对于染色体的插入、倒位、易位甚至核型分析区带无法判断时候,可提供及时的解决方案。
复旦大学附属妇产科医院 张硕
张老师先宏观上回顾了人类染色体研究的历史,迄今为止对染色体结构变异的认识,以及目前临床上鉴别染色体异常的方法和其优缺点。
再聚焦到探索OGM的临床应用场景,通过4个临床案例的分析,全面展示了OGM在检测不同类型的隐匿性相互易位中的优势。
案例1, 结婚3年不孕,寻求体外辅助生殖,夫妻双方染色体正常,胚胎移植4次,3次未着床,1次胎停。
案例2 ,反复早孕期流产2次,胎儿异常流产1次。
案例3 ,4次胎停。
案例4 ,结婚9年无避孕未孕,19年外院IVF治疗,获卵19枚,移植3次,2次胚胎异常引产或胎停。
此4个案例都是核型未见异常,经由芯片结果推测出染色体相互易位,再由一轮以上的FISH验证才诊断出染色体异常;相比之下OGM一次实验就检测了所有异常,并且分辨率更高。
最后,张老师也总结了常见细胞遗传学方法的优缺点,强调了OGM相比核型分辨率更高、相比FISH更便捷不需要特定的探针、以及在高度重复序列区域优于全基因组测序的特点。
天津医科大学肿瘤医院 于津浦
于教授介绍了OGM技术在实体瘤中的相关研究。讲座中,于教授回顾了同源重组修复缺陷(HRD)检测在评估基因不稳定状态中的重要地位,但在BRCAm肿瘤中未能达到精准预测,提出需要新的平台技术来检测SV,以此提高基因组不稳定性的评估。于教授回顾了OGM技术应用于血液肿瘤、非小细胞肺癌和转移性肺鳞癌中的研究成果,提到相较于二代和三代测序,OGM技术在检测结构变异数量及异质性评估上有明显优势。
于教授结合OGM技术和三代测序PacBio,对卵巢癌进行了深入探究,指出三代测序PacBio中检测到的91.2%的结构变异均在OGM技术中被检出,且仅占OGM检测SV的小部分。且在铂耐药病例中,OGM技术检测出与铂耐药相关基因如IL8基因的拷贝数变化,而铂敏感稳定的病例中IL8基因则未检出异常。另外OGM检出与不良预后相关的基因如ADAM12上的SV和CNV。于教授总结,OGM技术适合检测实体肿瘤中大片段结构变异和拷贝数变化,OGM检出了与铂耐药相关基因的拷贝数变化。相比二代/三代测序技术,OGM技术检出更多数量和类型的SV,是HRD检测的有力补充。
利用OGM技术评估卵巢癌结构异常,有助于深入阐述实体肿瘤的异质性。OGM技术在实体瘤研究中的独特潜力有待挖掘。
北京旌准医疗科技有限公司 叶锋
叶锋教授介绍了OGM技术在探究Epstein-Barr 病毒(EBV )转化永生细胞系中的相关研究。NGS和三代测序技术能检测EBV是否成功感染宿主细胞,却无法提示EBV感染的模式和插入宿主基因组的位置。而OGM技术检测超长DNA分子,通过光学图谱与宿主基因组比对,研究EBV感染不同细胞系的模式,揭示EBV是否插入宿主细胞基因组还是独立成环存在于宿主细胞,以及EBV插入宿主基因组的多样性。叶教授研究显示,OGM技术在EBV转化永生细胞系研究中的有独特作用,能在未来EBV相关的研究中发挥重要的作用。
4 精彩回放
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