Предимплантационная генетическая диагностика

Применение метода сравнительной геномной гибридизации
(Comparative genome hybridization - CGH Array):

1. пренатальная диагностика (клетки ворсин хориона, амниотическая жидкость, кордовая кровь и т.д.).
2. диагностика абортусов при замершей беременности.
3. постнатальная диагностика (склонность к мультифакторным заболеваниям, онкопатология,
    дифференциация умственной отсталости и т.д.).

4. предимплантационная генетическая диагностика (ПГД).

ПРИМЕНЕНИЕ CGH Array В ПРЕНАТАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКЕ.
Пренатальная диагностика является вторичной профилактикой ВПР детей, что требует применения соответствующих скрининговых методов с доказанной эффективностью. Высокое разрешение технологии
CGH Array позволяет не просто выявить несбалансированные нарушения кариотипа, доступные для диагностики обычными цитогенетическими методами, сегодня это единственный метод, позволяющий диагностировать все возможные микроделецийные синдромы в пределах всего генома.

Показания для проведения исследования методом CGH Array:
1. высокий риск пороков развития по данным УЗ / БХ скрининга (более 1:250).
2. нормальный кариотип плода при подозрении на аномалии развития.
3. (факультативно) наличие аномалий развития по данным УЗИ или фетоскопии.
4. обследование беременных (старше 30-35 лет) для исключения аномалий в кол-ве и структуре хромосом плода.

Материалом для исследования служат клетки ворсин хориона, амниотической жидкости, кордовая кровь и т.д.

ПРИМЕНЕНИЕ CGH Array В ДИАГНОСТИКЕ АБОРТУСОВ И ЗАМЕРШЕЙ БЕРЕМЕННОСТИ.
Генетические нарушения - самая частая причина замершей беременности.
Хромосомные и генетические аномалии приводят к зачатию нежизнеспособного плода. В этом случае сама природа не допускает его рождения и беременность «замирает» или заканчивается самопроизвольным выкидышем (хромосомные болезни поражают около 7 на 1000 живорожденных и вызывают примерно половину всех спонтанных абортов первого триместра).
Хромосомные аномалии эмбриона или плода возникают при слиянии двух родительских клеток с наличием точечных мутаций в хромосомном наборе или же при неудачной комбинации родительских генов.
Чем меньше срок беременности на момент гибели плодного яйца, тем выше частота хромосомных аберраций.
При наличии хромосомных аберраций эмбриогенез невозможен или резко нарушен на ранних стадиях, то есть многие аномалии плода несовместимы с жизнью. Предполагают связь нарушений развития при хромосомных аберрациях
с пониженной способностью клеток к делению.
При исследовании абортусов большинство обнаруженных хромосомных нарушений - количественные.

Причины количественных хромосомных аберраций.
Сбои мейотического деления: случаи нерасхождения парных хромосом, что приводит к моносомии или трисомии (нерасхождение хромосом в яйцеклетках и сперматозоидах может быть в любом периоде мейотического деления).
Сбои, возникающие при оплодотворении: оплодотворение яйцеклетки двумя сперматозоидами (диспермия),
в результате чего возникает триплоидный зародыш.
Сбои, возникающие во время первых митотических делений: полная тетраплоидия, возникающая при первом делении митоза, приводит к удвоению хромосом и отсутствию разделения цитоплазмы.
Мозаики возникают в случае подобных сбоев на этапе последующих делений.
С помощью обычного кариотипирования хромосомные аномалии плода определяются в 40% случаев.
В случае невозможности его проведения, хромосомные нарушения определяются методом FISH, но для исследования методом FISH обычно выбираются хромосомы, на которые приходится всего около 70% анеуплоидий и хромосомных аберраций (13, 16, 18, 21, Х и Y).
В случае установления нормального кариотипа плода стандартными цитогенетическими методами, следует рекомендовать дополнительное исследование методом CGH Array с целью исключения генетического фактора.

ПРИМЕНЕНИЕ CGH Array В ПОСТНАТАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКЕ
(склонность к моногенным заболеваниям, онкопатология, дифференциация умственной отсталости и т.д.).
Главная цель генетики сегодня - картирование генов на хромосомах и объяснение их роли в развитии болезней.
Для клинической практики главное значение генетики - объяснение роли генетических вариантов и мутаций
в предрасположенности к болезни и изменение ее течения.
Среди заболеваний, вызванных целиком или частично генетическими причинами, выделяют три основных типа: хромосомные, моногенные и многофакторные болезни.
При хромосомных болезнях дефект вызван не единичной ошибкой в генетическом коде, а избытком или недостатком генов, содержащихся в целых хромосомах или хромосомных сегментах (дополнительная копия одной хромосомы 21 приводит к синдрому Дауна, даже если ни один индивидуальный ген в хромосоме не поврежден).
Хромосомные болезни встречаются достаточно часто, поражая около 7 на 1000 живорожденных и вызывая примерно половину всех спонтанных абортов первого триместра.
Моногенные болезни вызываются мутациями в отдельных генах.
Моногенные заболевания, например, муковисцидоз, серповидно-клеточная анемия, синдром Марфана, обычно имеют характерное распределение больных в родословной. Большинство таких дефектов очень редки.
Частота их не выше чем 1 на 500-1000 чел. или, обычно, значительно реже.
Несмотря на то, что моногенные болезни встречаются редко, в целом они вызывают значимую часть болезней и смертей. Моногенные болезни вызывают заболевания в течение жизни примерно у 2% людей.
Многофакторное наследование ответственно за большое число болезней, но отмечаемый в семьях тип наследования не соответствует типу наследования, характерному для моногенных заболеваний.
Многофакторные болезни включают врожденные пороки развития, например, болезнь Гиршпрунга, расщелины губы и неба, врожденные пороки сердца, у взрослых, например, болезнь Альцгеймера, диабет, гипертония и т.д.
Вероятно, эти болезни возникают в результате взаимодействия двух и более различных генов, вместе предрасполагающих к серьезным дефектам, и часто совместно с факторами окружающей среды.
Оценка влияния многофакторных болезней: от 5% в детской популяции, более чем 60% в популяции в целом.
Эти и многие другие вопросы позволяет решить применение новейшего метода CGH Array, основной задачей которого является установление четкого и конкретного генетического диагноза в кратчайшие сроки.

ПРИМЕНЕНИЕ CGH Array В ПРЕДИМПЛАНТАЦИОННОЙ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ ПРИ ЭКО (ПГД-ЭКО).
Для двух из трех женщин каждая попытка экстракорпорального оплодотворения оказывается неудачной из-за хромосомных аномалий в яйцеклетках.
Предимплантационная генетическая диагностика (ПГД) представляет собой альтернативу пренатальным исследованиям и позволяет провести отбор генетически здоровых эмбрионов в циклах вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) у супругов с риском передачи генетической патологии.
CGH array позволяет исключить многоплодную беременность - можно смело подсаживать только 1 эмбрион и точно знать, что он приживется (если беременность не состоится, то причина связана с патологией матки или иммунным ответом).
Обычно эффективность ЭКО составляет 30%, с помощью CGH array успех достигает 85%.
В качестве исследуемого материала может быть использовано:
1. I или II полярное тельце
2. бластомер (8-клеточный эмбрион, 3-и сутки культивирования)
3. клетки трофектодермы (бластоциста, 5-е сутки культивирования)

Однако следует дополнительно отметить, что array CGH отнюдь не заменяет на сегодняшний день метод FISH-анализа, который имеет свои показания к применению и ограничения (табл. 1)

    ВОЗМОЖНОСТИ И ОГРАНИЧЕНИЯ ДОИМПЛАНТАЦИОННОЙ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ                    
                                                                                                                                 Таблица 1

МЕТОД

ПОКАЗАНИЯ

ОГРАНИЧЕНИЯ

     FISH

  Хромосомный скрининг, сбалансированные хромосомные 
  перестройки, установленные случаи несбалансированных
  перестроек, селекция по полу

  Исследование не всех хромосом  
  (макс. 9-12),
не учитывается 
  явление мозаицизма

      CGH
    Array

  Полный хромосомный скрининг, несбалансированные
  хромосомные перестройки, диагностика дисомий,
  неудачные попытки ВРТ, привычное невынашивание
  беременности при нормальном кариотипе эмбриона

  Невозможность детекции
  сбалансированных хромосомных
  перестроек

Сбалансированные структурные перестройки могут представлять угрозу последующим поколениям, поскольку носители могут иметь высокую частоту несбалансированных гамет и, следовательно, имеют повышенный риск аномального потомства с несбалансированными кариотипами.
Целесообразно заметить, что сами принципы методики ПГД не лишены определенных недостатков, связанных,
с одной стороны, с возможностью наличия мозаичного эмбриона, и наличием естественных механизмов элиминации анэуплоидных бластомеров - с другой (самокоррекция).
Самокоррекция - это физиологический феномен, при котором эмбрион с наличием анеуплоидий в одном или двух бластомерах, может оказаться нормальным при культивировании до стадии бластоцисты.
Частота самокоррекции может достигать 71% (Munne и др. 2005). Данный феномен связан с мозаицизмом и хромосомной нестабильностью человеческих эмбрионов.