Prospektive Studie zur Bewertung der medizinischen Leistung von optischer Kartierung und Long-Read-Sequenzierung bei der Erkennung numerischer und struktureller Chromosomenanomalien. CHROMosomen-Mapping und -Sequenzierung (CHROMAPS) (CHROMAPS)

Chromosomenaberrationen werden bei bis zu 1 % der Allgemeinbevölkerung gefunden. Strukturelle Aberrationen, entweder balanciert (3,6 ‰) oder unbalanciert (0,9 ‰), machen ein Drittel davon aus. Die meisten (aber nicht alle) unausgewogenen Anomalien sind mit einem relevanten Phänotyp verbunden, während die meisten (aber nicht alle) ausgewogenen Umlagerungen außer möglichen Fortpflanzungsstörungen keine Auswirkungen auf den Phänotyp haben. Tatsächlich ist die Prävalenz der letzteren unter unfruchtbaren Personen zehnmal höher als in der fruchtbaren Bevölkerung. Darüber hinaus können 6% - 27% scheinbar ausgeglichener Umlagerungen durch verschiedene Mechanismen zu Entwicklungsstörungen führen.

Erstklassige Chromosomenanalysemethoden, Karyotyp und chromosomale Microarray-Analyse (CMA), werden entweder durch eine niedrige Auflösung (Karyotyp) oder durch ihre Unfähigkeit, ausgewogene Umlagerungen (CMA) zu erkennen, behindert. Aufgrund der hohen Prävalenz von Aneuploidien (hauptsächlich Geschlechtschromosomen-Aneuploidien, z. B. 45,X oder 47,XXY) oder ausgewogener struktureller Anomalien ist die Karyotypisierung jedoch nach wie vor der Goldstandard für die Analyse bei Reproduktionsstörungen (RD) und wiederholten Fehlgeburten.

Laut einer französischen nationalen jährlichen Umfrage, die von der Agence de la Biomedecine durchgeführt wird, beträgt die diagnostische Ausbeute ~5%-10% für die Karyotypisierung bei RD und ~15-20% für CMA bei ID/MCA. Daher bleiben viele Patienten nach diesen Studien der ersten Stufe ohne eine molekulare Diagnose ihres Zustands. Es hat sich gezeigt, dass die Sequenzierung des gesamten Exoms und jetzt die Sequenzierung des gesamten Genoms die diagnostische Ausbeute bei ID-Patienten auf bis zu 50-60 % steigern kann. Aktuelle Short-Read-Sequenzierungsmethoden liefern jedoch keine robusten Daten für die Erkennung struktureller Variationen (SV), da bioinformatische Tools aufgrund des hohen Anteils homologer Sequenzen an SV-Bruchpunkten nicht in der Lage sind, die Sequenzen korrekt abzubilden. Neue aufkommende Methoden, die auf langen DNA-Fragmenten basieren, sind jetzt verfügbar und können eine Möglichkeit bieten, die derzeitigen Einschränkungen zu umgehen: Long-Read-Sequenzierung (lrNGS) und optische Genomkartierung (OGM) :

OGM wurde von Bionano Genomics entwickelt und kombiniert mikrofluidische und hochauflösende Mikroskopie, um eine Abbildung von langen DNA-Molekülen mit hohem Molekulargewicht (bis zu mehr als 1 MB) zu ermöglichen, die mit spezifischen Sequenz-Tags markiert sind. Aus diesen Bildern kann eine De-novo-Assemblierung des Genoms eines beliebigen Patienten durchgeführt und mit einer Referenzgenomkarte verglichen werden, um alle Arten von strukturellen Umlagerungen mit einer 100- bis 1000-mal höheren Auflösung als bei der Karyotypisierung aufzudecken. Eine zweite Pipeline basierend auf der Abdeckung in jeder Region ermöglicht die Erkennung großer CNVs und Aneuploidien.

lrNGS von langen DNA-Fragmenten (mehrere kb) reduziert Probleme beim Aufbau von Short-Read-Sequenzierungen aufgrund von repetitiven Sequenzen und ermöglicht den Nachweis aller Mutationen, von SNVs über SVs bis hin zu CNVs. Aufgrund der großen Größe der Fragment-Inserts werden beim SV-Calling weniger falsch positive Ergebnisse erwartet als bei der Short-Read- oder Linked-Read-Sequenzierung. Obwohl sich die Bioinformatik-Pipelines verbessern, bleibt die prospektive Erkennung großer SV/SNV mit einer sehr hohen Rate falsch positiver und falsch negativer Ergebnisse eine Herausforderung. Darüber hinaus wurde keine Studie durchgeführt, um prospektiv die Machbarkeit und medizinische Effizienz der Verwendung der Long-Read-Sequenzierung als All-in-One-Test der ersten Stufe für die SV- und CNV-Identifizierung zu testen.

Hauptziel Das Hauptziel dieser prospektiven Studie ist es, die Diagnoserate von OGM (Bionano®) und lrNGS (Nanopore®) mit der von Standard-of-Care-Technologien, z. Karyotypisierung bei Patienten mit Reproduktionsstörungen (primäre Amenorrhoe, vorzeitige Ovarialinsuffizienz, schwere Oligozoospermie, Azoospermie) oder CMA bei Entwicklungsstörungen (ID/MCA).

Sekundäre Ziele Verfeinerung der Daten zur Inzidenz und Art von Chromosomenaberrationen in den verschiedenen klinischen Kategorien von Patienten Beurteilung der Grenzen von Bionano® und Nanopore® Beurteilung der Auswirkungen einer verbesserten Erkennung subchromosomaler Anomalien durch Bionano® oder Nanopore® auf die medizinische Versorgung der patient Vergleichen Sie die Kosteneffektivität beider Ansätze

Studientyp Dies ist eine nationale multizentrische prospektive Kohortenstudie, an der 11 in Frankreich zertifizierte konstitutionelle zytogenetische Zentren beteiligt sind. Den gleichen Patienten wird eine genomweite Analyse unter Verwendung von Standardtechniken (Karyotypisierung oder CMA je nach Überweisungsgrund) und zwei neue genomweite Analysemethoden, OGM (Bionano®) und lrNGS (Nanopore®), angeboten.