Preimplantační genetická haplotypizace v geneticky rizikových rodinách

• Thesis title in Czech: Preimplantační genetická haplotypizace v geneticky rizikových rodinách
• Thesis title in English: Preimplantation genetic haplotyping in genetically risk families
• Key words: nepřímá diagnóza, X-vázaná dědičnost, mutace jednoho genu, haplotypová analýza
• English key words: indirect diagnosis, X-linked inheritance, single gene mutation, haplotype analysis
• Academic year of topic announcement: 2007/2008
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
• Supervisor: doc. MUDr. Milan Macek, CSc.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 12.09.2011
• Date of assignment: 12.09.2011
• Confirmed by Study dept. on: 12.09.2011
• Date and time of defence: 26.06.2018 09:00
• Date of electronic submission: 11.03.2018
• Date of proceeded defence: 26.06.2018
• Opponents: prof. MUDr. Pavel Trávník, DrSc.

Preliminary scope of work

Preimplantační genetická diagnostika je reprodukční volbou pro páry, které mají riziko přenosu genetické choroby na budoucího potomka a pro ty, kteří si přejí vyhnout se emoční zátěží asociované s postižením potomka či ukončení gravidity (Ogilvie et al. 2005, Renwick et al. 2006). Klinicky je PGD aplikována na monogenní nemoci a chromozomální přestavby (Munné 2006, Shamash et al. 2011).
Defekty jednoho genu mohou být v průběhu PGD detekovány pomocí nepřímé vazebné analýzy, která odkazuje na genetickou haplotypizaci a odhad kvality embrya kvantifikací a kvalifikací různých parametrů během in vitro fertilizace (IVF), k výběru zdravého embrya před jeho implantací. Odhad kvality embrya pro predikci těhotenství je hodnocen hlavně podle morfologického skórovacího systému (Rebmann et al. 2010), ale neindikuje, co se v embryu děje geneticky.
Preimplantační genetická haplotypizace (PGH) identifikuje zdravý nebo patologický haplotyp prostřednictvím polymorfních markerů přidružených k vyšetřovanému genu spíše než k mutaci způsobující nemoc (Renwick et al. 2006). PGH vychází z rodinné anamnézy a ze srovnání haplotypů s ostatními členy rodiny (Lau et al. 2012).
Genetické testování jedné embryonální buňky (blastomery) se provádí třetí den PGD cyklu a spočívá v celogenomové amplifikaci (MDA – Multiple Displacement Amplification) s následnou fragmentační analýzou. V případě nejednoznačných výsledků získaných z blastomery může být analýza z trofoektodermu zopakována, aby embryo mohlo být transferováno pátý den cyklu.
U embryí jsme aplikovali k diagnóze defektů jednoho genu tento přístup ve 260 PGD cyklech. Většina z vyšetřovaných PGD cyklů patřila do skupiny X-vázaných chorob. Z tohoto důvodu jsme se zaměřili na tuto skupinu i kvůli specifickému způsobu dědičnosti, a protože tvoří největší skupinu (jednu pětinu) nemocí lokalizovaných na chromozomu X z našeho seznamu monogenních nemocí. Zároveň jsme poprvé provedli sekvenační analýzu jedné buňky v průběhu PGD cyklu k rozlišení patologického či zdravého haplotypu u embrya mužského pohlaví z důvodu vzniku rekombinace v oblasti MTM1 genu.

Preliminary scope of work in English

Preimplantation genetic diagnosis is a reproductive option for couples at substantial risk of conceiving a pregnancy affected with a known genetic disease, who wish to avoid the emotional burden associated with an affected child or termination of gravidity (Ogilvie et al. 2005, Renwick et al. 2006). PGD has been applied clinically for monogenic diseases and chromosomal rearrangements (Munné 2006, Shamash et al. 2011).
PGD of a single gene defect can be detected by indirect linkage analysis, which refers to genetic haplotyping and the estimation of embryo quality by qualification and quantification of various parameters within in vitro fertilisation (IVF) cycle, to select healthy embryo prior to implantation. Embryo quality for prediction of pregnancy is mainly evaluated by morphological scoring system (Rebmann et al. 2010) but it indicates nothing that happens inside embryo genetically.
Preimplantation genetic haplotyping (PGH) identifies a haplotype using polymorphic markers that associate to a target gene rather than identifying the mutation causing the disease (Renwick et al. 2006). PGH appeared from family anamnesis by comparison with the haplotypes of other family members (Lau et al. 2012).
Genetic testing is carried out from a single embryonic cell (blastomere) and demonstrated by multiple displacement amplification (MDA) and fragmentation analysis on day 3 of PGD cycle. In case of ambiguous results from the blastomere, analysis of the trophectoderm can be repeated fourth day for the healthy embryo to be transferred on day 5.
We have applied the approach to embryo diagnosis for single gene defects in 260 PGD cycles. Most of examined PGD cycles belonged to X-linked diseases. Hence, we focused on this group due to specific mode of inheritance and because it forms the largest group (one fifth) of diseases located on the X chromosome from our list of all monogenic disorders. Further, we first performed sequencing analysis of a single cell during PGD cycle of X-linked disease to indentify affected or healthy male embryo because of crossing over occurring in the area of the MTM1 gene.