Zdrowe zarodki wykazują wady chromosomów

Testy genetyczne zaprojektowane w celu wyeliminowania embrionów, które prawdopodobnie nie wyrosną na zdrowe dzieci po zapłodnieniu in vitro (IVF), są często podawane parom otrzymującym leczenie, chociaż wydaje się, że ma to niewielki wpływ na wskaźniki ciąż. Nowe badanie dotyczące genetycznych badań przesiewowych o wyższej rozdzielczości stawia tę praktykę pod znakiem zapytania, pokazując, że większość komórek nawet zdrowych embrionów ma takie defekty chromosomalne.

Dołącz do kropek: Każda kropka w tym teście macierzowym reprezentuje fragment testowego DNA. Kolor określa podobieństwo między testowym DNA a inną próbką referencyjną.

Evelyne Vanneste i jej koledzy z Katolicki Uniwersytet w Leuven w Belgii zastosowali nowe techniki przesiewowe o wyższej rozdzielczości do analizy komórek z trzy- lub czterodniowych zarodków 23 płodnych par w wieku poniżej 35 lat. Zarodki są zazwyczaj analizowane na tym etapie rozwoju, ponieważ mniej dojrzałe embriony zawierają mniej informacji , a bardziej rozwinięte zarodki są trudniejsze do przeniesienia.

Vanneste i jej koledzy odkryli, że ponad 90 procent komórek ma pewne nieprawidłowości chromosomalne, co w pewnym stopniu wyjaśnia, dlaczego ludzie mają ogólnie tak niski wskaźnik płodności. Ale oznacza to również, że niektóre użyteczne zarodki mogą zostać odrzucone po badaniu przesiewowym.

Preimplantacyjne badanie genetyczne (PGS) zwykle obejmuje reakcję łańcuchową polimerazy (PCR), która wykrywa zaburzenia genetyczne poprzez amplifikację określonego fragmentu zmutowanego DNA, lub fluorescencyjną hybrydyzację in-situ (FISH), która umożliwia sprawdzenie chromosomów pod kątem wad strukturalnych w porównaniu z normalnymi chromosomów, ale nie można przeszukiwać wszystkich chromosomów jednocześnie. W rezultacie można przeoczyć problemy chromosomalne, które mogą uniemożliwić pomyślną ciążę.

Vanneste i jej koledzy wykorzystali dwa nowsze narzędzia – macierz SNP i macierz BAC – do poszukiwania błędów chromosomalnych w całym genomie. Macierz SNP może identyfikować wariacje w krótkich fragmentach DNA, podczas gdy macierz BAC może analizować większe fragmenty chromosomów pod kątem błędów strukturalnych. Zespół zbadał komórki z 23 embrionów pobranych od dziewięciu par o normalnej płodności, które poddano leczeniu IVF w celu wykluczenia embrionów z określonymi chorobami genetycznymi. Ku zaskoczeniu naukowców odkryli, że 90 procent komórek ma zduplikowane lub brakujące fragmenty chromosomów. Nie tylko to, ale błędy zmieniły się w różnych komórkach pobranych z tego samego zarodka.

Sugeruje to, że ludzkie embriony mają naturalnie wysoką niestabilność chromosomową, przynajmniej podczas kilku pierwszych rund podziału komórki. To samo zaobserwowano u makaków, ale nie u myszy, mówi Vanneste, a przyczyna ewolucyjna nie jest jeszcze jasna. Możliwe, że niestabilność jest mechanizmem, który może szybko generować różnorodność genetyczną, umożliwiając w ten sposób szybszą adaptację do zmieniających się środowisk, mówi.

Wyniki Vanneste mogą częściowo wyjaśniać stosunkowo niski wskaźnik płodności u ludzi, wynoszący około 30 procent, ale wskaźnik ten jest nadal znacznie wyższy niż 10 procent pozornie normalnych genetycznie embrionów znalezionych przez jej zespół. Oznacza to, że wiele embrionów musi rozwinąć się w zdrowe dzieci, nawet jeśli na tym etapie ich chromosomy mają defekty. W miarę wzrostu zarodka komplementarne mutacje w jego komórkach mogą się wzajemnie kompensować lub komórki bez defektów chromosomowych mogą preferencyjnie zasiedlać zarodek.

Korzyści z badań przesiewowych przed implantacją są już gorąco dyskutowane, ponieważ błędy chromosomowe często występują u starszych kobiet, które mogą początkowo wytwarzać niewiele komórek jajowych, które mają mniejszą szansę na pomyślną impregnację po biopsji inwazyjnej w celu usunięcia komórek do badań genetycznych.

Nikt z nas nie jest naprawdę normalny, więc tak naprawdę marnujemy czas na próby przesiewowe pod kątem normalności, mówi Stuart Lavery, konsultant specjalizujący się w medycynie reprodukcyjnej w szpitalu Hammersmith w Londynie w Wielkiej Brytanii. zarodek.

Ani Lavery, ani Vanneste nie sugerują całkowitej rezygnacji z badań przesiewowych IVF, ale obaj twierdzą, że chromosomy z mniej lub bardziej rozwiniętych embrionów mogą dostarczać bardziej wiarygodnych wyników, ponieważ niestabilność chromosomów nie jest wtedy tak dużym problemem. Zmiana punktu czasowego analizy genomowej na wcześniejszy etap analizy ciała polarnego lub na późniejszy etap przez biopsję blastocysty może być lepszym podejściem do wyboru genetycznie normalnych zarodków do transferu, mówi Vanneste.

Ciała polarne to komórki pozostałe po podziałach komórek mejotycznych, które tworzą jajo, które zawierają tylko DNA matki i dlatego nie mogą wykazywać błędów ojca lub powstałych po zapłodnieniu. Ale metoda jest delikatna dla zarodka, a błędy chromosomalne obecne w ciałach polarnych są przenoszone przez wszystkie komórki zarodka, co stanowi mocne uzasadnienie dla odrzucenia zarodków z błędami.

W przeciwieństwie do tego, ludzka blastocysta ma około 100 komórek w wieku pięciu dni, z których niektóre tworzą łożysko, a nie tkanki płodu. Pozwala to na usunięcie kilku komórek, co ułatwia analizę genetyczną i obejmuje DNA pochodzące od ojca. Na tym etapie niestabilność chromosomowa jest mniej wyraźna, ale do niedawna analiza komórek blastocysty nie była praktyczna, ponieważ przenoszenie ich jest znacznie trudniejsze. Jednak nowsze techniki, które obejmują zamrażanie zarodków, sprawiają, że analiza blastocysty, po której następuje późniejszy transfer, jest bardziej praktyczna.

Lavery mówi, że analiza ciała polarnego może szczególnie przynieść korzyści starszym kobietom, którym pozostało tylko kilka cennych jajeczek. W przypadku młodszych kobiet biopsje blastocysty mogą przynieść bardziej obiecujące wyniki, mówi.

Macierze SNP i BAC są jednak nadal stosunkowo drogie. Inną, mniej kosztowną metodę analizy ludzkich chromosomów, zwaną porównawczą hybrydyzacją genomową (CGH), opracowuje Elpida Fragouli z Wydziału Położnictwa i Ginekologii Nuffield na Uniwersytecie Oksfordzkim oraz Reprogenetics w Wielkiej Brytanii. Takie podejście pozwala na zbadanie wszystkich 23 par ludzkich chromosomów z blastocyst w nieco niższej rozdzielczości.

W przypadku CGH, DNA wyekstrahowane z zarodka jest amplifikowane, oznaczane na zielono i mieszane z normalnym DNA odniesienia, które oznaczono na czerwono. Mieszanina jest następnie rozprowadzana na szkiełkach wraz z chromosomami metafazowymi (wczesne stadium), z którymi wiąże się mieszanina DNA. Chromosomy są skondensowane w różne kształty, a stosunek zielonej do czerwonej fluorescencji wzdłuż długości każdego chromosomu wskazuje, czy chromosomy embrionu straciły lub powieliły zauważalne fragmenty. Według Fragouli wstępne wyniki kliniczne z wykorzystaniem techniki na zarodkach blastocysty są obiecujące.

ukryć