ОСНАЩЕНИЕ И УСЛУГИ ДЛЯ НАУЧНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ
Особенности применения ХМА в области пренатальной диагностики
Что такое ХМА?
Хромосомный микроматричный анализ (ХМА) — молекулярно-генетический метод, используемый в области пренатальной диагностики. Этот подход помогает точно определить количество и структурные аномалии хромосом и обнаружить меньшие по размеру хромосомные изменения, такие как микроделеции и микродупликации [1].
ХМА выявляет вариации числа копий (CNV) размером всего 50–100 т.п.н. c высокой достоверностью. Анализ образцов ХМА, полученных непосредственно от плода, позволяет получать достоверный результат в короткий срок (обычно в течение 3–5 дней), что существенно быстрее, чем при проведении кариотипирования.
Хромосомный микроматричный анализ (ХМА) — молекулярно-генетический метод, используемый в области пренатальной диагностики. Этот подход помогает точно определить количество и структурные аномалии хромосом и обнаружить меньшие по размеру хромосомные изменения, такие как микроделеции и микродупликации [1].
ХМА выявляет вариации числа копий (CNV) размером всего 50–100 т.п.н. c высокой достоверностью. Анализ образцов ХМА, полученных непосредственно от плода, позволяет получать достоверный результат в короткий срок (обычно в течение 3–5 дней), что существенно быстрее, чем при проведении кариотипирования.
В чем особенность ХМА?
Технология микрочипов — общий лабораторный подход, который включает в себя связывание массива от тысяч до миллионов фрагментов с известной последовательностью нуклеиновых кислот с твердой поверхностью, называемой «чипом». Затем на чип наносят ДНК или РНК, выделенных из исследуемого образца. Комплементарное спаривание оснований между образцом и фрагментами, иммобилизованными на чипе, приводит к флуоресценции. Она происходит за счет возбуждения флуорофора и фиксируется специальным оборудованием при прохождении меченого фрагмента ДНК зоны сканирования.
Технология микрочипов может использоваться для различных целей в научных и клинических исследованиях, например, для измерения экспрессии генов и обнаружения определенных последовательностей ДНК (однонуклеотидных полиморфизмов или SNP) [2]. К преимуществам метода относят то, что:
Технология микрочипов — общий лабораторный подход, который включает в себя связывание массива от тысяч до миллионов фрагментов с известной последовательностью нуклеиновых кислот с твердой поверхностью, называемой «чипом». Затем на чип наносят ДНК или РНК, выделенных из исследуемого образца. Комплементарное спаривание оснований между образцом и фрагментами, иммобилизованными на чипе, приводит к флуоресценции. Она происходит за счет возбуждения флуорофора и фиксируется специальным оборудованием при прохождении меченого фрагмента ДНК зоны сканирования.
Технология микрочипов может использоваться для различных целей в научных и клинических исследованиях, например, для измерения экспрессии генов и обнаружения определенных последовательностей ДНК (однонуклеотидных полиморфизмов или SNP) [2]. К преимуществам метода относят то, что:
- каждая ячейка на матрице содержит несколько идентичных нитей ДНК, что повышает вероятность обнаружения целевого фрагмента и определение числа его копий.
- последовательность ДНК в каждой ячейке уникальна, благодаря чему анализ может проводится одновременно на множество интересующих фрагментов кода.
- точные характеристики каждой ячейки записываются в компьютерную базу данных. Таким образом, считывание и идентификация данных проходят автоматически.
- микрочипы могут быть размером с предметное стекло микроскопа или даже меньше, то позволяет назвать их удобной для логистики частью необходимых расходников [3].
Кому необходимо проведение ХМА?
ХМА, как и другие методы пренатального тестирования, рекомендуют проводить беременным женщинам старше 35 лет. Также, ХМА может рекомендоваться в случае обнаружения отклонений от нормы в период проведения УЗИ или на основе биохимического анализа крови матери. Еще одной причиной необходимости пренатальной диагностики могут стать предыдущие беременности, закончившиеся выкидышем или мертворождением.
Есть ли риск при взятии образца для ХМА?
Для проведения ХМА требуется образец, взятый при помощи биопсии ворсин хориона или амниоцентеза. Тем самым присутствует риск развития осложнений, но он невелик — менее 3%.
ХМА, как и другие методы пренатального тестирования, рекомендуют проводить беременным женщинам старше 35 лет. Также, ХМА может рекомендоваться в случае обнаружения отклонений от нормы в период проведения УЗИ или на основе биохимического анализа крови матери. Еще одной причиной необходимости пренатальной диагностики могут стать предыдущие беременности, закончившиеся выкидышем или мертворождением.
Есть ли риск при взятии образца для ХМА?
Для проведения ХМА требуется образец, взятый при помощи биопсии ворсин хориона или амниоцентеза. Тем самым присутствует риск развития осложнений, но он невелик — менее 3%.
Есть ли риск при взятии образца для ХМА?
Для проведения ХМА требуется образец, взятый при помощи биопсии ворсин хориона или амниоцентеза. Тем самым присутствует риск развития осложнений, но он невелик — менее 3%.
Для проведения ХМА требуется образец, взятый при помощи биопсии ворсин хориона или амниоцентеза. Тем самым присутствует риск развития осложнений, но он невелик — менее 3%.
Какова надежность ХМА?
Ученые выяснили, что значительная часть клинически значимых хромосомных аберраций при кариотипировании пропускается В случае с ХМА такого не происходит [4]. Другая группа ученых проанализировала 4282 образцов плода для пренатальной диагностики и пришла к выводу, что хромосомный микроматричный анализ выявил все анеуплоидии и несбалансированные перестройки в них [5].
Также ХМА подтвердил свою эффективность для обнаружения делеций и дупликаций. Ученые проводили проверку образцов женщин с поздней беременностью или проблемами с беременностью, связанными с генетическими аномалиями, выявленными ранее [5]. Результаты УЗИ плода оценивались отдельно и подтвердили надежность ХMA [6].
Ученые выяснили, что значительная часть клинически значимых хромосомных аберраций при кариотипировании пропускается В случае с ХМА такого не происходит [4]. Другая группа ученых проанализировала 4282 образцов плода для пренатальной диагностики и пришла к выводу, что хромосомный микроматричный анализ выявил все анеуплоидии и несбалансированные перестройки в них [5].
Также ХМА подтвердил свою эффективность для обнаружения делеций и дупликаций. Ученые проводили проверку образцов женщин с поздней беременностью или проблемами с беременностью, связанными с генетическими аномалиями, выявленными ранее [5]. Результаты УЗИ плода оценивались отдельно и подтвердили надежность ХMA [6].
Какие у метода есть ограничения?
Во-первых, поскольку ХMA не может обнаружить транслокации и инверсии, в некоторых ситуациях необходимо проводить кариотипирование. Например, ХMA может детектировать трисомию 21 в пренатальном образце, но не может определить ее происхождение (из-за события нерасхождения или несбалансированной робертсоновской транслокации).
Во-вторых, при ХМА трудно обнаружить мозаицизм низкого уровня из-за несбалансированных перестроек и анеуплоидии. Число копий, качество образца, качество полученных данных и размер дисбаланса, а также аналитические методы — все это влияет на чувствительность ХMA к обнаружению мозаицизма.
Во-первых, поскольку ХMA не может обнаружить транслокации и инверсии, в некоторых ситуациях необходимо проводить кариотипирование. Например, ХMA может детектировать трисомию 21 в пренатальном образце, но не может определить ее происхождение (из-за события нерасхождения или несбалансированной робертсоновской транслокации).
Во-вторых, при ХМА трудно обнаружить мозаицизм низкого уровня из-за несбалансированных перестроек и анеуплоидии. Число копий, качество образца, качество полученных данных и размер дисбаланса, а также аналитические методы — все это влияет на чувствительность ХMA к обнаружению мозаицизма.
Источники
- Xia M. et al. Application of chromosome microarray analysis in prenatal diagnosis //BMC pregnancy and childbirth. – 2020. – Т. 20. – №. 1. – С. 1-11.
- Mike Smith, Microarray technology,2023. URL: https://www.genome.gov/genetics-glossary/Microarray-Technology
- DNA Microarray. Learn Genetics. URL: https://learn.genetics.utah.edu/content/labs/microarray
- Srebniak, M. I., et al. "Frequency of submicroscopic chromosomal aberrations in pregnancies without increased risk for structural chromosomal aberrations: systematic review and meta‐analysis." Ultrasound in Obstetrics & Gynecology 51.4 (2018): 445-452.
- Wapner, Ronald J., et al. "Chromosomal microarray versus karyotyping for prenatal diagnosis." New England Journal of Medicine 367.23 (2012): 2175-2184.
- Li, Qinqin, et al. "Prenatal diagnosis of genetic aberrations in fetuses with short femur detected by ultrasound: A prospective cohort study." Prenatal diagnosis 41.9 (2021): 1153-1163.