由染色体异常和单基因变异引发的遗传疾病，不仅影响正常生活，还给家庭和社会造成巨大负担。如染色体平衡易位导致女性反复流产和胎儿畸形，父母若携带平衡易位，妊娠失败风险达50%，子女出现染色体不平衡重排的风险为20%。单基因疾病如地中海贫血，在全球范围内发病率较高。

传统的胚胎植入前遗传学检测（Preimplantation Genetic Testing，PGT），多基于全面的家系遗传数据进行单倍型连锁分析，家系信息不完整或新发突变时则会受限。第三代测序（Third-Generation Sequencing，TGS）虽有优势，但高昂成本使其在临床中无法广泛应用。在生殖医学领域，遗传疾病的精准预防至关重要，因此，亟需一种经济、高效且精准的PGT检测技术。

 

为解决这些问题，中山大学附属第六医院生殖医学中心和江苏亿康基因科技有限公司联合开发了一种基于自适应采样的靶向纳米孔测序（Adaptive Sampling-based Targeted Nanopore Sequencing，ASTN-seq）技术，研究成果以题为“Cost-effective and Flexible Preimplantation Genetic Testing (PGT) Using Adaptive Sampling-based Targeted Nanopore Sequencing (ASTN-seq)”于2025年1月发表在预印本medRxiv上。其中Blue Pippin用于筛选符合要求的DNA长片段，进而纳米孔（Nanopore）靶向测序特定区域（Region of Interest， ROI），降低成本的同时保持高覆盖率。Blue Pippin独特的DNA/核酸片段筛选功能（用于取代手工切胶回收和磁珠纯化回收DNA／核酸片段），精准选择回收合适长度的DNA片段进行测序文库的制备，有效去除杂质和不合适的片段，提高文库构建质量及测序结果的的准确性和可靠性。

 

研究人员对源自8对夫妇的外周血DNA进行ASTN-seq，并评估了测序数据的质量，重点关注富集效率、测序深度、N50和富集倍数。在图 1A 中，柱形图描绘了 ROI 中测序的碱基数量和每个样品中碱基总数，富集效率的平均值和中位数分别为 6.96% 和 6.69%。图 1B显示了ASTN-seq ROI的测序深度，并将其与相同数据输出的 WGS 测序深度进行了比较。ASTN-seq ROI的平均值和中位数测序深度分别为 26.34× 和 25.33×，而WGS ROI 则分别为 3.26× 和 2.99×。图 1C显示了每个样本在 ROI 中 ASTN-seq N50 的汇总数据。此外，富集倍数被定义为 ROI 中的测序深度与非目标区域的测序深度的比率，如图 1D 所示，ASTN-seq 获得的每个样本富集倍数的平均值和中位值分别为10.28和8.90，远高于 WGS 的理论值1。

 

图1 ASTN-seq数据结果（A）富集效率，（B）测序深度，（C）N50值，（D）富集倍数，其中，个体都被标记为 “性别 - 家庭号码”，例如，家庭1中男性和女性分别被标记为 “M-1”的 “F-1”

在个体分析中， Blue Pippin大片段DNA／核酸回收助力ASTN-seq成功检测出各种突变，包括点突变、大片段缺失和易位等。以Family 1的F-1为例，通过Blue Pippin筛选处理的样品进行测序分析，成功确定了平衡易位断点以及与地中海贫血相关的突变。

在胚胎检测方面，研究人员利用Blue Pippin处理后的样本进行ASTN-seq，分析胚胎的拷贝数变异（CNV）和单倍型连锁。结果显示，该技术体系的检测结果与二代测序（NGS）结果高度一致，保证了准确性和可靠性。例如在Family 1中，对E1-1-1和E1-1-2胚胎的分析，ASTN-seq检测结果与NGS相符，且经过了Sanger测序（一代测序）再次验证。

此外，在胚胎移植和产前诊断环节，Blue Pippin联用ASTN-seq同样有效，即成功进行胚胎移植的Family 1、Family 3和Family 5中，后续的产前诊断结果与基于NGS和ASTN-seq的PGT结果一致 。

Blue Pippin全自动切胶回收仪在ASTN-seq的PGT研究中发挥了不可或缺的作用，为遗传疾病的检测和预防提供了更精准、高效的解决方案。随着技术的不断发展和完善，Blue Pippin有望在生殖医学领域得到更广泛的应用，帮助更多家庭预防遗传疾病，实现健康生育。

 

环亚生物科技有限公司作为美国Sage Science公司的全自动核酸电泳分析回收系列产品在中国区的独家代理商，自2011年以来将Sage Science的产品线引入国内，一直为国内用户提供专业的全自动核酸片段回收系统的安装测试、应用培训，技术支持与售后维护工作，赢得客户的一致好评与信任。对于三代测序（纳米孔测序、HiFi单分子测序等），Pippin系列全自动DNA/核酸片段筛选（片筛/片选）仪通过脉冲场电泳原理，可以精准的去除短片段，提高测序N50读长，有效解决了长片段／大片段DNA靶向测序回收难的问题；Pippin Pulse脉冲场电泳仪为长片段／大片段DNA质控提供更高性价比得解决方案。

对于二代测序（NGS）等短片段DNA应用，相较于手工切胶回收和磁珠纯化回收DNA片段，Pippin系列产品可以全自动的精准控制DNA筛选起点bp和终点bp，彻底去除非目的片段（如引物二聚体、非特异PCR扩增片段、酶切后的杂带DNA等），在cfDNA／ctDNA回收（循环血游离DNA／循环血肿瘤DNA）、小RNA/small RNA文库回收、16S文库微生物测序回收、微量DNA／核酸回收等方向具有重要作用。

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https://doi.org/10.1101/2025.01.03.24319826

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