text size

The use of cell-free nucleic acids in maternal plasma for non-invasive prenatal diagnosis of monogenic diseases, placental insufficiency-related complications and Down syndrome

Notice: I hereby declare that I am aware that the information acquired from theses published by Charles University may not be used for commercial purposes or may not be published for educational, scientific or other creative activities as activities of person other than the author.
Title:
The use of cell-free nucleic acids in maternal plasma for non-invasive prenatal diagnosis of monogenic diseases, placental insufficiency-related complications and Down syndrome
Title (in czech):
Využitie extracelulárnych nukleových kyselín na neinvazívnu prenatálnu diagnostiku monogénne dedičných porúch, komplikácií tehotenstva asociovaných s placentárnou insuficienciou a Downovho syndrómu
Type:
Diploma thesis
Author:
Mgr. Lenka Veselovská
Supervisor:
prof. RNDr. Ilona Hromadníková, Ph.D.
Opponent:
RNDr. Michaela Schierová, Ph.D.
Thesis Id:
81553
Faculty:
Faculty of Science (PřF)
Department:
Department of Genetics and Microbiology (31-140)
Study programm:
Biology (N1501)
Study branch:
Genetics, Molecular Biology and Virology (NGEMOVI)
Degree granted:
Mgr.
Defence date:
30/05/2011
Defence result:
Excellent
Language:
English
Keywords (in czech):
neinvazívna prenatálna diagnostika, extracelulárne nukleové kyseliny, materská plazma, tuberózna skleróza, placentárna insuficiencia, Downov syndróm
Keywords:
non-invasive prenatal diagnosis, cell-free nucleic acids, maternal plasma, microRNAs, tuberous sclerosis, placental insufficiency, Down syndrome
Abstract (in czech):
Abstrakt Od objavu extracelulárnej fetálnej DNA v periférnej krvi tehotných žien sú extracelulárne nukleové kyseliny skúmané vo vzťahu k neinvazívnej prenatálnej diagnostike rôznych fetálnych vlastností a porúch, a tiež komplikácií v tehotenstve. Neinvazívna prenatálna diagnostika monogénne dedičných porúch reprezentovaných TSC1-viazanou tuberóznou sklerózou je teoreticky možná prostredníctvom detekcie paternálne zdedenej mutovanej alely medzi materskými alelami v krvnej plazme. Spoľahlivosť detekcie mutovanej alely môže byť zvýšená simultánnou analýzou haplotypu viazaného s mutovanou alelou alebo detekciou univerzálneho fetálneho markeru. Žiadna z troch metód (alelovo-špecifická PCR v reálnom čase, SNaPshot minisekvenovanie a kvantitatívna fluorescenčná PCR) testovaných s použitím umelo vytvorených zmesí vzoriek a vzoriek materskej plazmy nebola dostatočne spoľahlivá a presná v detekcii minoritnej alely odlišnej v bodovej mutácii, jednonukleotidovom polymorfizme alebo v mikrosatelite v géne TSC1 alebo v jeho okolí. Vytvorili sme model predikcie podielu párov informatívnych pre panel jednonukleotidových polymorfizmov, ktorý môže byť aplikovaný pre akúkoľvek monogénne dedičnú poruchu. Nepodarilo sa nám nájsť funkčný fetálny marker s využitím rozdielnej metylácie promótorov génov RASSF1A, HLCS a OLIG2 v materskom a fetálnom genóme. MicroRNA placentárneho pôvodu uvoľnené do plazmy môžu slúžiť ako biomarkery placentárnej insuficiencie. Ukázali sme, že hoci sa hladina testovaných microRNA nelíši medzi fyziologickými a patologickými placentami a medzi vzorkami plazmy tehotných žien s nástupom preeklampsie a/alebo IUGR a zdravých kontrol bez komplikácií tehotenstva, hladina miR-520a*, miR-520h, miR-525 and miR-526a bola štatisticky významne vyššia v prvotrimestrálnych vzorkách žien, u ktorých sa neskôr vyvinula placentárna insuficiencia. V predchádzajúcich publikáciach bolo pozorované, že expresia microRNA kódovaných na chromozóme 21 je zvýšená v tkanivách pacientov s Downovým syndrómom. Ukázali sme, že relatívna kvantifikácia 4 takýchto microRNA (miR-99a, let-7c, miR-125b and miR-155) umožnila detekciu trizomických vzoriek až do ich 1%-ného podielu v umelo vytvorených zmesiach. Kľúčové slová: neinvazívna prenatálna diagnostika, extracelulárne nukleové kyseliny, materská plazma, tuberózna skleróza, placentárna insuficiencia, Downov syndróm
Abstract:
Abstract Since the discovery of cell-free fetal DNA in peripheral blood of pregnant women, cell-free nucleic acids in maternal plasma are explored in relation to non-invasive prenatal diagnosis of various fetal conditions and pregnancy complications. Non-invasive prenatal diagnosis of monogenic diseases represented by TSC1-linked tuberous sclerosis could be achieved by detection of paternally-inherited mutant allele in the pool of maternal alleles in plasma. Reliability of detection of mutant allele could be improved by simultaneous mutation haplotype analysis or detection of universal fetal marker. None of the 3 methods (allele- specific real-time PCR, SNaPshot minisequencing and quantitative fluorescent PCR) evaluated using artificial mixtures and maternal plasma samples reliably and accurately detected low-frequency allele distinguished by point mutation, SNP or microsatellite in TSC1 gene or in its close proximity. We developed a strategy for prediction of proportion of informative couples for panel of SNPs of interest that can be applied to any monogenic disease. Exploiting differential methylation of promoters of genes RASSF1A, HLCS and OLIG2 in maternal and fetal genome, we failed to establish functional fetal marker. MicroRNAs of placental origin released into plasma could serve as biomarkers of placental insufficiency. We demonstrated that although levels of tested microRNAs did not differ between physiological and pathological placentas and between plasma samples of pregnant women at onset of preeclampsia and/or IUGR and of healthy controls with uncomplicated pregnancies, levels of miR-520a*, miR-520h, miR-525 and miR-526a were significantly higher in early pregnancy samples from women that later developed placental insufficiency. Chromosome 21-derived microRNAs were previously reported to be overexpressed in tissues of patients with Down syndrome and we demonstrated that relative quantification of 4 of them (miR-99a, let-7c, miR-125b and miR-155) allowed the detection of trisomic samples up to 1% content in artificial mixtures. Key words: non-invasive prenatal diagnosis, cell-free nucleic acids, maternal plasma, microRNAs, tuberous sclerosis, placental insufficiency, Down syndrome
Documents
Download Document Author Type File size
Download Text of the thesis Mgr. Lenka Veselovská 2.36 MB
Download Abstract in czech Mgr. Lenka Veselovská 125 kB
Download Abstract in english Mgr. Lenka Veselovská 77 kB
Download Supervisor's review prof. RNDr. Ilona Hromadníková, Ph.D. 117 kB
Download Opponent's review RNDr. Michaela Schierová, Ph.D. 110 kB
Download Defence's report RNDr. Marie Kočová, CSc. 81 kB