Current quantitative methodologies for preimplantation genetic testing frequently misclassify meiotic aneuploidies as mosaic

Abstract

Objective

To study the biological origin of chromosomal abnormalities in embryos reported as mosaic after next-generation sequencing (NGS)-based preimplantation genetic testing for aneuploidy (PGT-A) and to assess the accuracy of current NGS-based methods in distinguishing meiotic from mitotic errors.

Design

Retrospective cohort study utilizing single-nucleotide polymorphism genotyping and karyomapping to identify meiotic aneuploidy in clinically reported mosaic embryos.

Subjects

A total of 146 embryos from 87 patients who underwent in vitro fertilization cycles with NGS-based PGT-A between 2018 and 2020 at The Evewell, London, United Kingdom.

Exposure

Embryos underwent clinical NGS-based PGT-A to identify chromosomal abnormalities. Haplotype-based methods such as single-nucleotide polymorphism-based genotyping and karyomapping were performed on the same amplified material used for NGS-based PGT-A to determine the origin of the chromosomal errors.

Main Outcome Measures

The proportion of embryos reported as mosaic by NGS that contained meiotic errors, and the distribution of meiotic vs. mitotic origin among chromosomal abnormalities identified in the mosaic range.

Results

Of the 141 embryos identified as mosaic after NGS-based PGT-A, 32.6% (n = 46/141) contained an error of meiotic origin, challenging their classification as “mosaic embryos.” In total, 191 individual chromosomal errors were reported in the mosaic range by NGS-based PGT-A. Of those, 29.3% (56/191) errors (both below and above the 50% copy number threshold) were found to be of meiotic origin. The majority (94.6%) of meiotic errors were maternal in origin. Embryos with multiple chromosomal abnormalities were significantly more likely to have at least one meiotic error. Higher intermediate copy number values correlated with an increased probability of an error being of meiotic origin.

Conclusion

This study presents the first direct evidence that a third of embryos reported as mosaic (both low- and high-level mosaic) by NGS-based PGT-A contain meiotic errors, highlighting the potential misclassification of aneuploid embryos as mosaic by current NGS-based PGT-A methods that cannot accurately distinguishing between meiotic and mitotic errors. Single-nucleotide polymorphism genotyping provides essential information for accurately determining the origin of chromosomal abnormalities and should be integrated with NGS-based copy number analysis to enhance diagnostic accuracy. Further studies are needed to refine mosaicism classification and to better understand its true implications in in vitro fertilization treatment.

Las metodologías cuantitativas actuales para las pruebas genéticas de preimplantación suelen clasificar erróneamente las aneuploidías meióticas como mosaicos.

Objetivo

Estudiar el origen biológico de las anomalías cromosómicas en embriones reportados como mosaicos después de realizar pruebas genéticas preimplantacionales para aneuploidías (PGT-A) basadas en secuenciación de nueva generación (NGS), y evaluar la precisión de los métodos actuales basados en NGS para distinguir errores meióticos de errores mitóticos.

Diseño

Estudio de cohorte retrospectivo utilizando genotipado de polimorfismos de un solo nucleótido y cariomapa para identificar aneuploidías meióticas en embriones clínicamente reportados como mosaicos.

Sujetos

Un total de 146 embriones de 87 pacientes que se sometieron a ciclos de fertilización in vitro con PGT-A basado en NGS entre 2018 y 2020 en The Evewell, Londres, Reino Unido.

Procedimiento

Los embriones se sometieron a PGT-A clínico basado en NGS para identificar anomalías cromosómicas. Métodos basados en haplotipos, tales como el genotipado basado en SNP y el cariomapa fueron realizados sobre el mismo material amplificado utilizado para el PGT-A con el fin de determinar el origen de los errores cromosómicos.

Medidas de resultado principales

La proporción de embriones reportados como mosaicos por NGS que contenían errores de origen meiótico, y la distribución del origen meiótico versus mitótico entre las anomalías cromosómicas identificadas en el rango de mosaicismo.

Resultados

De los 141 embriones identificados como mosaicos tras el PGT-A basado en NGS, el 32.6% (n = 46/141) contenía un error de origen meiótico, lo cual pone en duda su clasificación como "embriones mosaicos". En total, se reportaron 191 errores cromosómicos individuales en el rango de mosaicismo por PGT-A basado en NGS. De estos, el 29.3% (56/191) de los errores (tanto por debajo como por encima del umbral del 50% de número de copias) fueron de origen meiótico. La mayoría (94.6%) de los errores meióticos fueron de origen materno. Los embriones con múltiples anomalías cromosómicas tenían una probabilidad significativamente mayor de presentar al menos un error meiótico. Valores intermedios más altos en el número de copias se correlacionaron con una mayor probabilidad de que el error fuera de origen meiótico.

Conclusión

Este estudio presenta la primera evidencia directa de que un tercio de los embriones reportados como mosaicos (tanto de bajo como de alto nivel) por PGT-A basado en NGS contienen errores meióticos, resaltando la posible clasificación errónea de embriones aneuploides como mosaicos por los métodos actuales de PGT-A basados en NGS, los cuales no pueden distinguir con precisión entre errores meióticos y mitóticos. El genotipado de polimorfismos de un solo nucleótido proporciona información esencial para determinar con precisión el origen de las anomalías cromosómicas y debería integrarse con el análisis de número de copias basado en NGS para mejorar la precisión diagnóstica. Se necesitan más estudios para refinar la clasificación del mosaicismo y comprender mejor sus verdaderas implicaciones en el tratamiento de fertilización in vitro.