O presente estudo relata um protocolo de triagem cromossômica de embriões humanos que utiliza meio de cultura usado, o que evita a biópsia embrionária e permite a identificação de ploidia cromossômica usando NGS. O presente artigo apresenta o procedimento detalhado, incluindo a preparação do meio de cultura, amplificação do genoma completo (WGA), preparação da biblioteca de sequenciamento de próxima geração (NGS) e análise dos dados.
Na fertilização clínica in vitro (FIV), o método predominante para PGT-A requer biópsia de algumas células do trofectoderma (TE). Esta é a linhagem que forma a placenta. Esse método, no entanto, requer habilidades especializadas, é invasivo e sofre de falsos positivos e negativos porque os números cromossômicos no ET e a massa celular interna (MCI), que se desenvolve no feto, nem sempre são os mesmos. O NICS, uma tecnologia que requer o sequenciamento do DNA liberado no meio de cultura tanto do TE quanto do ICM, pode oferecer uma saída para esses problemas, mas já demonstrou ter eficácia limitada. O presente estudo relata o protocolo completo do NICS, que inclui métodos de amostragem em meio de cultura, amplificação do genoma completo (WGA) e preparação de bibliotecas, e análise de dados NGS por software de análise. Considerando os diferentes tempos de criopreservação em diferentes laboratórios de embriões, os embriologistas possuem dois métodos de coleta de meio de cultura embrionário que podem ser selecionados de acordo com as condições reais do laboratório de FIV.
As tecnologias de reprodução assistida (TARA) têm sido cada vez mais utilizadas para o tratamento da infertilidade. No entanto, a taxa de sucesso da TARV, como a FIV, tem sido limitada, e a taxa de perda gestacional é significativamente maior do que a da população normal1. A principal causa desses problemas são as anormalidades cromossômicas, comumente existentes em embriões humanos pré-implantacionais2. A PGT-A é um método eficaz de triagem de embriões para equilíbrio cromossômico antes da implantação 3,4. Alguns estudos comprovaram que a PGT-A pode reduzir a taxa de aborto e melhorar a taxa de gravidez 5,6,7,8. No entanto, a PGT-A requer conhecimentos técnicos complexos que exigem treinamento e experiência específicos. O procedimento de biópsia invasiva de embriões também poderia potencialmente causar danos aos embriões9. Estudos têm demonstrado que a biópsia de blastômeros pode dificultar o desenvolvimento subsequente, e o número de TEs biopsiados pode afetar as taxas de implante10. Embora a questão da biossegurança a longo prazo da biópsia embrionária ainda não tenha sido completamente avaliada em humanos, estudos em animais têm mostrado suas influências negativas no desenvolvimento embrionário11,12,13.
Relatos anteriores indicaram que traços de materiais de DNA foram secretados para o meio de cultura durante o desenvolvimento embrionário, e esforços têm sido feitos para realizar triagem cromossômica abrangente (CCS) usando meio de cultura embrionário usado 14,15,16,17,18. No entanto, as taxas de detecção e a acurácia dos testes não atenderam aos requisitos para uso clínico extensivo. O presente estudo relatou uma melhora no ensaio NICS para aumentar as taxas de detecção, bem como a acurácia do teste NICS19. Nos últimos anos, o líquido blastocelêmico (BF) tem sido estudado como uma amostra analítica de PGT-A minimamente invasiva. No entanto, a proporção de sucesso na amplificação do genoma amplo e no DNA detectável em amostras de fluido de blastocisto varia de 34,8% a 82%20,21,22. O volume de AM relatado em vários estudos varia de 0,3 nL a 1 μL. Tendo em vista a baixa quantidade de DNA no FS, é possível aumentar a quantidade de DNA livre de células misturando fluido de blastocisto e meio de cultura para melhorar a taxa de sucesso e a consistência da detecção. Kuznyetsov et al.23 e Li et al.24 trataram a zona pelúcida com laser e liberaram líquido blastocisto no meio de cultura para melhorar a quantidade total de DNA embrionário, e a taxa de amplificação das amostras combinadas meio/FS após WGA foi de 100% e 97,5%, respectivamente. Jiao et al.25 também obtiveram 100% de sucesso na amplificação utilizando o mesmo método.
O presente estudo relata um protocolo detalhado que inclui a preparação de amostras de mídia gasta, preparação de NGS e análise de dados. Ao remover cuidadosamente as células do cumulus dos ovócitos, o presente estudo realizou injeção intracitoplasmática de espermatozoides únicos (ICSI) e cultura de blastocisto. O meio gasto do dia 4 ao dia 5/dia 6 foi coletado para a preparação da biblioteca WGA e NGS. Usando a tecnologia NICS, o presente estudo simplificou as etapas de preparação da biblioteca WGA e NGS em aproximadamente 3 h e obteve resultados de ECC de forma não invasiva em aproximadamente 9 h.
Modificações e solução de problemas
Se os resultados do NICS estiverem contaminados com materiais genéticos parentais, certifique-se de que todas as células cumulus-corona radiata sejam removidas e certifique-se de que a ICSI seja realizada para fertilização. Evitam-se processos inadequados de armazenamento de meios ou preparação de moldes, o que pode degradar o DNA. O espaço de trabalho foi cuidadosamente purificado com reagentes de descontaminação DNase e RNase….
The authors have nothing to disclose.
Os autores gostariam de agradecer a Shiping Bo e Shujie Ma por sua assistência na análise de dados NGS. Financiamento: este trabalho foi apoiado pelo Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (Processo Nº 2018YFC1003100).
1.5 mL EP tube, 0.2 mL PCR tube | Axygen | MCT-150-C, PCR-02-C | DNase/RNase free, Low Binding PCR tubes and 1.5 mL micro-centrifuge tubes are recommended. |
10 µL, 200 µL, 1000 µL DNase /RNase Free Tips | Axygen | T-300-R-S, T-200-Y-R-S, T-1000-B-R-S | This can be replaced by other brand/For sample transfer |
100 % ethanol | Sinopharm Chemical | 10009218 | This can be replaced by other brand/For DNA library purification |
Barcode Primer1-48 | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | For library amplificaton |
BD Falcon Organ Culture Dish, Sterile | BD Bioscience | 363037 | This can be replaced by other brand/For embryo culture |
BD Falcon Tissue culture Dishes (Easy Grip) , Sterile | BD Bioscience | 353001 | This can be replaced by other brand/For embryo culture |
BD Falcon Tissue culture Dishes, Sterile | BD Bioscience | 353002 | This can be replaced by other brand/For embryo culture |
Cell Lysis Buffer | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | For culture medium pre-treatment |
Cell Lysis Enzyme | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | For culture medium pre-treatment |
ChromGo software | Yikon Genomics | Data analysis | |
CMPure Magbeads | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | For library purification |
Cryotop open systerm | KITAZATO BioPharma | 81110 | This can be replaced by other brand/For embryo vitrification |
Distill water | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | To dissolve DNA |
ES (Vitrification kit) | KITAZATO BioPharma | Reagent inVitrification kit | This can be replaced by other brand/For embryo vitrification |
HOLDNIG | ORIGIO | MPH-MED-35 | This can be replaced by other brand/For ICSI |
Hyaluronidase solution, 80 U/mL | SAGE | ART4007-A | This can be replaced by other brand/Digest oocyte-corona-cumulus complex |
ICSI | ORIGIO | MPH-35-35 | This can be replaced by other brand/For ICSI |
Illumina MiSeq® System | Illumina | SY-410-1001 | For library sequencing |
Incubator | Labotect | Inkubator C16 | This can be replaced by other brand/For embryo culture |
Library buffer | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | For library amplificaton |
Library Enzyme Mix | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | For library amplificaton |
Magnetic Stand | DynaMagTM-2 | 12321D | For library purification |
Microscope | OLYMPUS | 1X71 | This can be replaced by other brand/For embryo observation |
Mini-centrifuge | ESSENSCIEN | ELF6 | For separation |
MT Enzyme Mix | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | For culture medium pre-treatment |
NICSInst library preparation kit | Yikon Genomics | KT1000800324 | Whole genome amplification and library construction |
NICSInst Sample Prep Station | Yikon Genomics | ME1001003 | Amplificate DNA |
Nunc IVF 4-Well Dish | Thermo Scientific | 144444 | This can be replaced by other brand/For embryo washing and blastocyst culture |
Pasteur Pipette | Oirgio | MXL3-IND-135 | This can be replaced by other brand/For embryo tansfer |
Pasteur pipettes | ORIGIO | PP-9-1000 | This can be replaced by other brand/For IVF laboratory |
Pre-Lib Buffer | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | Pre-library preparation |
Pre-Lib Enzyme | Yikon Genomics | Reagent in NICSInst library preparation kit | Pre-library preparation |
Qubit® 3.0 Fluorometer | Thermo Scientific | Q33216 | For library quantification |
Quinn's Advantage Blastocyst Medium | SAGE | ART-1029 | For embryo blastocyst stage culture |
Quinn's Advantage Cleavage Medium | SAGE | ART-1026 | This can be replaced by other brand/For embryo cleavage stage culture |
Quinn's Advantage Fertilization Medium | SAGE | ART-1020 | This can be replaced by other brand/For oocyte and sperm fertilization |
Quinn's Advantage m-HTF Medium with HEPES | SAGE | ART-1023 | This can be replaced by other brand/For embryo clutrure |
Quinn's Advantage SPS Serum protein Substitute Kit | SAGE | ART-3010 | This can be replaced by other brand/To denude the oocyte |
Quinn's Advantage Tissue culture mineral oil | SAGE | ART-4008P | This can be replaced by other brand/To cover the culture medium |
STRIPPER TIPS | ORIGIO | MXL3-IND-135 | This can be replaced by other brand/For denudating granulosa cells |
Vitrification Cryotop Open systerm | KIZTAZATO | 81111 | This can be replaced by other brand/For embryo vitrification |
Vitrification kit | KITAZATO BioPharma | VT101 | This can be replaced by other brand/For embryo vitrification |
Vortexer | Qilinbeier | DNYS8 | Sample mix |
VS (Vitrification kit) | KITAZATO BioPharma | Reagent inVitrification kit | This can be replaced by other brand/For embryo vitrification |
ZILOS-tk Laser System | Hamilton Thorne | CLASS 1 laser | This can be replaced by other brand/For artificial blastocoele collapse |