the current applications of cell-free fetal dna in prenatal diagnosis of single-gene diseases:a review

Prenatal diagnosis of hereditary diseases has substantially altered the way medical geneticists are helping families affected by genetic disorders. however, the risk of miscarriage and fear of invasive diagnostic procedures may discourage many couples from seeking prenatal diagnosis. with the discovery of maternal plasma cell-free fetal dna, prenatal diagnosis has entered a new era of progress. cell-free dna is released during normal physiological functions as well as through the cell death programs of apoptosis and necrosis. it can be found in the plasma and other body fluids. although this method has the advantage of being noninvasive, it is still rather expensive and requires advanced hardware and comprehensive data analysis. promising implications of noninvasive prenatal diagnosis methods for the diagnosis of common trisomy disorders have paved the way for the development of more complicated assays of single-gene disorders. relative mutation dosage and relative haplotype dosage are the most widely implemented assays for noninvasive prenatal diagnosis of single-gene disorders. however, each assay has its own advantages and disadvantages. relative mutation dosage is based on the droplet digital polymerase chain reaction (pcr) technique which includes quantification features of real-time pcr assays. relative haplotype dosage is based on next-generation sequencing that includes analysis of the maternal and paternal genome followed by sequencing of maternal plasma cell-free dna. co-amplification at a lower denaturation temperature pcr is another approach that is based on forming heteroduplexes between alleles to selectively amplify paternal mutations. in this review, we have described the most common noninvasive prenatal diagnosis approaches and compared their applications in genetic disorder diagnosis with different inheritance patterns.

مروری بر کاربردهای جدید DNA آزاد جنینی در تشخیص قبل از تولد بیماری های تک ژنی

تشخیص پیش از تولد بیماری­های ارثی به طور قابل توجهی رویکرد متخصصان ژنتیک پزشکی در کمک به خانواده­های مبتلا به اختلالات ژنتیکی را تغییر داده است. با این حال، خطر سقط جنین و ترس از روش­های تشخیصی تهاجمی ممکن است بسیاری از زوج­ها را از پیگیری تشخیص قبل از تولد منصرف کند. با کشف DNA آزاد جنینی در پلاسمای مادر، تشخیص قبل از تولد وارد دوره جدیدی از پیشرفت شده است. DNA آزاد در طی روندهای فیزیولوژیکی طبیعی، از طریق آپوپتوز، مرگ سلولی برنامه­ریزی شده، و یا نکروز آزاد می شود. DNA آزاد را می­توان در پلاسما و سایر مایعات بدن یافت. اگرچه تشخیص پیش از تولد بر اساس DNA آزاد جنینی مزیت غیرتهاجمی بودن را دارد، اما هنوز نسبتاً گران است و به دستگاه­های پیشرفته و تجزیه و تحلیل جامع داده­ها نیاز دارد. نتایج امیدوارکننده روش‌های تشخیص پیش از تولد غیرتهاجمی در اختلالات کروموزومی شایع، راه را برای توسعه سنجش‌های پیچیده‌تر مانند بررسی اختلالات    تک­ژنی هموار کرده است. مقادیر نسبی جهش و مقادیر نسبی هاپلوتیپ رایج‌ترین روش‌هایی هستند که برای تشخیص غیرتهاجمی پیش از تولد اختلالات      تک­ژنی به انجام رسیده­اند. با این حال، هر آزمایش دارای مزایا و معایب خاص خود است. مقادیر نسبی جهش بر اساس روش واکنش زنجیره­ای پلیمراز (PCR) دیجیتال قطره­ای است که شامل ویژگی­های کمی سنجش زمان واقعی PCR می­شود. مقادیر نسبی هاپلوتیپ بر اساس توالی­یابی نسل جدید است که شامل تجزیه و تحلیل ژنوم مادر و پدر و به دنبال آن تعیین توالی DNA آزاد جنینی در پلاسمای مادر می­گردد. PCR تقویت همزمان در دمای دناتوراسیون پایین­تر، روش دیگری است که بر پایه تشکیل هتروداپلکس بین آلل­ها برای تقویت انتخابی جهش­های پدری کاربرد دارد. در این مقاله مروری، ما رایج‌ترین روش‌های تشخیص غیرتهاجمی پیش از تولد را شرح داده‌ و کاربردهای آن‌ها را در تشخیص اختلالات ژنتیکی با الگوهای وراثتی مختلف مقایسه کرده‌ایم.