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Präimplantation-Gentests
Präimplantations-Gentests
Der Präimplantations-Gentest (PGT) ist eine Methode zur frühzeitigen genetischen Diagnostik von In-vitro-Embryonen vor deren Transfer in die Gebärmutter. Das genetische Labor des Krankenhauses „Nadezhda“ verfügt über die notwendigen Voraussetzungen, Ausrüstung, Verbrauchsmaterialien und Qualifikation, um eine gute medizinische Praxis zu gewährleisten und diese hochspezialisierte Untersuchung vor Ort durchführen zu können.
Das Team des humangenetischen Labors des Krankenhauses „Nadezhda“ war das erste in Bulgarien, das 2008 genetische Präimplantationstests (PGT/Pre-implantation Genetic Testing) einführte. Bislang wurden Tausende von Embryonen untersucht und dadurch wurde eine solide Erfahrung mit der Durchführung dieser Art von Untersuchungen gesammelt.
Die genetischen Präimplantations-Gentests (PGT) werden bei Mutationen empfohlen, die zu Fehl- oder Totgeburten, lebensbedrohlichen Zuständen oder Erkrankungen mit schwerer körperlicher oder geistiger Behinderung führen, und für die es keine wirksame Behandlung gibt.
PGT bei monogenetischen Erkrankungen (PGT-M)
Sie wird Familien empfohlen, in denen das Risiko für die Geburt eines kranken Kindes besteht, weil ein oder beide Elternteile Träger oder Patienten einer monogenetischen Erkrankung sind – mit verschiedenen Erbgängen: autosomal-rezessiver Erbgang, autosomal-dominanter Erbgang, X-chromosomaler Erbgang (geschlechtsgebunden), erbliche Krebssyndrome (Keimbahnmutation). Das Risiko für die Geburt eines kranken Kindes ist in jeder Schwangerschaft hoch und variiert zwischen 25% und 100%.
Wenn die zwei Elternteile Träger einer autosomal-rezessiven Mutation sind, beträgt das Risiko für die Geburt eines kranken Kindes 25 %. Zu der Gruppe dieser Erkrankungen gehören solche wie Beta-Thalassämie, zystische Fibrose (CF), Epidermolysis bullosa (EB), Stoffwechselkrankheiten, der häufigste Typ spinaler Muskelatrophie (SMA) usw.
Bei dieser Vererbungsart beträgt das Risiko 50% für jedes Kind. Zu dieser Gruppe gehören Krankheiten wie die Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung (CMT), Neurofibromatose, myotone Dystrophie, Chorea Huntington, Osteogenesis imperfecta, familiäre adenomatöse Polyposis (FAP), Achondroplasie usw.
Je nach Vererbungsart schwankt das Risiko zwischen 25 und 50%. Zu dieser Gruppe gehören die Muskeldystrophie des Typs Duchenne, das fragile X-Chromosom, die Hämophilie, die Incontinentia pigmenti (IP) und die fokale dermale Hypoplasie. Dies sind Erkrankungen, bei denen nur ein Geschlecht betroffen ist. Die Bestimmung des Geschlechts des Embryos ermöglicht es, nur gesunde Embryonen des nicht betroffenen Geschlechts für den Transfer auszuwählen. Eine weitere Möglichkeit zur Auswahl gesunder Embryonen ist die DNA-Analyse auf die spezifische Mutation.
PGT auf strukturelle Defekte der Chromosomen (PGT-SR)
Präimplantationstests auf strukturelle Chromosomendefekte (PGT-SR) werden bei Paaren durchgeführt, bei denen einer der beiden Partner und/oder beide Partner eine Chromosomenanomalie aufweist: balancierte strukturelle Translokation (Verschieben eines Teils eines Chromosoms zu einem anderen), Inversion (die Umkehrung eines Chromosomenabschnitts nach Chromosomenbruch), Duplikation (Duplikation eines Teils eines Chromosoms) / Deletion (Fehlen eines Teils des Chromosoms). Das Risiko für die Entwicklung defekter Embryonen ist hoch und hängt von der Mutationsart ab.
Bei etwa 2-4 % der Paare mit wiederholten Fehlgeburten ist einer der Partner Träger sogenannter balancierter
Chromosomenmutationen – reziproke und Robertsonsche Translokationen, Inversionen usw. Solche Mutationen werden als familiär bezeichnet, weil sie häufig von einem gesunden Elternteil vererbt und seltener neu erworben werden. Die Trägerin oder der Träger ist in der Regel gesund, aber ein bestimmter Prozentsatz ihrer oder seiner Geschlechtszellen weist ein genomisches Ungleichgewicht auf. Solche Gameten haben eine geringe Befruchtungsfähigkeit und führen zu einer fehlenden Einnistung, zu Fehlgeburten oder zur Geburt von Kindern mit Chromosomenstörungen. Bei einer Chromosomenumlagerung (bei einem chromosomalen Rearrangement) ist das Risiko eines Aborts bei jeder weiteren Schwangerschaft hoch und variiert je nach Art der Chromosomenmutation.
Da in der Regel alle Chromosomen und nicht nur die an der Chromosomenumlagerung beteiligten Chromosomen des Embryos untersucht werden, können auch zusätzliche Mutationen auf anderen Chromosomen nachgewiesen werden.
PGT auf Aneuploidien (PGT-A)
Die Indikationen für PGT-A sind fortgeschrittenes Mutterschaftsalter der Frau, mehrfache Fehlgeburten, fehlgeschlagene IVF-Versuche, schwere männliche Unfruchtbarkeit.
Bei der PGT-A werden die Embryonen auf die Anzahl aller Chromosomen untersucht. Etwa 70% der Embryonen, die aus einer natürlichen Befruchtung oder einem In-vitro-Verfahren hervorgehen, gehen vor der Geburt verloren. Die meisten Embryonen gehen im ersten Trimester verloren, die meisten sogar vor der Einnistung (Implantation). Die Hauptursache dafür sind Chromosomenanomalien, so genannte Aneuploidien (Fehlverteilungen der Chromosomen), die durch den Verlust oder die Addition von Chromosomen entstehen.
Mindestens 85% der Aneuploidien bei Embryonen treten in der Eizelle auf. Der Anteil der Aneuploidien in den Spermien ist wesentlich geringer und beträgt etwa 7-8%. Die übrigen Aberrationen treten zufällig während der Zellteilung im frühen Embryonalstadium auf.
Es ist belegt, dass im Durchschnitt mehr als 50% der Embryonen eine Chromosomenanomalie aufweisen. Da dieser Prozentsatz mit dem Alter zunimmt, ist dies höchstwahrscheinlich der Hauptgrund dafür, dass die Fruchtbarkeit der Frauen mit zunehmendem Alter sinkt und das Risiko für mehr Fehlgeburten steigt.
Einige der Chromosomenanomalien ermöglichen eine termingerechte Geburt (Down-Syndrom, Edwards-Syndrom, Turner-Syndrom usw.), andere führen zu Frühgeburten, Fehlgeburten oder zum Stillstand der Embryonalentwicklung noch vor der Einnistung.
Angesichts der hohen Inzidenz von Chromosomenmutationen ist auch der Nutzen der Durchführung von PGT-A an Embryonen im Verlauf eines In-vitro-Verfahrens offensichtlich.
Phasen des PGT-Verfahrens
Das PGT-Verfahren kann nur bei einer In-vitro-Fertilisation (IVF) durchgeführt werden. Es umfasst die IVF-Vorbereitung (die hormonelle Stimulation der Eierstöcke), die Follikelpunktion und die Befruchtung der Eizellen, die Biopsie des Embryos und das Einfrieren der Embryonen.
Die Biopsie wird am 5.-6. Tag nach der Befruchtung im Blastozystenstadium des Embryos durchgeführt. Dabei werden 5-7 Zellen der äußeren Schicht von der die künftigen Plazenta und fetalen Membranen bildenden Blastozyste so entnommen, dass die fetalen Zellen nicht beschädigt werden, und anschließend wird das Embryo eingefroren. Wird das Verfahren von einem erfahrenen Embryologen durchgeführt, beträgt das Risiko für eine Verhinderung der embryonalen Entwicklung weniger als 1%. Bei Bedarf kann eine Biopsie auch an bereits kryokonservierten (eingefrorenen) Embryonen nach ihrem Auftauen durchgeführt werden.
Anschließend wird die DNA aus den biopsierten Zellen isoliert, amplifiziert und mit einem geeigneten Gentest auf die gesuchte Mutation hin untersucht. Die Ergebnisse liegen in der Regel innerhalb von 2 bis 4 Wochen vor, und ihre Zuverlässigkeit ist über 95%. Eine kostenlose genetische Konsultation wird allen PatientInnen des Krankenhauses „Nadezhda“ vor und nach dem Test angeboten.
Es werden verschiedene Biopsie-Techniken angewandt: Polkörper-Biopsie (PKB), Biopsie von Blastomeren drei Tage alter Embryonen und Biopsie trophektodermaler Embryozellen im Blastozystenstadium.
Bei der Polkörper-Biopsie (PKB) wird mit Hilfe eines Lasers ein kleines Loch in die Eizellhülle gestochen, aus dem ein oder zwei Polkörperchen entnommen werden. Das Verfahren hat in der Regel keine Auswirkungen auf die weitere Entwicklung des Embryos. Dieser Ansatz ist nur für mütterliche Mutationen aussagekräftig, da er weder den Beitrag des väterlichen Genoms noch nach der Befruchtung auftretende Mutationen berücksichtigt.
Bei dieser Biopsie werden in der Regel eine oder zwei Zellen am 3. Tag nach der Befruchtung entnommen, wenn der Embryo aus 6-8 Blastomeren besteht. Das Problem bei diesem Ansatz ist der hohe Anteil an natürlichem Chromosomenmosaik bei Drei-Tage-Embryonen. Es ist sowohl möglich, dass die getestete Zelle defekt ist und die anderen Zellen normal sind, als auch der umgekehrte Fall, dass die getestete Blastomere normal ist und die anderen Zellen defekt sind. Bei PGT-M birgt die DNA-Isolierung und DNA-Amplifikation aus einer einzigen Zelle das Risiko von ADO (Allele Drop Out – fehlende Amplifikation eines Allels). Dies würde zu Fehldiagnosen führen und ist der Grund dafür, warum dieser Ansatz immer weniger Anwendung findet.
Dies ist derzeit der meistverwendete Ansatz. Die Trophektodermbiopsie eines Embryos wird am 5.-6. Tag nach der Befruchtung im Blastozystenstadium durchgeführt, wenn das Embryo etwa 100-150 Zellen hat. Die Blastozyste ist eine Blase, die aus zwei Zellenarten besteht. Die den Hohlraum umgebenden Oberflächenzellen werden als Trophektoderm bezeichnet, und aus ihnen entwickelt sich die zukünftige Plazenta. Aus der zentraler gelegenen Zellengruppe entsteht der Fötus. Bei der Trophektodermbiopsie werden 5-7 Vorläuferzellen der Plazenta entnommen, wobei die zukünftigen fetalen Zellen nicht beschädigt werden. Ein Vorteil der Trophektodermbiopsie ist, dass die Analyse einer größeren Zellenanzahl die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Diagnose erhöht und das Risiko von Fehldiagnosen aufgrund von Mosaizismus und ADO verringert.
Извършването на предимплантационни тестове крие минимални рискове за по-нататъшното развитие на ембрионите и яйцеклетките. Рискът за увреждане на яйцеклетката от биопсията е по-малко от 0,2%, а на ембриона – под 1%. Съществува около 5% риск от погрешна диагноза (фалшиво положителна или отрицателна) поради естествения мозаицизъм на ембрионите или технически ограничения на метода. Възможно е изследването да покаже, че няма наличен нито един нормален ембрион сред изследваните и да не се стигне до трансфер. В част от случаите е възможно резултатите да не могат да бъдат интерпретирани.
Успехът от PGT е в пряка зависимост от успеваемостта на IVF клиниките, в този смисъл PGT трябва да се прилага само в най-добрите инвитро клиники след изчерпателна медико-генетична консултация. Във всички случаи при настъпване на бременност се препоръчва инвазивна пренатална диагностика за потвърждаване на резултата от PGT. При деца, родени след PGT-инвитро процедура, не е установена по-висока честота на вродени аномалии.
Derzeit wird im Krankenhaus „Nadezhda“ der genetische Präimplantationstest des Trophektoderms angeboten. Je nach gesuchter genetischer Mutation werden unterschiedliche Analysetechniken angewandt. Das genetische Labor verfügt über Geräte für:
- Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH);
- Microarray-DNA-Analyse (Array CGH);
- DNA-Polymerase-Kettenreaktion (PCR), (Echtzeit-PCR);
- Sequenzierung der nächsten Generation (NGS).