Spezialisierte Verfahren beim Embryo

Der genetische Präimplantationstest (PGT) ist eine Methode der genetischen Präimplantationsdiagnostik zur Auswahl gesunder In-vitro-Embryonen vor dem Transfer in die Gebärmutter und besteht aus der Biopsie von Polkörperchen, Blastomeren oder trophektodermalen Zellen des Embryos, der DNA-Isolierung und der genetischen Analyse. Der PGT wird in drei Hauptgruppen unterteilt: PGT-A (preimplantational genetic testing for aneuploidies = genetische Präimplantationstests für Aneuploidien/Chromosomenanomalien: Veränderungen in der Zahl), PGT-SR (genetische Präimplantationstests für strukturelle Rearrangements der Chromosomen) und PGT-M (genetische Präimplantationstests bei monogenetischen Erkrankungen).

Der PGT-A wird bei Frauen im fortgeschrittenen Mutterschaftsalter, bei Frauen mit mehrfachen Fehlgeburten und/oder mit fehlgeschlagenen IVF-Versuchen sowie bei schwerer männlicher Unfruchtbarkeit angewandt. Der PGT-SR wird bei Paaren eingesetzt, in denen ein und/oder beide Elternteile Träger einer strukturellen Chromosomenanomalie sind – balancierte Translokation, Inversion, Duplikation/Deletion. Indikationen für die Durchführung von PGT-M haben Paare, in denen das Risiko besteht, dass ein kranker Nachkomme geboren wird, weil ein oder beide Elternteile Träger einer monogenetischen Erkrankung sind.

Die PGT-Durchführung ist in all den Fällen gerechtfertigt, in denen mit Sicherheit feststeht, dass die Erkrankung eines der beiden Partner in einer potenziellen Schwangerschaft zu einer Totgeburt oder zur Sterblichkeit des Kindes führen würde. Die PGT-Durchführung ist auch sinnvoll bei Patienten mit Krankheiten, die eine längere Lebenserwartung haben, jedoch unter unheilbaren schweren, mehrfachen, oft fortschreitenden körperlichen und/oder geistigen Behinderungen leiden. In der Regel handelt es sich dabei um seltene genetische Krankheiten, die lebensbedrohlich sind oder zu chronischer Invalidität führen und für die es keine wirksame oder kostspielige Therapie gibt. In solchen Fällen ermöglicht die PGT-Durchführung die Auswahl und den Transfer von nur gesunden Embryonen. Auf diese Weise werden das gesundheitliche Risiko für die Frau und das psychologische Trauma vermieden, die bei einer spontanen Schwangerschaft und der Notwendigkeit eines Schwangerschaftsabbruchs aus medizinischen Gründen nach einer invasiven pränatalen Diagnostik (Chorionzottenbiopsie, Fruchtwasserpunktion/Amniozentese) und dem Nachweis einer genetischen Erkrankung des Fötus auftreten würden.

Dank des technischen Fortschritts bei der assistierten Reproduktion und der Gentechnologien hat der PGT das Potenzial, zu einer entscheidenden Waffe in unserem Kampf gegen genetisch bedingte Erkrankungen und zu einem Schlüsselkonzept für deren Prävention zu werden.

Wir sind stolz darauf, dass das Team des genetischen Labors des „Nadezhda“-Krankenhauses das erste in Bulgarien ist, das im Jahre 2008 die genetische Präimplantationsdiagnostik von Embryonen eingeführt hat.

Im Krankenhaus „Nadezhda“ werden routinemäßig genetische Präimplantationstests bei Paaren durchgeführt, bei denen einer der beiden Partner eine Chromosomenanomalie aufweist (balancierte strukturelle Translokation, Inversion oder ein anderes chromosomales Rearrangement; Mosaizismus bei einem der beiden Partner), und unser Team verfügt über langjährige Erfahrung darin.

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 Schwangerschaftsabbruchs 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.

Indikationen für die Durchführung dieses Präimplantationstests haben Familien, in denen ein oder beide Elternteile Träger eines monogenen Defekts für Krankheiten mit verschiedenen Vererbungsarten sind: autosomal-rezessiv, autosomal-dominant, X-chromosomaler Erbgang (geschlechtsgebunden), erbliche Krebssyndrome (Keimbahnmutation).

Erkrankung mit autosomal-rezessivem Erbgang

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, spinale Muskelatrophie (SMA) usw.

Erkrankung mit autosomal-dominantem Erbgang

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.

Erkrankung mit X-chromosomalem Erbgang (geschlechtsgebunden)

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, wenn dies technisch möglich ist.

Im Krankenhaus „Nadezhda“ werden erfolgreich genetische Präimplantationstests für die folgenden monogenen Krankheiten durchgeführt:

• Muskeldystrophie des Typs Duchenne;
• Hämophilie;
• myotone Dystrophie;
• Chorea Huntington;
• fragiles X-Chromosom;
• Epidermolysis bullosa (EB);
• Beta-Thalassämie.

Das Genetische Labor des Nadezhda-Krankenhauses kooperiert auch mit dem Nationalen Genetischen Labor (NGL), dem „Spezialkrankenhaus für aktive Behandlung in Geburtshilfe und Gynäkologie – Mutterhaus“ (SBALAG „Spetsializirana bolnitsa za aktivno lechenie po akusherstvo i ginekologiya – Maichin dom“), um Paaren, die diesen Test benötigen, die beste und günstigste PGT-M-Option anzubieten.

Die PGT-M-Optionen werden nach einer medizinisch-genetischen Beratung mit den Fachärztinnen und Fachärzten für medizinische Genetik des Nadezhda-Krankenhauses festgelegt.

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. Angesichts der hohen Inzidenz von Chromosomenmutationen ist auch der Nutzen der Durchführung von PGT-A an Embryonen im Verlauf eines In-vitro-Verfahrens offensichtlich.

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.

Das PGT-Verfahren kann nur bei einer In-vitro-Fertilisation (IVF) durchgeführt werden. Das eigentliche PGT-Verfahren in vitro umfasst die hormonelle Stimulation der Eierstöcke, die Entnahme der Eizellen durch Follikelpunktion, die Entnahme von Spermien des Partners, die Befruchtung der Eizellen, die Biopsie des Embryos, die PGT-Durchführung und den Transfer der gesunden Embryonen in die Gebärmutter.

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 Isolierung und DNA-Amplifikation aus einer einzigen Zelle das Risiko von ADO (Allele Drop Out – fehlende Amplifikation eines Allels (Genvarianten an einem Genort)). 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 Tag 5-6 nach der Befruchtung im Blastozystenstadium durchgeführt, wenn der Embryo etwa 100-150 Zellen hat. Die Blastozyste ist eine Blase, die aus zwei Zellenarten besteht. Die Oberflächenzellen, die den Hohlraum umgeben, 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 fötalen 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.

Die Durchführung von Präimplantationstests birgt minimale Risiken für die weitere Entwicklung von Embryonen und Eizellen. Das Risiko einer Schädigung der Eizelle durch die Biopsie beträgt weniger als 0,2 % und des Embryos weniger als 1 %. Es besteht ein Risiko von etwa 5 % für eine Fehldiagnose (falsch-positiv oder falsch-negativ) aufgrund des natürlichen Mosaiks der Embryonen oder aufgrund der bestehenden technischen Grenzen der Methode. Es ist möglich, dass die Untersuchung ergibt, dass unter den untersuchten Embryonen kein normaler Embryo vorhanden ist und dass kein Transfer stattfindet. In manchen Fällen ist eine Interpretation der Untersuchungsergebnisse nicht möglich.

Der PGT-Erfolg steht in direkter Abhängigkeit zur Erfolgsquote der IVF-Kliniken ab. In diesem Sinne sollte die PGT nur in den besten IVF-Kliniken nach einer umfassenden medizinisch-genetischen Beratung durchgeführt werden. In allen Fällen einer eingetretenen Schwangerschaft wird eine invasive Pränataldiagnostik zur Bestätigung des PGT-Ergebnisses empfohlen. Bei Kindern, die nach dem PGT-in-vitro-Verfahren geboren wurden, wurde keine höhere Inzidenz von angeborenen Anomalien festgestellt.

Derzeit werden im Krankenhaus „Nadezhda“ genetische Präimplantationstests des Polkörpers, der Blastomere und 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).