In vitro les embryons fécondés sont génétiquement testés avant l’implantation pour réduire la transmission de maladies courantes qui peuvent être héritées des parents. Cependant, l’évaluation génétique actuelle de ces embryons n’est pas tout à fait complète.
Un nouveau Médecine naturelle L’étude utilise une nouvelle stratégie pour la reconstruction du génome entier en utilisant le séquençage du génome parental et le génotypage des embryons frères et sœurs. L’étude actuelle utilise une combinaison de techniques moléculaires et statistiques pour prédire la séquence héréditaire du génome d’un embryon et sa sensibilité à 12 conditions médicales courantes.
Étude: Prévision du risque du génome entier des maladies courantes chez les embryons préimplantatoires humains. Crédit d’image : éclater / Shutterstock.com
Sommaire
Test génétique préimplantatoire
Test génétique préimplantatoire de in vitro Les embryons fécondés permettent aux chercheurs d’identifier la présence de troubles génétiques potentiels avant l’implantation. Les tests génétiques sont actuellement utilisés pour prévenir les troubles mendéliens rares.
Certaines études ont également testé des embryons pour les maladies cardiaques et les cancers. Ces études ont utilisé un score de risque polygénique (PRS), dans lequel les effets de plusieurs variantes génétiques sont combinés en un seul prédicteur.
Le matériel ADN pour les tests génétiques est acquis à partir de biopsies d’embryons unicellulaires ou peu cellulaires, ce qui peut limiter la quantité et la qualité de l’ADN pour le séquençage. Ainsi, le profilage complet du génome des embryons est coûteux en temps et en argent. De plus, des inexactitudes dans les profils génomiques peuvent survenir pour plusieurs raisons techniques, qui peuvent également empêcher la détection précise de mutations génétiques rares.
Reconstruction du génome entier
Dans la présente étude, 110 embryons ont été obtenus à partir de dix couples qui ont subi in vitro fécondation (FIV) avec test génétique préimplantatoire clinique préalable. L’ADN était disponible à partir de dix enfants nés par FIV, qui avaient tous également des résultats de tests génétiques préimplantatoires. Les tests génétiques préimplantatoires pour les résultats de l’aneuploïdie ont montré que 68 embryons étaient euploïdes et 42 embryons avaient un ou plusieurs chromosomes aneuploïdes.
La reconstruction du génome entier des embryons a été réalisée par le séquençage du génome des deux parents et des mesures de matrice des embryons frères et sœurs. Une combinaison d’approches moléculaires et statistiques a été utilisée pour relier les variants parentaux en « haplotypes » correspondant aux chromosomes individuels.
Les emplacements de recombinaison méiotique pour chaque embryon ont été déterminés. De plus, des segments d’haplotype pertinents ont été assemblés pour se rapprocher de l’ensemble du génome embryonnaire hérité.
La précision de la reconstruction du génome entier a été évaluée par
comparer les génotypes prédits aux génotypes des enfants nés. Une moyenne de 5,8 millions de sites dans les embryons, allant de 5,4 à 6,4 millions de variants, a été prédite. La précision de la prédiction était de 96,3 à 98,4 % dans les biopsies d’embryons au troisième jour et de 98,0 à 98,9 % dans les biopsies d’embryons au cinquième jour par rapport à l’enfant né.
Dans quatre couples, le séquençage à lecture longue lié à l’enzyme Transposase (TELL-Seq) a été effectué pour la préparation de la bibliothèque. Cela a capturé les variantes rares augmentant le nombre et la précision des prédictions de variantes rares dans chaque famille.
une, Cette étude de recherche a impliqué la reconstruction de 110 génomes d’embryons de 10 couples et la comparaison avec la séquence du génome de l’enfant né. Douze modèles PRS ont été calculés à partir des échantillons d’enfants nés et des 10 embryons reconstruits correspondants et comparés pour la concordance. b, WGR implique le séquençage du génome entier (WGS) des parents potentiels et le génotypage par microréseau de polymorphisme mononucléotidique (SNP) des embryons frères et sœurs. Les mesures d’allèles à chaque SNP sont codées par couleur en fonction de l’haplotype parental d’origine illustré dans une. Une combinaison de techniques moléculaires et statistiques / basées sur la population met en phase les chromosomes des parents pour déduire les emplacements de la recombinaison méiotique pour chaque embryon et corriger les erreurs introduites dans le processus de test des biopsies d’embryons à cellule unique ou à quelques cellules. Les génomes entiers d’embryons reconstruits sont utilisés pour prédire le risque de maladie commun en calculant les PRS et en déduisant l’hérédité de variants rares ayant un impact élevé sur le risque de maladie. c, Les performances en comparant les génotypes de WGR avec l’ADN de l’enfant né montrent des précisions de génotype allant de 99,0 % à 99,4 % sur les sites utilisés dans la prédiction polygénique chez les embryons au jour 5 et de 97,2 % à 99,1 % chez les embryons au jour 3. Le cas 1 ne comprend que des embryons au jour 3 et le cas 2 comprend à la fois des embryons au jour 3 et au jour 5. Tous les autres cas incluaient uniquement des embryons au jour 5. Les statistiques sont subdivisées par génotype (hétérozygote ou homozygote) chez l’enfant né.
Score de risque polygénique
La reconstruction du génome entier a permis de prédire les variants dans les génomes de l’embryon. Pour prédire le risque de maladie commun en combinant les variants, des scores de risque polygénique ont été calculés à l’aide des génomes embryonnaires.
Pour chaque embryon, les scores de risque ont été calculés pour un ensemble de modèles polygéniques publiés et ont ensuite été validés et calibrés dans la UK Biobank (UKB) sur une base spécifique à la population. La précision du génotype sur les sites pertinents pour la notation du risque polygénique était de 97,2 à 99,1 % dans les cas des biopsies d’embryons au troisième jour et de 99,0 à 99,4 % dans les cas des biopsies d’embryons au cinquième jour par rapport aux positions à haute confiance des séquences du génome entier du né. enfants.
Les scores de risque polygénique de chaque embryon ont été normalisés et convertis en probabilités prédites de maladie à l’aide d’un modèle de régression logistique statistique. Il y avait une forte corrélation entre les scores de risque polygénique calculés à partir de biopsies d’embryons et ceux calculés à partir d’échantillons d’enfants nés. La variabilité du risque de maladie polygénique chez les embryons a été observée dans différentes familles et dans les embryons de frères et sœurs au sein des familles.
Identification des variantes rares
La combinaison de variantes rares avec des scores de risque polygénique a amplifié les différences prédites entre les embryons de frères et sœurs. Dans un couple avec un pathogène BRCA1 variante, le risque génétique prédit de cancer du sein variait de 15 fois d’un embryon à l’autre.
Utiliser une variante rare BRCA1 ou le score de risque polygénique seul, le risque génétique prédit de cancer du sein variait de 4,5 à 3 fois d’un embryon à l’autre. Les tests génétiques préimplantatoires pour le cancer du sein sont plus bénéfiques lorsque les parents sont porteurs d’une variante pathogène.
Un couple a été découvert par hasard portant un APC allèle de risque, un gène établi du cancer du côlon. On prévoyait qu’un embryon sur trois de ce couple hébergerait le APC allèle à risque.
Fait important, le BRCA1 et APC les variantes rares identifiées dans cette étude auraient été manquées par les méthodes actuelles.
Directions futures
L’approche utilisée dans la présente étude se limite aux variations génétiques héréditaires et, par conséquent, exclut les nouvelles variations qui peuvent survenir après la conception. Bien que ces nouvelles variations soient rares, elles représentent une part importante des troubles neurodéveloppementaux précoces comme l’autisme et la déficience intellectuelle.
Par conséquent, il est important de détecter ces variations, ce qui sera possible avec le séquençage ultra-profond des biopsies d’embryons. Ainsi, l’approche décrite ici fournit de meilleures prédictions au jour cinq embryons plutôt qu’au jour trois embryons.
Les scores de risque calculés dans cette étude sont valables dans les populations européennes car les données de recherche en génétique humaine sont disponibles pour les personnes d’ascendance européenne. Pour les populations non européennes, les prévisions peuvent ne pas être exactes.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer l’applicabilité de cette approche en milieu clinique, car ces résultats peuvent ne pas être généralisables à in vitro embryons fécondés de frères et sœurs. Ainsi, il existe un risque que la précision de la prédiction soit inférieure dans les contextes cliniques.
Les études sur les embryons humains soulèvent plusieurs considérations éthiques. L’utilisation d’informations polygéniques pour la prise de décision prénatale nécessitera d’autres considérations éthiques et pratiques. Dans une enquête menée aux États-Unis, 68 % des 1 457 participants croyaient qu’il était raisonnable d’utiliser le dépistage des embryons pour le SRP.
Une proportion de participants à cette étude ont été référés pour effectuer PGT-A pour le dépistage de l’aneuploïdie. Le PGT-A fait débat pour son efficacité clinique. L’étude actuelle ne traite pas de l’exactitude des prédictions dans les embryons mosaïques ou aneuploïdes.
conclusion
L’étude actuelle ouvre une voie pour discuter de l’utilité clinique et de la pratique des tests génétiques préimplantatoires basés sur le génome.
Avec l’avènement d’une technologie de séquençage rentable et une meilleure compréhension des scores de risque, cette approche peut fournir des prévisions de risque fiables aux couples qui subissent une FIV, en particulier ceux qui ont des antécédents personnels ou familiaux de maladies courantes.
