أطلس PGT-mt

الفصل 2 · أساسيات PGT-mt

تغاير البلازمية وتأثير العتبة

يتوقف قياس تغاير البلازمية على النسيج ووقت أخذ العينة وطريقة التحليل. والعلاقة بين مستواه والنتيجة السريرية غير خطية وتختلف بحسب المتغير.

مستوى القراءة

الأساسيات

ما الذي يُقاس تحديدًا؟

مستوى تغاير البلازمية هو النسبة المئوية لجزيئات mtDNA الحاملة لمتغير عند موضع معين، في عينة معينة، وبطريقة معينة. وجميع هذه المحددات مهمة. فقد تختلف قيم الدم والبول وخلايا باطن الخد والعضلات لدى الشخص نفسه (Stewart وChinnery، 2015; Burr وChinnery، 2024)، وقد تعطي الطرق المختلفة نتائج مختلفة للنسيج نفسه (Treff وآخرون، 2012; Mitalipov وآخرون، 2014).

أنسجة مختلفة ومستويات مختلفة

عند انقسام الخلية، تتوزع جزيئات mtDNA بصورة غير متساوية بين الخلايا البنوية، وقد تختلف أنواع الخلايا في الانتقاء لصالحها أو ضدها. لذلك قد تتباعد مستويات الأنسجة مع الزمن؛ وهذا الانفصال الجسدي. في m.3243A>G، ينخفض المستوى في خلايا الدم أسيًا مع العمر، خلافًا للعضلات الهيكلية مثلًا (Burr وChinnery، 2024). ولا يحدد مستوى دم الأم مستوى بويضاتها.

تأثير العتبة

عند المستويات المنخفضة، تستطيع النسخ الخالية من المتغير الممرض غالبًا دعم وظيفة كافية تمنع خللًا كيميائيًا حيويًا قابلًا للقياس. ومع زيادة النسبة الحاملة، قد يظهر الخلل بعد تجاوز عتبة؛ فالعلاقة بين التغاير والوظيفة غير خطية (Rossignol وآخرون، 2003). هذا هو تأثير العتبة. وتعتمد العتبة على المتغير والنسيج والمعقد التنفسي وعدد نسخ mtDNA والخلفية النووية (Rossignol وآخرون، 2003; Burr وChinnery، 2024). يوضح الرسم أدناه الفكرة دون قيم فعلية.

ثلاثة مستويات للأثر

جزيئي
نسبة mtDNA الحامل لطفرة معينة في العينة المدروسة.
كيميائي حيوي
نشاط المعقدات التنفسية وتخليق ATP في الخلايا أو الأنسجة.
سريري
الأعراض وشدتها وعمر ظهورها.

لا تربط هذه المستويات علاقة بسيطة واحدًا لواحد. فقد يقترن المستوى نفسه في الدم بدرجات مختلفة من شدة المرض؛ إذ المهم سريريًا الحمل في الأنسجة المصابة، كالدماغ والعضلات والقلب والشبكية، التي لا تتاح عادةً للفحص (Gorman وآخرون، 2016; Burr وChinnery، 2024).

لا يوجد مستوى آمن عام

تجيب الأرقام الواردة في أدبيات PGT-mt، مثل 18% و30%، عن أسئلة مختلفة وتأتي من بيانات مختلفة (Hellebrekers وآخرون، 2012; Hyslop وآخرون، 2025). لا يضمن أي منها طفلًا معافى ولا ينطبق تلقائيًا على جميع المتغيرات. يناقش الفصل 6 هذه النقاط المرجعية بالتفصيل.

تُختار عتبة تغاير البلازمية لاختيار جنين للنقل ويُبرر استخدامها لمتغير معين؛ ولا تُطبق بوصفها معيارًا ثابتًا.

المستوى المتقدم

التعريف الرياضي وآثار القياس المصطنعة

مستوى تغاير البلازمية h = n(المتغير الممرض) / [n(المتغير الممرض) + n(النمط البري)] عند موضع محدد في mtDNA المستخرج من العينة. يصف تجمع جزيئات العينة، ولا يمكن منه إعادة بناء مستوى كل خلية منفردة. يمر إنتاج النتيجة بمراحل: اختيار الخلايا وتفكيكها لتحرير محتواها وتضخيم الجينوم الكامل عند الحاجة، ثم تضخيم منطقة المتغير والكشف والمعايرة. وقد تدخل كل مرحلة تحيزًا (Mavraki وآخرون، 2023; Spath وآخرون، 2021).

الانفصال الجسدي وتفاوت الأنسجة

لا يرتبط تضاعف mtDNA بدورة الخلية، ويتوزع عند الانقسام عشوائيًا بين الخلايا البنوية. لذلك قد ترتفع نسبة mtDNA الطافر أو تنخفض عبر الأجيال الخلوية التالية (Chinnery وآخرون، 2000; Stewart وChinnery، 2015; Mavraki وآخرون، 2023). ويضاف انتقاء خاص بنوع الخلية؛ فتختلف الأنسجة سريعة التجدد عن الخلايا التي توقفت عن الانقسام، ما يساعد في تفسير اختصاص المرض بنسيج معين (Burr وChinnery، 2024). ينخفض تغاير m.3243A>G في الدم أسيًا مع العمر دون العضلات الهيكلية (Burr وChinnery، 2024). وقد تنشأ الفسيفسائية باكرًا؛ فقد ثبت اختلاف mtDNA بين قسيمات أرومية منفردة لبعض المتغيرات منذ اليوم 3، وقد يستمر التنوع لاحقًا (Mertens وآخرون، 2022).

عتبات خاصة بالنسيج والكيمياء الحيوية والمتغير

أظهر Rossignol وزملاؤه اختلاف العتبة الكيميائية الحيوية بين المعقدات التنفسية والأنسجة، واعتماد الوظيفة غير الخطي على نسبة mtDNA الطافر (Rossignol وآخرون، 2003). والقيم الشائعة 60–80% مجال عام في المراجعات (Xie وآخرون، 2026) يصف علاقة التغاير بالوظيفة في نسيج معين، وليس معيارًا لاختيار الأجنة.

تظهر خصوصية المتغير سريريًا أيضًا. باستخدام بيانات 137 شجرة نسب، حسب Hellebrekers وزملاؤه أن مستوى طفرة عضليًا لا يتجاوز 18% يقابل احتمالًا لا يقل عن 95% للبقاء دون إصابة؛ وكان الاحتمال أقل بدرجة دالة لـ m.3243A>G (p < 0.001) (Hellebrekers وآخرون، 2012). وقدّر Ji وزملاؤه عتبات ظهور الأعراض لكل متغير على حدة (Ji وآخرون، 2023). في الخط الجنسي، قد تعطي الطفرات أعدادًا مختلفة من الأجنة المناسبة؛ فلم توجد لدى حاملات m.3243A>G بويضات أو أجنة بأحمال مرتفعة جدًا، بينما غلبت القيم الطرفية في m.8993T>G، وكانت مستويات النسل في بيانات الأنساب أعلى من مستويات الأم أكثر تواترًا (Otten وآخرون، 2018).

طرق القياس والخطأ التحليلي

يُقاس تغاير البلازمية بتفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) مع تحليل التقييد، والتسلسل البيروفوسفاتي، وPCR الكمي الخاص بالأليل (ARMS-qPCR)، وPCR الرقمي بالقطيرات (ddPCR)، وتسلسل المناطق المستهدفة أو الجينوم الكامل (Rubens وآخرون، 2025; Mizuguchi وآخرون، 2025; Mitalipov وآخرون، 2014; Tytgat وآخرون، 2021; Spath وآخرون، 2021; Janssen وآخرون، 2024). تختلف الطرق في حد الكشف والخطية عبر 0–100% وقابلية التكرار والتأثر بتحيز التضخيم. ويُثبت أداؤها بالتحقق من الصلاحية في مختبر معين، لا باسم التقنية (Mavraki وآخرون، 2023).

قد يقارب الخطأ التحليلي حجم الفروق المراد تفسيرها. أبلغ Tajima وزملاؤه عن خطأ من −5 إلى +6 نقاط مئوية لطريقتهم (Tajima وآخرون، 2007). في حالة توضيحية لـ m.3243A>G، نُقلت كيسة أريمية بمستوى 12%؛ وكان المستوى بخلايا خد الطفل 15% بعمر شهر واحد. أبلغ مختبر تجاري عن أقل من 10% بالدم بعمر 5 و12 شهرًا؛ وأعطت إعادة التحليل بـ ARMS-qPCR بعمر 6 أسابيع و18 شهرًا 47% و46% في الدم و52% و42% في البول (Treff وآخرون، 2012; Mitalipov وآخرون، 2014). وردت البيانات في رد Mitalipov وزملائه على Steffann وزملائه (Mitalipov وآخرون، 2014; Steffann وآخرون، 2014). أُخذت العينات بأعمار وفُحصت بطرق مختلفة، فلا يمكن نسبة الاختلاف للطريقة وحدها.

تُفسر نتيجة تغاير البلازمية ضمن سياق العينة والطريقة وحد الكشف. وتعتمد العتبة على المتغير والنسيج والسؤال الذي يجيب عنه الرقم.

رسوم ونماذج

رسم توضيحي

تأثير العتبة

العتبةالعتبةمتغير / نسيج أمتغير / نسيج ب0100مستوى تغاير البلازمية، %وظيفة السلسلة التنفسية
العلاقة بين تغاير البلازمية والوظيفة غير خطية. عند انخفاض نسبة mtDNA الطافر، تعوض نسخ النمط البري الخلل؛ وفوق العتبة تتراجع الوظيفة بشدة. تختلف العتبة بين المتغيرات والأنسجة ومعقدات التنفس (Rossignol وآخرون، 2003). لا تمثل هذه المنحنيات التخطيطية قياسات فعلية.

من المفاهيم إلى بيانات الأطلس

  • داخل الجنين الواحد →

    توافق المستويات بين عينات الجنين الواحد. الشريط الرمادي ±5 نقاط مئوية دليل توضيحي وليس تقديرًا متحققًا لعدم اليقين التحليلي.

  • الجنين قبل الغرس وخلال الحمل والطفل →

    مقارنة مستوى الجنين قبل الغرس بمستويات أنسجته خلال الحمل أو بعد الولادة، وأثر نوع العينة والعمر والطريقة.

  • الطرق والقيود →

    كيفية تعامل الأطلس مع حدود الكشف والمجالات والقيم المستخرجة رقميًا من الرسوم.

مراجع الفصل (21)

جرت مطابقة جميع معرّفات DOI بسجلات PubMed؛ وتُذكر الاستثناءات في مواضعها.

  1. Stewart JB, Chinnery PF (2015). The dynamics of mitochondrial DNA heteroplasmy: implications for human health and disease. Nat Rev Genet 16:530–542. doi:10.1038/nrg3966 · PMID 26281784
  2. Burr SP, Chinnery PF (2024). Origins of tissue and cell-type specificity in mitochondrial DNA (mtDNA) disease. Hum Mol Genet 33(R1):R3–R11. doi:10.1093/hmg/ddae059 · PMID 38779777
  3. Treff NR, Campos J, Tao X, et al. (2012). Blastocyst preimplantation genetic diagnosis (PGD) of a mitochondrial DNA disorder. Fertil Steril 98:1236–1240. doi:10.1016/j.fertnstert.2012.07.1119 · PMID 22921075
  4. Mitalipov S, Amato P, Parry S, Falk MJ (2014). Limitations of preimplantation genetic diagnosis for mitochondrial DNA diseases. Cell Rep 7:935–937. doi:10.1016/j.celrep.2014.05.004 · PMID 24856294
  5. Rossignol R, Faustin B, Rocher C, et al. (2003). Mitochondrial threshold effects. Biochem J 370:751–762. doi:10.1042/BJ20021594 · PMID 12467494
  6. Gorman GS, Chinnery PF, DiMauro S, et al. (2016). Mitochondrial diseases. Nat Rev Dis Primers 2:16080. doi:10.1038/nrdp.2016.80 · PMID 27775730
  7. Hellebrekers DMEI, Wolfe R, Hendrickx ATM, et al. (2012). PGD and heteroplasmic mitochondrial DNA point mutations: a systematic review estimating the chance of healthy offspring. Hum Reprod Update 18:341–349. doi:10.1093/humupd/dms008 · PMID 22456975
  8. Hyslop LA, Blakely EL, Aushev M, et al. (2025). Mitochondrial donation and preimplantation genetic testing for mtDNA disease. N Engl J Med 393:438–449. doi:10.1056/NEJMoa2415539 · PMID 40673696
  9. Mavraki E, Labrum R, Sergeant K, et al. (2023). Genetic testing for mitochondrial disease: the United Kingdom best practice guidelines. Eur J Hum Genet 31:148–163. doi:10.1038/s41431-022-01249-w · PMID 36513735
  10. Spath K, Babariya D, Konstantinidis M, et al. (2021). Clinical application of sequencing-based methods for parallel preimplantation genetic testing for mitochondrial DNA disease and aneuploidy. Fertil Steril 115:1521–1532. doi:10.1016/j.fertnstert.2021.01.026 · PMID 33745725
  11. Chinnery PF, Thorburn DR, Samuels DC, et al. (2000). The inheritance of mitochondrial DNA heteroplasmy: random drift, selection or both?. Trends Genet 16:500–505. doi:10.1016/S0168-9525(00)02120-X · PMID 11074292
  12. Mertens J, Regin M, De Munck N, et al. (2022). Mitochondrial DNA variants segregate during human preimplantation development into genetically different cell lineages that are maintained postnatally. Hum Mol Genet 31:3629–3642. doi:10.1093/hmg/ddac059 · PMID 35285472
  13. Xie Q, Walker HE, Minczuk M, Chiaratti MR, Chinnery PF (2026). Inheritance and selection of the mitochondrial genome. Nat Rev Genet (online ahead of print). doi:10.1038/s41576-026-01019-0 · PMID 42834120
  14. Ji D, Zhang N, Zou W, et al. (2023). Modeling-based prediction tools for preimplantation genetic testing of mitochondrial DNA diseases: estimating symptomatic thresholds, risk, and chance of success. J Assist Reprod Genet 40:2185–2196. doi:10.1007/s10815-023-02880-2 · PMID 37439868
  15. Otten ABC, Sallevelt SCEH, Carling PJ, et al. (2018). Mutation-specific effects in germline transmission of pathogenic mtDNA variants. Hum Reprod 33:1331–1341. doi:10.1093/humrep/dey114 · PMID 29850888
  16. Rubens P, Mayeur A, Chatzovoulou K, et al. (2025). Profiling mitochondrial DNA variant segregation during human preimplantation development: a prerequisite to preimplantation genetic testing for mitochondrial DNA-related disorders. Hum Reprod 40:956–961. doi:10.1093/humrep/deaf050 · PMID 40174913
  17. Mizuguchi Y, Sueoka K, Sato S, Tanaka M (2025). Successful birth after preimplantation genetic testing for rare mitochondrial DNA mutation m.10197G>A. Hum Genome Var 12:7. doi:10.1038/s41439-025-00311-5 · PMID 40164591
  18. Tytgat O, Tang MX, van Snippenberg W, et al. (2021). Digital polymerase chain reaction for assessment of mutant mitochondrial carry-over after nuclear transfer for in vitro fertilization. Clin Chem 67:968–976. doi:10.1093/clinchem/hvab021 · PMID 33822904
  19. Janssen AEJ, Koeck RM, Essers R, et al. (2024). Clinical-grade whole genome sequencing-based haplarithmisis enables all forms of preimplantation genetic testing. Nat Commun 15:7164. doi:10.1038/s41467-024-51508-1 · PMID 39223156
  20. Tajima H, Sueoka K, Moon SY, et al. (2007). The development of novel quantification assay for mitochondrial DNA heteroplasmy aimed at preimplantation genetic diagnosis of Leigh encephalopathy. J Assist Reprod Genet 24:227–232. doi:10.1007/s10815-007-9114-0 · PMID 17342424
  21. Steffann J, Gigarel N, Samuels DC, et al. (2014). Data from artificial models of mitochondrial DNA disorders are not always applicable to humans. Cell Rep 7:933–934. doi:10.1016/j.celrep.2014.05.005 · PMID 24856293

قائمة المراجع →