ОСНАЩЕНИЕ И УСЛУГИ ДЛЯ НАУЧНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ
Какие патологии выявляет ПГТ?
Преимплантационный генетический скрининг аномального числа хромосом (ПГТ-А)
Анеуплоидия — наиболее распространенная генетическая аномалия. Ее возникновение чаще всего становится причиной неудачной имплантации, выкидыша или врожденных патологий. Анеуплоидия — кратное изменение числа хромосом. Наиболее часто встречаются варианты трисомии (одна дополнительная копия хромосомы), реже полисомии (несколько дополнительных копий хромосом).
Анеуплоидия у предимплантационных эмбрионов — это, прежде всего, результат ошибок сегрегации хромосом/хроматид, возникающих при мейозе (в сперме или яйцеклетке), одинаково затрагивающих все клетки полученных эмбрионов. Чаще всего причиной становятся ошибки нерасхождения (когда гомологичные хромосомы или сестринские хроматиды не могут разделиться) или преждевременное разделение (когда гомологичные хромосомы или сестринские хроматиды разделяются рано) [1]. Подавляющее большинство ошибок во время мейоза происходит в яйцеклетке (90–99%) [2].
В целом, ПГТ-А выявляет анеуплоидию примерно у половины предимплантационных эмбрионов [3]. Чаще всего причиной становится возраст матери. Считается, что на эмбриональную анеуплоидию также влияют факторы окружающей среды. Некоторые особенности здоровья и образа жизни родителей, такие, как ожирение, курение, воздействие радиации и использование гормональных методов контрацепции [4].
Все аутосомные моносомии и большинство аутосомных трисомий — эмбрионально летальны, за исключением трисомий 13, 18 и 21, которые иногда приводят к рождению детей с синдромами Патау, Эдвардса и Дауна соответственно.
Анеуплоидии, поражающие половые хромосомы, приводят к разным клиническим последствиям. Так, опасную для жизни патологию могут не обнаружить вовсе. Или же будет выявлена патология, которая может не повлиять на здоровье ребенка, как, например дополнительная Х-хромосома у девочек. С другой стороны, генотип 45X и 47XXY становятся причиной синдрома Тернера и Клайнфельтера. Отсутствие у эмбрионов одного целого набора хромосом (гаплоидия) или наличие дополнительных наборов (полиплоидия) несовместимо с жизнью человека.
В настоящее время наиболее распространенный способ для проведения ПГТ-А — полногеномная амплификация (WGA, whole genome amplification), за которой следует NGS [5].
Анеуплоидия — наиболее распространенная генетическая аномалия. Ее возникновение чаще всего становится причиной неудачной имплантации, выкидыша или врожденных патологий. Анеуплоидия — кратное изменение числа хромосом. Наиболее часто встречаются варианты трисомии (одна дополнительная копия хромосомы), реже полисомии (несколько дополнительных копий хромосом).
Анеуплоидия у предимплантационных эмбрионов — это, прежде всего, результат ошибок сегрегации хромосом/хроматид, возникающих при мейозе (в сперме или яйцеклетке), одинаково затрагивающих все клетки полученных эмбрионов. Чаще всего причиной становятся ошибки нерасхождения (когда гомологичные хромосомы или сестринские хроматиды не могут разделиться) или преждевременное разделение (когда гомологичные хромосомы или сестринские хроматиды разделяются рано) [1]. Подавляющее большинство ошибок во время мейоза происходит в яйцеклетке (90–99%) [2].
В целом, ПГТ-А выявляет анеуплоидию примерно у половины предимплантационных эмбрионов [3]. Чаще всего причиной становится возраст матери. Считается, что на эмбриональную анеуплоидию также влияют факторы окружающей среды. Некоторые особенности здоровья и образа жизни родителей, такие, как ожирение, курение, воздействие радиации и использование гормональных методов контрацепции [4].
Все аутосомные моносомии и большинство аутосомных трисомий — эмбрионально летальны, за исключением трисомий 13, 18 и 21, которые иногда приводят к рождению детей с синдромами Патау, Эдвардса и Дауна соответственно.
Анеуплоидии, поражающие половые хромосомы, приводят к разным клиническим последствиям. Так, опасную для жизни патологию могут не обнаружить вовсе. Или же будет выявлена патология, которая может не повлиять на здоровье ребенка, как, например дополнительная Х-хромосома у девочек. С другой стороны, генотип 45X и 47XXY становятся причиной синдрома Тернера и Клайнфельтера. Отсутствие у эмбрионов одного целого набора хромосом (гаплоидия) или наличие дополнительных наборов (полиплоидия) несовместимо с жизнью человека.
В настоящее время наиболее распространенный способ для проведения ПГТ-А — полногеномная амплификация (WGA, whole genome amplification), за которой следует NGS [5].
Преимплантационное генетическое тестирование на моногенное заболевание (ПГТ-М)
При необходимости в ПГТ-М, прибегают к мультиплексной ПЦР. Однако развитость методов секвенирования позволяет использовать для проведения анализа и его. К тому же, секвенирование позволяет объединять ПГТ-А и ПГТ-М. Последнее чаще всего проводится при наличии в семейном анамнезе случаев рождения детей с генетическими патологиями. ПГТ-М позволяет выявлять эмбрионы с:
При необходимости в ПГТ-М, прибегают к мультиплексной ПЦР. Однако развитость методов секвенирования позволяет использовать для проведения анализа и его. К тому же, секвенирование позволяет объединять ПГТ-А и ПГТ-М. Последнее чаще всего проводится при наличии в семейном анамнезе случаев рождения детей с генетическими патологиями. ПГТ-М позволяет выявлять эмбрионы с:
- СМА — спинальной мышечной атрофией (SMN1 и SMN2),
- мышечной дистрофией (DMD),
- болезнью Хантингтона (HTT),
- серповидноклеточной анемией (HBB),
- муковисцидозом (CFTR)
- синдромом наследственного рака молочной железы и яичников (BRCA1 и BRCA2)
- несиндромальной потерей слуха (GJB2),
- врожденной гиперплазией надпочечников с дефицитом 21-гидроксилазы ( CYP21A2 ),
- семейной средиземноморской лихорадкой (MEFV) и другими генетическими патологиями.
Преимплантационное генетическое тестирование структурной перестройки (ПГТ-СР)
Сбалансированные транслокации, робертсоновские транслокации, инсерции и инверсии — это аномалии, которые изменяют естественный порядок хромосомных сегментов, но оставляют число копий неизменным. Наличие таких аномалий обычно протекает бессимптомно, но рекомбинация и сортировка хромосом при мейозе могут вызывать аномалии числа хромосомных копий в яйцеклетке и сперматозоидах. Это приводит к проблемам с фертильностью, увеличению вероятности выкидышей и повышению шансов на рождение потомства с физическими и умственными патологиями.
Таким образом, в то время как ПГТ-А — инструмент скрининга хромосомных аномалий, возникающих спонтанно, ПГТ-СР представляет собой целенаправленный тест, проводимый при наличии известных хромосомных аномалий в родительских геномах. ПГТ-СР требует персонализированного анализа родительских кариотипов, поскольку полученную группу эмбрионов проверяют на наличие случаев рекомбинации, приводящих к несбалансированным хромосомным конфигурациям в регионах риска. Иногда ПГТ-СР также выполняется, когда семейная аномалия включает в себя варианты числа сегментных копий, обычно с небольшими делециями и дупликациями, которые приводят к относительно легким симптомам у будущих родителей.
Сбалансированные транслокации, робертсоновские транслокации, инсерции и инверсии — это аномалии, которые изменяют естественный порядок хромосомных сегментов, но оставляют число копий неизменным. Наличие таких аномалий обычно протекает бессимптомно, но рекомбинация и сортировка хромосом при мейозе могут вызывать аномалии числа хромосомных копий в яйцеклетке и сперматозоидах. Это приводит к проблемам с фертильностью, увеличению вероятности выкидышей и повышению шансов на рождение потомства с физическими и умственными патологиями.
Таким образом, в то время как ПГТ-А — инструмент скрининга хромосомных аномалий, возникающих спонтанно, ПГТ-СР представляет собой целенаправленный тест, проводимый при наличии известных хромосомных аномалий в родительских геномах. ПГТ-СР требует персонализированного анализа родительских кариотипов, поскольку полученную группу эмбрионов проверяют на наличие случаев рекомбинации, приводящих к несбалансированным хромосомным конфигурациям в регионах риска. Иногда ПГТ-СР также выполняется, когда семейная аномалия включает в себя варианты числа сегментных копий, обычно с небольшими делециями и дупликациями, которые приводят к относительно легким симптомам у будущих родителей.
Источники
-
- Viotti M. Preimplantation genetic testing for chromosomal abnormalities: aneuploidy, mosaicism, and structural rearrangements //Genes. – 2020. – Т. 11. – №. 6. – С. 602.
- Nagaoka S. I., Hassold T. J., Hunt P. A. Human aneuploidy: mechanisms and new insights into an age-old problem //Nature Reviews Genetics. – 2012. – Т. 13. – №. 7. – С. 493-504.
- Rubio C. et al. Clinical application of embryo aneuploidy testing by next-generation sequencing //Biology of reproduction. – 2019. – Т. 101. – №. 6. – С. 1083-1090.
- Capalbo A. et al. Human female meiosis revised: new insights into the mechanisms of chromosome segregation and aneuploidies from advanced genomics and time-lapse imaging //Human reproduction update. – 2017. – Т. 23. – №. 6. – С. 706-722.
- Fiorentino F. et al. Development and validation of a next-generation sequencing–based protocol for 24-chromosome aneuploidy screening of embryos //Fertility and sterility. – 2014. – Т. 101. – №. 5. – С. 1375-1382. e2.