単一の細胞シーケンスによって明らかにされたヒト胚のモザイクの地域的および発達的特徴

染色体のモザイクは、埋立的な発達前後の発達を通して一般的です。しかし、ヒト胚盤胞におけるモザイク主義の発生率と特性は不明のままです。異数性（PGT-A）の結果と胚発生の干渉前の遺伝子検査に関する染色体モザシズムの解釈に関する懸念と混乱が存在します。ここでは、栄養骨皮筋（TE）、内細胞質量（ICM）、および対応するヒト胚性幹細胞（HESC）の間の遺伝的一致を推定し、単一の細胞レベルでのヒト胚盤胞およびHESCのモザイシズムの特性を調査することを目指しました。TE細胞の単一細胞シーケンスの結果は、胚盤胞の65.71％がモザイク（35個の胚で23）であることを示し、ICMシーケンスの結果は胚盤胞の60.00％がモザイク（15個の胚で9）であることを示唆しました。対応するHESCのモザイク主義の発生率は33.33％でした（6個の胚で2）。TEのモザイク率とICMのモザイク率の間に有意な差は観察されませんでした。ただし、対応するHESCのモザイク率はTEおよびICM細胞のモザイク率よりも有意に低かったため、胚性の発達中にモザイシズムの発生率が低下する可能性があることを示唆しています。単一の細胞シーケンスでは、マルチセルDNAシーケンス（または配列分析）を使用した臨床PGT-Aで通常明らかにされていない「相補的な」コピー数変動（CNV）をいくつか見つけました。これは、臨床診療におけるPGT-Aベースのマルチセル分析の潜在的な診断リスクを示しています。この研究は、ヒト胚の発達に対するモザイク主義の特徴とかなりの影響、およびマルチ細胞生検とバルクDNAアッセイに基づくPGT-Aの臨床的リスクに関する新しい洞察を提供しました。

Chromosomal mosaicism is common throughout human pre- and post-implantation development. However, the incidence and characteristics of mosaicism in human blastocyst remain unclear. Concerns and confusions still exist regarding the interpretation of chromosomal mosaicism on preimplantation genetic testing for aneuploidy (PGT-A) results and embryo development. Here, we aimed to estimate the genetic concordance between trophectoderm (TE), inner cell mass (ICM) and the corresponding human embryonic stem cells (hESCs), and to explore the characteristics of mosaicism in human blastocyst and hESCs on a single cell level. The single cell sequencing results of TE cells indicated that 65.71% of the blastocysts were mosaic (23 in 35 embryos), while the ICM sequencing results suggested that 60.00% of the blastocysts were mosaic (9 in 15 embryos). The incidence of mosaicism for the corresponding hESCs was 33.33% (2 in 6 embryos). No significant difference was observed between the mosaic rate of TE and that of ICM. However, the mosaic rate of the corresponding hESCs was significantly lower than that of TE and ICM cells, suggesting that the incidence of mosaicism may decline during embryonic development. Upon single cell sequencing, we found several "complementary" copy number variations (CNVs) that were usually not revealed in clinical PGT-A which used multi-cell DNA sequencing (or array analysis). This indicates the potential diagnostic risk of PGT-A based multi-cell analysis routinely in clinical practice. This study provided new insights into the characteristics, and considerable influences, of mosaicism on human embryo development, as well as the clinical risks of PGT-A based on multi-cell biopsies and bulk DNA assays.