Zeitschrift für Krankenpflege und Pflege

Präimplantationsdiagnostik auf Aneuploidie: Neue Verbesserungen durch nichtinvasive Flüssigbiopsietechnik

Abstract

Jan Tesarik

Der präimplantative genetische Test auf Aneuploidie (PGTA) wurde ursprünglich durch Untersuchung des ersten und zweiten Polkörpers durchgeführt. Später wurde er jedoch zunehmend durch Untersuchung von Trophekodermzellen (TE) aus Blastozysten durchgeführt. In letzter Zeit gibt es zunehmende Zweifel an der Zuverlässigkeit dieses Verfahrens, das in Tiermodellen und präklinischen Studien am Menschen erfolgreich getestet wurde. Die Hauptprobleme der PGTA mittels TE-Biopsie lassen sich wie folgt zusammenfassen: (1) Die Häufigkeit aneuploider TE-Zellen entspricht nicht unbedingt der Häufigkeit in der inneren Zellmasse (ICM), aus der das zukünftige Baby hervorgeht. (2) Die Streuung euploider und aneuploider TE-Zellen ist nicht unregelmäßig, sondern eher klonal, was es schwierig macht, zuverlässige Daten über die Häufigkeit von Aneuploidie im gesamten Embryo zu erhalten. (3) Die Entfernung von TE-Zellen ist an sich schädlich und kann das Implantationspotenzial des Embryos verringern und langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit der Nachkommen haben. Da die PGTA in der Regel bei älteren Frauen mit nur wenigen und relativ empfindlichen Keimen durchgeführt wird, kann das auf einer TE-Biopsie basierende Verfahren zu irreparablen Schäden aufgrund der unbeabsichtigten Zerstörung der Keime oder der absichtlichen Auslöschung möglicher embryonaler Keime, die als aneuploid gelten, aufgrund eines falsch positiven PGTA-Ergebnisses führen. Die PGTA mittels nicht-invasiver Flüssigkeitsbiopsie hingegen basiert auf der Analyse zellfreier DNA, die sowohl aus TE- als auch aus ICM-Zellen ins Kulturmedium übertragen wird, und ermöglicht so eine gezieltere Ploidiebestimmung des gesamten embryonalen Keims. Hier stelle ich die neuesten Daten vor, die durch den Vergleich der Ploidiebestimmungsergebnisse aus der Analyse zellfreier DNA mit denen aus der Analyse von DNA ganzer Keime gewonnen wurden, die von einwilligenden Patienten für Studien zur Verfügung gestellt wurden. Diese Ergebnisse zeigen deutlich die Prävalenz der nicht-obtrusiven PGTA, die auf einer Flüssigkeitsbiopsie (ohne Zell-DNA) aus verbrauchten Kulturmedien beruht, gegenüber der gewöhnlichen TE-Biopsie, mit einer erheblichen Verringerung der Translation

Seit dem ersten Bericht von Stigliani et al. über das Vorhandensein von mitochondrialer und nuklearer DNA im Kulturmedium menschlicher embryonaler Organismen wurden verbrauchte Medien (SM) umfassend untersucht, mit dem klaren Ziel, nicht-invasive genetische Testverfahren (NI PGT) zu entwickeln. Selbst nach der ersten klinischen Anwendung von NI PGT-A durch Xu und Kollegen unter Verwendung von SM bleibt die Wirksamkeit der Methode für den klinischen Nutzen Gegenstand vieler Diskussionen, da es widersprüchliche Berichte über ihre Erfolgsraten und Bedenken hinsichtlich der Kontamination nicht-primärer DNA gibt. Es gibt zwei wichtige Aspekte, die den Erfolg eines NI PGT-Tests bestimmen: 1) embryologische Grenzen der Kulturbedingungen und 2) nukleare Techniken, die für die nachfolgende Handhabung von SM-Tests verwendet werden. Bei den meisten bisherigen Studien zu NI PGT wurden SM-Tests verwendet, die aus einem einzigen IVF-Zentrum stammen. Daher haben Unterschiede bei der Auswahl des Kulturmediums, des Kulturvolumens, der Art der Kultur (frisch gegenüber vitrifiziert-aufgetaut) und des Testzeitpunkts (Tag 3-Tag 5/6 oder Tag 4-Tag 5/6) zu den Unterschieden bei den von verschiedenen Gruppen ermittelten Wachstumsraten beigetragen (Shamonki et al., 2016, Xu et al., 2016, Feichtinger et al., 2017, Lane et al., 2017, Kuznyetsov et al., 2017). Daher ist es angebracht, eine wirksame und flexible NI PGT-Strategie zu entwickeln, die unter verschiedenen Bedingungen der Zellkultur einsetzbar ist. Die Wahl der Methode zur vollständigen Genomoptimierung (WGA) ist ein weiterer wichtiger Faktor, der den Erfolg der NI PGT-Studie beeinflussen kann. Da die unreife DNA in verbrauchten Medien von Natur aus zweifellos gespalten ist, können kürzere DNA-Formatlängen eine Herausforderung für die Forschung an bestimmten WGA-Methoden darstellen (Wang et al., 2004). Außerdem können bestimmte Bestandteile von Kulturmedien für unreife Organismen die Fähigkeit zur Unterstützung und Aktivierung des WGA-Systems blockieren, was zu einer unvollständigen oder gar keiner Verbesserung führt. Wir haben zwei kostengünstige WGA-Methoden an SM-Proben getestet, nämlich Sureplex und MDA sowie eine modifizierte MDA-Methode (geeignet für gespaltene DNA) und festgestellt, dass die DNA-Vermehrungsraten in den mit modifiziertem MDA angereicherten Proben wesentlich höher waren als in den mit Sureplex- und MDA-Methoden angereicherten Proben. Die in SM vorhandene DNA-Oligosität kann ein frustrierender Faktor für die NI-PGT-Messung sein. Es wurde berichtet, dass mikrobielle Kontaminationen mit einer Häufigkeit von <1 % in herkömmlichen IVF-Kulturen auftreten, aber seltsamerweise nicht in ICSI-behandelten Kulturen von unreiferen Organismen. Erst kürzlich haben Vera-Rodriguez et al. (2018) beschrieben signifikante Konzentrationen mütterlicher DNA-Verschmutzung mit nur ∼8 % der DNA-Teilungen im SM sind anfangs embryonal. Unter geeigneten Kulturbedingungen und Intensivierungstechniken haben jedoch mehrere Gruppen (Xu et al., 2016, Kuznyetsov et al., 2017, Lane et al., 2017), darunter auch unsere, hohe Geschlechtschromosomen- und Ploidie-Konkordanzraten (Bereich: 72 % – 95 %) bei SM- und entsprechenden TE-Biopsien erzielt. Dies deutet darauf hin, dass jede mögliche Verunreinigung in diesen Proben vernachlässigbar war und das Ergebnis nicht beeinträchtigte; dies unterstreicht die Bedeutung einer angemessenen embryologischen Kulturpraxis sowie geeigneter nachfolgender Vorbereitungsprojekte für eine erfolgreiche NI PGT-A-Studie. Während in den letzten zwei Jahren einige klinische NI PGT-A-Studien begonnen wurden, müssen viele grundlegende Fragen hinsichtlich der umfassenderen klinischen Wirksamkeit der Methode noch beantwortet werden. Auf jeden Fall scheinen wir dem Traum einer völlig nicht-invasiven Methode zur genetischen Untersuchung präimplantationsreifer Organismen ein Stück näher zu sein als je zuvor.