Preimplantationsgenetisk diagnos (PGD) är diagnosen av genetiska sjukdomar i ett mänskligt embryo före implantation i livmoderslemhinnan, det vill säga före graviditet. Vanligtvis, för analys, utförs en biopsi av en blastomer i ett embryo vid krossningsstadiet (4-10 blastomerer). Med modertransport av en genetisk patologi är en biopsi av äggets 1:a och 2:a polära kroppar före befruktning möjlig. Under de senaste åren har det funnits en trend mot en övergång till en biopsi av trophectoderm (det yttre lagret av celler) vid blastocyststadiet (den femte dagen av embryoutveckling) [1] . Preimplantationsgenetisk diagnostik anses vara ett alternativ till prenatal diagnostik . Dess främsta fördel är att när du använder det finns det ingen selektiv avbrytning av graviditeten, och sannolikheten för att få ett barn utan en diagnostiserad genetisk sjukdom är ganska hög. Således är PGD en extra procedur till assisterad reproduktionsteknologi och kräver in vitro fertilisering (IVF) . ( Engelsk innehållsförteckning )
Idén om preimplantationsgenetisk diagnos dök upp redan före födelsen av det första IVF-barnet. 1967 publicerades en artikel av R. Edwards ( RG Edwards ) och R. Gardner ( RL Gardner ) om biopsi av kaninembryon för att fastställa kön före implantation, där författarna förutspådde uppkomsten av liknande teknologier hos människor [2] . Emellertid blev preimplantationsgenetisk diagnos hos människor möjlig först i början av 90-talet, när en tillräcklig teknisk nivå av provrörsbefruktning uppnåddes och polymeraskedjereaktionen utvecklades , vilket möjliggör DNA-analys i enstaka celler.
1989 gjordes det första framgångsrika försöket att fastställa kön med hjälp av PCR-analys av en blastomer som tagits från ett embryo vid klyvningsstadiet (6-8 blastomerer) [3] . Den första framgångsrika födseln efter en liknande procedur hos par med risk för recessiv X-länkad sjukdom ägde rum 1990 [4] .
1990 diagnostiserades en monogen sjukdom före befruktningen, tekniken inkluderade PCR-analys av äggets polära kroppar [5] .
Den första födelsen av ett barn efter preimplantation PCR-diagnos av en monogen sjukdom ( cystisk fibros ) ägde rum 1992 [6] .
Därefter, för att bestämma embryots kön, såväl som kromosomavvikelser, började metoden för fluorescerande in situ hybridisering (FISH) användas. Sedan 2012 har FISH-metoden för att upptäcka kromosomavvikelser successivt ersatts av jämförande genomisk hybridisering. PCR-metoden har förblivit oumbärlig för diagnos av monogena sjukdomar.
Preimplantationsgenetisk diagnos (PGD) är indicerat för par som är bärare av en kromosomförändring eller monogen sjukdom. Exempel på monogena sjukdomar är cystisk fibros , Tay-Sachs sjukdom , sicklecellanemi , hemofili A, Duchenne myodystrophy och många andra.
Dessutom utförs PGD hos par med en ökad risk för medfödda anomalier hos barn, vilket inte är associerat med överföring av diagnostiserade mutationer. Sådana fall inkluderar par där moderns ålder är över 35; där faderns ålder är över 39; om fadern har allvarliga störningar av spermatogenes; hos par med vanligt missfall; hos par med upprepade misslyckade IVF-försök.
Vid obestämd ökad risk att få ett barn med medfödda anomalier görs PGD för nio kromosomer, som är förknippade med de vanligaste medfödda sjukdomarna. Dessa är kromosom 13 ( Pataus syndrom ), kromosom 15 ( Prader-Willis syndrom ), kromosom 16, kromosom 17, kromosom 18 ( Edwards syndrom ), kromosom 21 ( Downs syndrom ), kromosom 22 ( könssyndrom ) och kat . kromosomerna X och Y (olika numeriska anomalier, inklusive Shereshevsky-Turners syndrom och Klinefelters syndrom ).
PGD utförs i vissa fall, inte relaterat till en möjlig genetisk patologi hos fostret, syftet med en sådan diagnos är födelsen av ett barn med vissa genetiska egenskaper. Sådana fall inkluderar till exempel PGD, utförd för att förhindra Rhesus-konflikt .
Det finns fall då PGD utförs på en eller flera celler som tagits från en biopsi från preimplantationsembryon för att testa för kompatibilitet för humana leukocytantigener (HLA). Syftet med ingreppet är att initiera en graviditet där fostret är HLA-kompatibelt med ett drabbat syskon i behov av en hematopoetisk stamcellstransplantation. [7] [8] Ett sådant exempel är fallet när en HLA-kompatibel donator föddes med PGD för cellterapi av Fanconi-anemi i en proband [9] . I det här fallet uteslöts Fanconis anemi och den erforderliga typen av histokompatibilitet valdes . I Ryssland beskrevs ett kliniskt fall av en 6,9-årig flicka med benmärgssvikt, för vars behandling en HLA-identisk frisk donator föddes. Behandlingen var framgångsrik för mottagaren och smärtfri för givaren. [tio]
Pre-implantationsdiagnostik är endast möjlig inom IVF -behandlingscykeln .
Till skillnad från konventionell IVF, där ett stort antal spermier läggs till ägget, före preimplantationsdiagnostik, utförs befruktning med intraplasmatisk spermieinjektion ( ICSI ), det vill säga spermierna injiceras i ägget "manuellt" med mikrokirurgiska instrument. ICSI-proceduren är nödvändig på grund av att det vid insamling av polära kroppar eller blastomerer finns en risk att det genetiska materialet från en spermie som inte deltog i befruktningen kommer in i analysen tillsammans med embryocellen.
Förberedelserna för behandlingscykeln och IVF-behandlingscykeln med PGD i sig skiljer sig praktiskt taget inte från den vanliga IVF-behandlingscykeln:
Om en genetisk störning ärvs från en kvinna, kan "friska" embryon väljas ut genom att endast testa polära kroppar, utan att röra själva embryot. Det är också möjligt att testa endast blastomerer. Eller en sekventiell studie av polära kroppar, sedan kan blastomerer utföras.
Vilket PGD-schema som ska användas för varje specifikt fall bestäms i samråd med en genetiker eller en specialutbildad PGD-konsult vid planering av PGD.
Under den första delningen av meios delar sig 1:a ordningens oocyt, vilket resulterar i bildandet av 2:a ordningens oocyt och en liten första reduktionskropp (båda celler med en haploid uppsättning kromosomer). Under den andra uppdelningen av meios, som ett resultat av uppdelningen av oocyten av andra ordningen, bildas ett ägg och en andra reduktionskropp. Den första reduktionskroppen delar sig ibland också i två identiska små celler. Som ett resultat av dessa omvandlingar av oocyten av 1:a ordningen bildas ett ägg och tre reduktionskroppar, där både ägget och reduktionskropparna har en haploid uppsättning kromosomer. Således kan polära kroppar undersökas för att avgöra om ägget har ärvt en genetisk defekt.Efter befruktningen av äggen av spermier under villkoren i det embryologiska laboratoriet utvecklas embryot - cellerna delar sig. På den tredje dagen består embryot av 6-8 blastomerer. Och på den tredje dagen tas biologiskt material för genetisk forskning - den så kallade "embryobiopsi", det vill säga extraktion av en blastomer (och ibland även polära kroppar) från embryot med hjälp av speciella mikroverktyg. Förfarandet stör inte den fortsatta utvecklingen av embryot. Medan genetisk diagnos utförs fortsätter embryona att utvecklas i ett lämpligt odlingsmedium tills de överförs till livmoderhålan på den 5:e utvecklingsdagen. Vid det här laget borde embryot ha nått blastocyststadiet.
Innan överföringen utvärderar embryologen embryonas struktur och form. Resultatet av genetisk diagnos jämförs med embryonas morfologi och en slutsats görs om vilka embryon som rekommenderas för överföring till livmodern. Embryon med de bästa morfologiska egenskaperna utan genetiska störningar väljs ut för överföring.
Analysen genomförs på mycket kort tid. För analys av blastomerer är endast 2 dagar tillgängliga, eftersom embryot inte kan fortsätta sin utveckling utanför moderns kropp efter blastocyststadiet (5:e dagen efter befruktning), så studien måste utföras inom denna korta tid.
Ett alternativt tillvägagångssätt är att utföra PGD i en kryocykel. I det här fallet utförs en biopsi på den 5:e utvecklingsdagen, och omedelbart efter den utsätts embryona för kryokonservering . Under nästa månad utförs genetisk diagnos och de rekommenderade embryona utan mutationer överförs till livmodern under nästa cykel. Utövandet av en frånkopplad cykel har ett antal fördelar: mindre risk för hyperstimulering , mer material och tid för analys, mindre traumatisk biopsiprocedur för embryot. Nackdelen med kryocykeln är den längre tiden från start av stimulering till embryoöverföring [1] .
Fluorescerande in situ hybridisering (FISH) är en cytogenetisk analysmetod som används för att identifiera och lokalisera specifika DNA-sekvenser på metafaskromosomer och i interfaskärnor . Denna metod använder DNA-sonder , som är en nukleotidsekvens med begränsad storlek som är komplementär till en specifik region av nukleärt DNA. Sonden bär en "tag", det vill säga den innehåller nukleotider associerade med en fluorofor (en molekyl som kan fluorescens). Efter hybridiseringsproceduren , i fallet med bildandet av en hybrid-DNA-sondmolekyl och mål-DNA på det cytogenetiska preparatet som studeras, kan man observera glöden av specifika DNA-sekvenser på kromosomer eller i kärnor med hjälp av ett fluorescerande mikroskop .
Polymeraskedjereaktion är en metod baserad på multipel selektiv kopiering av en viss DNA-region med hjälp av enzymer under artificiella förhållanden ( in vitro ). I detta fall kopieras endast det område som uppfyller de angivna villkoren, och endast om det finns i provet som studeras.
Förmågan att diagnostisera före graviditeten är den största fördelen med PGD. En sådan diagnos minimerar risken för att fostrets utveckling måste avbrytas av genetiska skäl. Dessutom erhålls vanligtvis flera embryon i IVF-PGD-cykeln, vilket gör det möjligt att välja ett embryo utan genetisk störning. Nackdelarna med PGD är behovet av att genomgå en IVF-behandlingscykel och en ganska hög kostnad. Men fördelarna med PGD och erfarenhet från olika kliniker runt om i världen bevisar effektiviteten av denna teknik. Idag ger PGD patienter med en ärftlig patologi ett alternativt sätt att minska risken för graviditet med ett sjukt foster och födseln av ett barn med en genetisk sjukdom. Man måste ta hänsyn till att PGD inte kan vara en fullständig ersättning för prenatal diagnos. På grund av svårighetsgraden av ärftlig patologi, som kontrolleras under PGD och prenatal diagnos, är det nödvändigt att tillämpa alla metoder för forskning och bekräftande diagnos för att utesluta en genetisk defekt.
Kuliev, A., Rechitsky, S., & Simpson, JL (2020). Praktisk preimplantationsgenetisk testning. Arkiverad 12 juli 2020 på Wayback Machine Springer Nature. Online ISBN 978-3-030-43157-0 Arkiverad 12 juli 2020 på Wayback Machine