Еще недавно о потомственных патологиях узнавали, только когда в роду появлялся ребенок с диагнозом-приговором. Сегодня о риске унаследования неизлечимых недугов предупреждает преимплантационная генетическая диагностика. Став дополнением к ЭКО-программе, она позволяет отобрать для имплантации эмбрионы, не затронутые хромосомными аномалиями. При этом отношение в обществе к генетическому тестированию, его информативности и результативности, ограничениях и возможных рисках неоднозначно.
- Особенности и достоинства ПГД
- Исторический экскурс
- Тактики проведения исследований
- Методики и их возможности
- Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH)
- Возможности FISH-метода:
- Ограничения:
- Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
- “Плюсы”
- “Минусы”:
- Сравнительная геномная гибридизация (CGH)
- Возможности:
- Ограничения:
- Секвенирование новой генерации (NGS)
- Преимущественные стороны:
- Ограничительные черты:
- Показания для диагностики
- Показания для скрининга
- Возрастной фактор риска
- Соотношение цены и информативности анализа
- Есть ли будущее у ПГД?
- Без фатализма и фанатизма
Особенности и достоинства ПГД
Для исключения случаев наследования новорожденными семейных болезней существует два вида генетической диагностики:
Первая стремится обнаружить отклонения в геноме у плода в процессе беременности. Предметом изучения второй является эмбрион до переноса его в полость матки, что позволяет:
Преимплантационная генетическая диагностика нацелена на улучшение результатов ВРТ. Ее данные использует для отбора биоматериала, лишенного генетических патологий.
Суть ПГД заключается в маркировке отдельных звеньев ДНК (участков хромосом) как средстве дифференцирования ядер, отделения нормального от аномального. Это значительно облегчает задачу отбора полноценных эмбрионов, стоящую перед репродуктологом при проведении программы ЭКО.
Главная проблема такого технологически трудоемкого исследования — ограниченность анализируемых клеток. В распоряжении врача-эмбриолога — 5-6 клеток. На основании их изучения специалист должен вынести вердикт о физическом и психическом состоянии еще не рожденного ребенка.
В этом преимплантационная генетическая диагностика уступает пренатальной, где для исследования предоставляются не только клетки плода, но и ткани плаценты, хориона и другой биоматериал.
Исторический экскурс
Еще в середине прошлого века возникла идея преимплантационного исследования эмбрионов на наличие наследственных болезней. Ее авторами стали ученые из Великобритании: эмбриолог Роберт Эдвардс и генетик Ричард Гарднер.
Они считаются пионерами в истории преимплантационной генетической диагностики, главные вехи которой можно обозначить следующими датами:
Возникшая на стыке миллениумов, ПГД ознаменовала новую эпоху в репродуктологии человека.
Тактики проведения исследований
В зависимости от задач тестирования и изучаемого материала, практикуется два вида биопсии:
- До зачатия. Берутся на исследование полярные тельца — остаточный материал, образовавшийся после деления созревшей материнской клетки и сохранивший ее ДНК. “Плюс” такого теста — после оплодотворения эмбрион не подвергается травмирующим процедурам. “Минус” — изучению подлежит только материнский генетический материал, фактор риска по отцовской линии не учитывается. Данная методика рекомендуется для стран, где проводить исследования на человеческих эмбрионах запрещено.
- После зачатия. Осуществляется анализ бластоцист — достигших 5-дневного развития клеток трофэктодермы. Можно выделить несколько положительных эффектов от такого типа биопсии — получение большого количество генетического материала и, соответственно, более развернутой и достоверной информации при минимизации травматических рисков. Недостаток — необходимость в заморозке эмбрионов при планировании длительного исследования.
Какую именно избрать тактику, решается в индивидуальном порядке после консультации каждой конкретной семьи с эмбриологом и репродуктологом.
Методики и их возможности
На вооружении у современных диагностов четыре способа маркировки цитогенетического материала.
Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH)
Оценка транслокаций и анеуплоидий путем нагревания и охлаждении клетки, зафиксированной на стекле. При разрыве мембраны и выходе цитоплазмы, звенья ДНК-цепочки маркируются флуоресцентными зондами. Визуализировать результаты анализа позволяет специальный микроскоп.
Возможности FISH-метода:
Ограничения:
Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
Тест, нацеленный на детекцию моногенных патологий, когда в семье установлен носитель дефектного гена. Анализ основан на выявлении специфических ДНК-копий. Для этого двойную нить нуклеиновой кислоты (ДНК) раскручивают и маркируют дефектные зоны специальным ферментом.
“Плюсы”
“Минусы”:
Сравнительная геномная гибридизация (CGH)
Технологически передовой нанометод, позволяющий оценить состояние сразу всех хромосом, выявить в них микроструктурные аномалии и анеуплоидию путем сопоставления биопробы с генным эталоном.
Возможности:
Ограничения:
Секвенирование новой генерации (NGS)
Эта ультрасовременная диагностика дает массивный объем информации о каждой хромосомной паре и всем спектре связанных с ними заболеваний.
Преимущественные стороны:
Ограничительные черты:
Первые два метода применяются уже более 20 лет. Два последующих — полностью автоматизированных — появились сравнительно недавно и считаются более точными. Тем не менее каждый из четырех методов имеет свои “пороги чувствительности”, “окна погрешности” и “точки приложения”.
Стопроцентной гарантии верности результата не дает ни один из них. Зачастую выбранная методика нуждается в верификации другими. К тому же, точность исследования зависит от квалификации врачей и технической оснащенности лабораторий.
Показания для диагностики
Необходимыми условиями для того, чтобы выявить риск недуга, передающегося по наследству в конкретной семье, являются:
Преимплантационная генетическая диагностика эмбрионов назначается также при угрозе резус-конфликта между организмом беременной и плодом.
Показания для скрининга
К преимплантационному генетическому скринингу (ПГС) прибегают в тех случаях, когда семья не имеет данных о болезненной наследственной отягощенности, но хочет предупредить риски генно-хромосомных отклонений у плода и прерывания беременности.
ПГС рекомендуется при следующих условиях:
Возрастной фактор риска
Вероятность рождения ребенка с врожденным недугом — синдромами Дауна, Патау, Эдвардса и пр. — у женщины старше 35 лет заметно увеличивается. Доказано, что риск произвести на свет ребенка с синдромом Дауна стремительно увеличивается с приближением женщины к пожилому возрасту:
Еще более впечатляющая прогрессия рисков наблюдается при синдроме Эдвардса. Но об этом меньше знают, так как нежизнеспособность плода при этой патологии приводит к раннему выкидышу.
Влияние возраста пациентки на увеличение репродуктивных угроз выявили международные исследования 2009/14 гг:
| Риски/возрастная категория | 35-39 лет | от 40 лет |
|---|---|---|
| Выкидыш | 18,3% | 33% |
| Хромосомные мутации у эмбриона на 12-й неделе вынашивания | 0,4% | 1,5% |
| Анеуплоидия А-CGH (5 day, 24 chrom) | 50% | 40-75% |
| Анеуплоидия FISH (3 day, 9 chrom) | 61% | 82% |
Насколько проведение ПГС повышает продуктивность ЭКО, можно судить по результатам МЦРМ 2009/13 гг.:
| Исход ЭКО / данные о скрининговом анализе | без ПГС | с ПГС (FISH на 9 и более хромосом) |
|---|---|---|
| Наступление беременности | 32% | 43% |
| Частотность ранних выкидышей | 28% | 15% |
| Рождение ребенка без врожденных изъянов | 23% | 36% |
Соотношение цены и информативности анализа
Стоимость любого тестирования зависит от его развернутости и трудозатратности. Преимплантационная генетическая диагностика, цена которой может выражаться приличной суммой, — дорогое удовольствие. Поэтому возникает резонный вопрос, в каких случаях в нем есть необходимость и можно ли без него вообще обойтись.
Начнем с того, что у каждого человека, по данным последних исследований, можно обнаружить до 20 мутаций. Имеются в виду те, которые приводят к коварным патологиям. Однако вероятность рокового клинического случая не настолько велика, чтобы паниковать. При многообразии генов и мутаций мало шансов, что при объединении с половыми клетками партнера произойдет фатальная встреча наших хромосомных аномалий с чужими.
Это не значит, что не надо проверяться. Но можно сделать тест и за небольшие деньги. Примером такого доступного генетического анализа является кариотипирование. Оно выявляет многие хромосомные аномалии, предупреждая бесплодие, системные выкидыши, “пугающие” диагнозы у новорожденных.
Разработаны и более современные тесты, к примеру “Этноген”. С его помощью уточняют вероятность серьезного наследственного риска путем анализа 60 наиболее “проблемных” генов и выявления 250 мутаций. По сравнению с преимплантационной генетической диагностикой, цена его намного доступней.
Есть тесты на конкретные изменения в генотипе. Можно, к примеру, провериться на мутацию, вызывающую спинальную мышечную атрофию. Дети с ней не живут больше 2 лет. Данная патология встречается у 30 % людей. Если у обоих супругов есть эта хромосомная аномалия, вероятность появления больного наследника составляет 25 %.
Стоимость поверки на носительство этой мутации — до 10 тысяч рублей. Учитывая, что она делается раз в жизни и предотвращает серьезные риски, это не дорого. Таким образом, делая выбор метода диагностики, всегда можно найти разумный баланс цены и информативной ценности исследования.
Есть ли будущее у ПГД?
Сегодня ведется немало разговоров и споров по поводу правомочности вмешательства ученых в геном человека. Речь идет не только о рассматриваемой здесь преимплантационной генетической диагностике эмбрионов, но и альтернативном методе — CRISPR/Cas9.
С помощью этой технологии в Китае “откорректировали” геном эмбриона, заменив в нем ген, вызывающий мутацию, на нормальный. К чему может привести этот эксперимент, пока не известно. Не исключено, что он несет в себе скрытые риски: исправив одну мутацию, породит массу новых.
Китайский эксперимент подлил масла в огонь и без того накаленных дебатов о “генномодифицированных детях из пробирки”, о судьбе неиспользуемых эмбрионов. Самые ярые противники генных технологий предупреждают об открытии ящика Пандоры, ссылаясь на триллер “Гаттака”.
Напомним, в фильме-утопии речь идет об обществе, где на поток поставлено производство “отредактированных людей”, породившее генную дискриминацию. “Годные” люди появляются в результате подбора врачами наиболее удачных генных комбинаций. “Негодные” рождаются естественно, при этом гены их родителей сходятся на удачу.
Фильм о будущем генетических hi-tech технологий заставляет уже сегодня задуматься об их применении. Что касается таких медицинских методик, как преимплантационная генетическая диагностика эмбрионов, большинство врачей считает, что они должны использоваться по прямому назначению — как к ключ к освобождению от тяжелых наследственных недугов.
Без фатализма и фанатизма
Генетика — одна из наук, от которых человечество ожидает особых чудес. Однако представить себе все ее возможности и последствия вряд ли кто может. Пока в этой области медицины остается много непознанного и спорного, оставляющего место для фатализма и фанатизма.
Преимплантационная генетическая диагностика доказала свою результативность. Но прибегать к ней следует только в тех случаях, когда ожидаемая польза наверняка превосходит предполагаемые риски. Без весомых показаний не стоит подвергать эмбрионы инвазивной процедуре. При всей своей эффективности эта медицинская методика не является панацеей.
