Преимплантационное генетическое тестирование — ПГТ

Что такое преимплантационное генетическое тестирование

По разным оценкам, с бесплодием сталкиваются от 17 до 24% российских семей. Во многих случаях решить проблему с зачатием ребёнка удаётся с помощью ЭКО — экстракорпорального оплодотворения.

Во время этой процедуры из яичников женщины извлекают яйцеклетки, а затем помещают их в специальную прозрачную ёмкость — чашку Петри. Там яйцеклетки встречаются со сперматозоидами и происходит оплодотворение.

Получившиеся оплодотворённые яйцеклетки — эмбрионы — оставляют в инкубаторе с питательной средой на 5–6 дней. Всё это время эмбрионы растут и развиваются. Затем 1–2 из них переносят в полость матки женщины с помощью тонкого гибкого катетера, а оставшиеся криоконсервируют. Если беременность в результате ЭКО не наступит, можно будет использовать замороженные эмбрионы при повторной попытке.

Криоконсервация — глубокое замораживание клеток в жидком азоте при температуре −196 °C

Однако даже при ЭКО в развитии эмбриона иногда случаются сбои. И они могут произойти на любом этапе — до имплантации (переноса эмбриона в полость матки), во время беременности и даже при рождении ребёнка. Это объясняется тем, что внешне эмбрионы с генетическими поломками могут ничем не отличаться от здоровых.

Преимплантационное тестирование (ПГТ) — это проверка эмбриона на генетические аномалии ещё до его переноса в полость матки.

Эту процедуру обычно проводят на 5-й день развития эмбриона. От него забирают несколько клеток (обычно от 2 до 6) и отправляют в лабораторию на тестирование.

ПГТ не причиняет никакого вреда эмбриону. Процедура длится всего несколько секунд, а клетки для анализа берут исключительно с внешней оболочки.

Пока готовится результат исследования, эмбрионы криоконсервируют. Затем, учитывая данные ПГТ, их размораживают и переносят в полость матки женщины только здоровые экземпляры, не имеющие никаких генетических отклонений.

Виды преимплантационного генетического тестирования (ПГТ)

Есть три основных вида преимплантационного генетического тестирования, и каждый из них помогает выявить определённые генетические поломки.

ПГТ-А — диагностика анеуплоидий

ПГТ-А позволяет обнаружить анеуплоидии — отклонения в количестве хромосом.

Хромосомы находятся в ядре клетки и содержат генетическую информацию о человеке

В норме у человека 46 хромосом, объединённых по две, — всего 23 пары.

При анеуплоидии количество хромосом в паре нарушено. Например, при моносомии в паре не хватает одной хромосомы, а при трисомии, наоборот, появляется лишняя третья хромосома.

Очень редко бывает так, что количество хромосом в паре увеличивается до четырёх (тетрасомия) или пяти (пентасомия).

Распространённые заболевания, связанные с трисомиями:

• синдром Дауна — самая распространённая генетическая аномалия. У людей с таким синдромом нарушено умственное и физическое развитие, могут быть проблемы со зрением и слухом, пороки сердца, заболевания желудочно-кишечного тракта, нервной, эндокринной и кроветворной системы;
• синдром Эдвардса — тяжёлое заболевание, которое проявляется множественными пороками развития и чаще всего приводит к смерти младенца в возрасте до 1 года;
• синдром Патау — болезнь, приводящая к порокам физического развития, умственной отсталости, а часто и к смерти детей в раннем возрасте;
• синдром Клайнфельтера — встречается только у мальчиков и проявляется высоким ростом, непропорционально длинными руками и ногами, склонностью к ожирению, недоразвитием яичек, полового члена, вторичных половых признаков.

Моносомии в большинстве случаев приводят к самопроизвольному аборту — выкидышу. Единственный пример моносомии, при которой ребёнок может выжить, — синдром Шерешевского — Тёрнера.

С этим заболеванием рождается 1 ребёнок из 3 000, и это в большинстве случаев девочки. У мальчиков синдром встречается крайне редко.

Дети с синдромом Шерешевского — Тёрнера часто недоношенные. Но даже в случае доношенной беременности показатели роста и веса у малышей снижены (вес — до 2 800 г, рост — до 48 см). Также у новорождённых могут быть характерные признаки патологии: слишком короткая шея со складками кожи по бокам, врождённые пороки сердца, отёчность кистей и стоп.

ПГТ-M — диагностика моногенных заболеваний

ПГТ-М используется для диагностики моногенных заболеваний — наследственных патологий, которые развиваются из-за мутации в одном гене.

Такие болезни очень коварны — внешне человек может выглядеть совершенно здоровым, однако при этом быть носителем патогенной мутации. В этом случае он передаст её своим детям, которые либо тоже будут носителями, либо окажутся здоровыми, либо родятся с тяжёлой неизлечимой болезнью.

Вероятность получения генетической мутации от родителей зависит от типа наследования болезни — будет он аутосомно-доминантным или аутосомно-рецессивным.

Если болезнь аутосомно-доминантная, то ребёнок унаследует от родителей одну нормальную копию гена и одну сломанную. При этом с 50%-ной вероятностью мутация окажется «сильнее» и подавит здоровый ген.

Вероятность рождения ребёнка с патологией при аутосомно-доминантном типе наследования — 50%

В случае аутосомно-рецессивного заболевания ребёнок получает по одной копии сломанного гена от каждого родителя — носителя мутации. У матери и отца признаков патологии может и не быть, но у ребёнка болезнь проявится.

Вероятность наследования рецессивного заболевания — 25%. В 50% случаев дети с такими мутациями становятся только носителями. В 25% случаев генетической мутации не будет.

Вероятность рождения ребёнка с патологией при аутосомно-рецессивном типе наследования — 25%

Наиболее распространённые моногенные заболевания:

• гемофилия — редкое наследственное заболевание, при котором нарушается процесс свёртывания крови;
• синдром Марфана — наследственное заболевание соединительной ткани;
• наследственная нейросенсорная тугоухость — ухудшение или потеря слуха в результате повреждения элементов внутреннего уха, слухового нерва или клеток головного мозга, которые отвечают за распознавание звука;
• муковисцидоз (кистозный фиброз) — нарушение работы желёз внешней секреции (потовых, желёз бронхолёгочной системы, поджелудочной железы, печени);
• синдром Ушера — нарушение работы зрительных и слуховых рецепторов, которое приводит к тугоухости, снижению зрения, а затем и к слепоглухоте;
• фенилкетонурия — редкое моногенное заболевание, при котором у детей не усваивается фенилаланин (аминокислота, которая содержится в грудном молоке, молочных смесях и других белковых продуктах). Со временем фенилаланин накапливается в организме и повреждает нервную систему;
• синдром Ретта — умственная отсталость, которая сопровождается слабостью мышц и трудностью с координацией движений;
• аутосомно-рецессивная поликистозная болезнь почек — образование на поверхности почек и внутри них множественных кист, которые со временем разрастаются и замещают собой здоровые ткани;
• мукополисахаридоз — нарушение обмена веществ, которое приводит к накоплению сахара в тканях и органах;
• синдром Смита — Лемли — Опица — нарушение обмена холестерина.

Полидактилия (дополнительные пальцы на руках) может быть одним из признаков синдрома Смита — Лемли — Опица

ПГТ-СП — диагностика структурных перестроек хромосом

Структурные перестройки — это нарушение структуры хромосом, связанное с разрывами в них.

Привести к таким разрывам могут внешние и внутренние факторы — радиация, ультрафиолетовое и электромагнитное излучение, воздействие вредных химикатов, слишком низких и высоких температур, всевозможные вирусные и бактериальные инфекции.

Основные виды структурных перестроек:

• делеция — потеря участка хромосомы;
• дупликация — удвоение, утроение или даже многократное повторение участка хромосомы;
• инверсия — разворот участка хромосомы на 180°;
• транслокация — переход фрагмента одной хромосомы в другую;
• изохромосомия — потеря участка хромосомы и его замена зеркальным отражением другого участка.

Изохромосомию можно сравнить с ошибкой при печати книги: половина страницы пропадает и вместо неё повторно печатают другую половину.

Заболевания, связанные со структурными перестройками хромосом:

• врождённые пороки сердца;
• шизофрения — психическое заболевание, при котором изменяются мышление и поведение, появляются галлюцинации и бред;
• лейкоз — злокачественное заболевание крови;
• лимфома — злокачественное заболевание лимфатической системы;
• саркома — злокачественная опухоль костей, хрящей, мягких тканей, лимфатических узлов, внутренних органов, мышц;
• синдром Вольфа — Хиршхорна — редкое генетическое заболевание, которое чаще всего приводит к смерти ребёнка во младенчестве;
• синдром кошачьего крика — болезнь, которая сопровождается выраженной умственной и физической отсталостью;
• синдром Видемана — Беквита — генетическое заболевание, для которого характерны чрезмерный рост и вес, большой язык и омфалоцеле (выпячивание органов брюшной полости в области пупка).

Типичные признаки синдрома Вольфа — Хиршхорна: выступающее надпереносье, высокий лоб, большие выпуклые глаза, опущенные уголки рта. Автор: Rossjlennox, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Методы ПГТ

FISH, или флуоресцентная гибридизация in situ (fluorescence in situ hybridization) — это один из первых методов, которые стали использовать для преимплантационного генетического тестирования (ПГТ). С его помощью можно определить хромосомные аномалии, способные привести к рождению ребёнка с врождёнными заболеваниями.

В основе метода — использование специальных флуоресцентных ДНК-зондов, которые в ходе исследования подсвечивают отдельные хромосомы или их участки.

Метод aCGH (arrCGH, или array-CGH) — сравнительная геномная гибридизация, которая позволяет проанализировать одновременно все хромосомы и выявить нарушения в их количестве и структуре.

При aCGH сравнивают два образца генетического материала — контрольный (который был получен от заведомо здорового человека) и исследуемый. Образцы размечают с помощью зондов и наносят на микрочип. Результат выглядит так: зелёное свечение на микрочипе говорит о потере участка хромосомы, красное — наоборот, об увеличении числа хромосом или их фрагментов.

NGS (next generation sequencing, секвенирование нового поколения) — один из наиболее точных методов ПГТ. С его помощью можно обнаружить анеуплоидии (нарушения в числе хромосом), структурные перестройки хромосом и генетические аномалии, способные привести к моногенным заболеваниям.

Именно этот метод используют в Лаборатории Гемотест.

Показания к ПГТ

ПГТ целесообразно пройти всем будущим родителям, вступающим в протокол ЭКО. Благодаря этому генетическому тесту вероятность зачатия здорового ребёнка будет выше, а риск выкидыша — многократно ниже.

Благодаря ПГТ шанс родить здорового ребёнка при ЭКО повышается до 70%, а риск спонтанного выкидыша становится существенно ниже.

Показания для преимплантационного генетического тестирования:

• возраст родителей старше 35 лет;
• аномалии в кариотипе (хромосомном наборе) у одного или обоих родителей;
• две или более неудачные попытки ЭКО;
• случаи пузырного заноса, невынашивания беременности;
• случаи рождения детей в семье с наследственными или врождёнными заболеваниями.

Источники

1. Клаг У. С., Каммингс М. Р., Спенсер Ш. А. и др. Основы генетики. М., 2021.
2. Намазова-Баранова Л. С., Гинтер О. В., Полунина Т. А. и др. Синдром делеции 22q11.2: симптомы, диагностика, лечение // Вопросы современной педиатрии. 2016. № 15(6). С. 590–595.
3. Шевченко В. А. Генетика человека : учебник. М., 2002.