На сколько важно проводить генетическую диагностику эмбрионов перед подсадкой?

Здравствуйте. Большинство из 25 000 или около того генов в геноме человека были идентифицированы за последние годы. Молекулярный анализ генов становится все проще и эффективнее. Как следствие, предимплантационный генетический скрининг в рамках протокола ЭКО теперь может предотвратить рождение у пар, сталкивающихся с проблемой фертильности, детей с различной генетической патологией, такой как муковисцидоз, мышечная дистрофия, серповидно-клеточная анемия, болезнь Тея-Сакса, болезнь Гоше, микроделеция AZF, умственная отсталость и т. д. Ведь эти проблемы беспокоят каждую женщину, которая когда-либо забеременела. С помощью предимплантационнлй диагностики мы также можем лучше понять проблему рецидивов раннего выкидыша и генетических ошибок, возникающих при беременности у пожилых матерей.

Предимплантационный скрининг не следует рассматривать как создание «дизайнерских младенцев», это - неправильный термин, используемый только прессой, а не врачами. Мы не могли бы манипулировать (даже если бы хотели) особенностями или характеристиками потомства. Это просто выдумка. Все, что мы можем сделать, - это отбраковать эмбрионы с душераздирающими и разрушительными генетические заболевания, вызванными наличием мутаций у одного или обоих супругов. Существует два различных типа предимплантационной генетической диагностики: либо для устранения родительских мутаций, либо для проверки количества хромосом (скрининг анеуплоидии). Последний используется широко, но обычно более вреден, чем полезен по интересным причинам, которые я объясню позже. Первый вид скрининга, устраняющий мутации носителей генетического заболевания, чрезвычайно эффективен и выгоден.

Когда эмбрион достигает третьего дня развития, он обычно имеет восемь клеток. Одна или две из этих клеток, называемые «бластомерами», могут быть удалены из эмбриона с помощью техники микроманипуляции. Эмбрион обычно не повреждается и может развиваться так же, как если бы эта одна клетка никогда не была удалена. То же самое можно сделать с трофобластом пятидневных эмбрионов. Затем вы можете подвергнуть эти клетки генетическому анализу и узнать хромосомный состав зародышей, и несут ли они специфическую мутацию, вызывающую заболевание.

Тестирование ДНК и болезнь одного гена

Это наиболее подходящее указание для предимплантационной диагностики. Все, чем мы являемся физически, определяется примерно 25 000 генов, расположенных в нашей ДНК. Все ваше тело состоит из многих тысяч различных белков, структура и ориентация которых определяют невероятные механизмы вашего тела и мозга. Однако эти тысячи белков в свою очередь состоят из двадцати аминокислот. Разнообразие аминокислот, которые теоретически могут существовать, неограниченно. Химики могут синтезировать многие тысячи из них. Однако живая природа состоит только из двадцати определенных аминокислот, которые абсолютно одинаковы для всех живых существ на земле. Различия между живыми существами заключаются в различиях последовательностей этих двадцати аминокислот, которые составляют все различные белки, из которых они состоят. В свою очередь, эта последовательность аминокислот была определена последовательностью 4 основных букв, которые составляют нашу ДНК. Весь человеческий геном представляет собой 3 миллиарда пар оснований или «букв» ДНК. Конкретный набор комбинаций из трех букв ДНК представляет собой коды для каждой из двадцати аминокислот. Поэтому порядок, в котором буквы ДНК встречаются на хромосоме, определяет последовательность аминокислот, а это, в свою очередь, определяет белки, которые определяют все в нашем организме. Одна ошибка в аминокислотной последовательности в любом белке может вызвать резкое изменение его структуры и серьезное генетическое заболевание, такое как муковисцидоз или болезнь Тея-Сакса. Эти ошибки в последовательности ДНК могут быть легко диагностированы с помощью процесса (выполняемого в пробирке, а затем на матричном чипе или с помощью процесса, называемого ПЦР), который является основой предимплантационной диагностики для генетического заболевания, связанного с ошибкой одного гена.

Тестирование хромосом и скрининг на анеуплоидию

Это тип ПГД, который часто неуместен, пытается определить, какие эмбрионы приведут к развитию здоровой беременности и снизят риск выкидыша. Все наши 6 миллиардов ДНК «букв» расположены на сорока шести хромосомах, которые свернуты внутри ядра каждой отдельной клетки в вашем теле и разделены на двадцать три пары, двадцать две «аутосомные» пары и одну «половую» хромосомную пару, «Х» и «Y». Ребенок с двумя Х-хромосомами будет девочкой, а с одной Y-хромосомой и одной Х-хромосомой будет мальчиком.

Чтобы зачатие произошло, 23 хромосомы из набора мужа и 23 хромосомы из набора жены должны встретиться в момент оплодотворения и стать зародышем с новым нормальным набором из 46 хромосом. Процесс, при котором примитивные сперматозоиды и примитивные яйцеклетку теряют половину своего количества хромосом по мере превращения в сперму и готовые к оплодотворению яйцеклетки, называется «мейозом». Процесс старения яйцеклеток затрудняет им процесс мейоза. Вот почему яйцеклетки пожилых женщин с меньшей вероятностью приводят к формированию жизнеспособного эмбриона, а также потому, чтопочему пожилые женщины более бесплодны, чем молодые, и почему у пожилых женщин чаще случаются выкидыш или рождаются дети с отклонениями, такими как синдром Дауна.

Если есть ошибка в делении хромосом яйцеклетки, и одна из пар хромосом не может разделиться, то яйцеклетка будет иметь 24 хромосомы вместо 23. В синдроме Дауна, например, у эмбриона в общей сложности 47 хромосом вместо 46, потому что у него есть три набора хромосомы 21 вместо нормальных двух наборов. Этот вид хромосомной ошибки, при котором одна из хромосом имеет три копии вместо правильных двух копий, называется «трисомией». Все эти хромосомные ошибки, включая трисомии, моносомии и различные их комбинации, могут возникать практически в любой из хромосом, и эти ошибки, как группа, называются «анеуплоидией». Эти числовые хромосомные ошибки в клетке можно диагностировать путем процесса под названием FISH.

Большинство из этих хромосомных дефектов, которые возникают у эмбрионов человека, являются летальными и приводят либо к невозможности имплантации эмбриона, либо к выкидышу. Только редкие хромосомные дефекты, такие как трисомия 21 или синдром Дауна, приводят к рождению ненормального ребенка. Ничто в рамках процесса экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) или ИКСИ не увеличивает риск этих хромосомных нарушений.

Критика и ограничения ПГД

Одиночные генные дефекты - это редкие генетические заболевания, такие как муковисцидоз или микроделеция (их тысячи), которые встречаются у потомства бесплодных пар, которые являются носителями, и которые диагностируются с помощью ПЦР. Предимплантационная генетическая диагностика для таких пар чрезвычайно важна сегодня, потому что для проверки можно исследовать множественные последовательности ДНК около дефектного гена (связанные маркеры), а также саму мутацию. Генетический скрининг также очень важен в случаях повторного выкидыша, вызванного хромосомными транслокациями, для которых около 1,5% бесплодных пар являются носителями.

Тем не менее, предимплантационный скриниг для рутинного выявления анеуплоидии во время ЭКО для бесплодных пар недавно подвергся серьезной критике в Европе из-за нескольких проспективных рандомизированных контрольных исследований в Голландии и Бельгии. ПГД не удалось показать какого-либо улучшения клинического исхода ЭКО для женщин позднего репродуктивного возраста, а также в случаях повторных неудач в имплантации эмбрионов. На самом деле это снижает уровень беременности, и причина этого удивительна с точки зрения понимания нашей собственной специфической человеческой генетики.

В европейских исследованиях даже более молодых бесплодных пар было обнаружено, что только 36% эмбрионов, подверженных ПГД, являются хромосомно нормальными (когда удаляются и тестируются два эмбриона, а не один). Когда эмбрионы, диагностированные как хромосомно-аномальные на 3-й день (и, следовательно, не перенесенные в матку пациента), были повторно обследованы на 5-й день, только 54% оказались носителями этой аномалией. Было ясно, что уровень ошибок для метода FISH составляет всего 5%. Таким образом, это несоответствие в 50%, по-видимому, связано в основном с распространенностью эмбрионального мозаицизма. Это означает, что некоторые клетки у многих эмбрионов нормальные, а некоторые ненормальные. Таким образом, около 50% человеческих эмбрионов в европейских исследованиях были признаны мозаичными. Следовательно, использование предимплантационной диагностики может привести к отбраковыванию хороших эмбрионов (диагностированных как аномальные) и переносу патологических эмбрионов (диагностированных как нормальные). Интересно, что у всех нас, есть небольшое количество хромосомно-аномальных клеток. Даже бластоциста, где вы можете получить 5 клеток, часто будет содержать аномальные клетки, несмотря на то, что эмбрион на самом деле нормальный.

В целом, этот метод лучше всего подходит для носителей одного генного заболевания, которые не хотят, чтобы у ребенка было такое заболевание.