Preimplantációs Genetikai Diagnosztika – PGD

A prenatális diagnosztika alkalmazásával lehetővé vált, hogy azoknál a szülőknél, akiknél a gyermekvállalás során magas a genetikai kockázat, megelőzhető legyen a beteg utód születése.

A preimplantációs genetikai diagnosztika (PGD) a prenatális diagnosztika legkorábbi formája, ami a beágyazódás előtti preembrió (előébrény) genetikai vizsgálatát jelenti. Erre a megtermékenyüléstől a blasztociszta (hólyagcsíra) állapot eléréséig van lehetőség.

A PGD azon betegeknél kerülhet alkalmazásra, akiknél magas kockázat áll fenn arra, hogy születendő gyermeküknek olyan genetikai rendellenességet örökítsenek át, amely jelentősen csökkenti a születendő gyermek életkilátásait vagy életminőségét (magas kockázatú PGD).

A PGD javallatát képező betegség egyaránt lehet génmutáció (autoszomális domináns, autoszomális recesszív vagy X-kromoszómához kötött) vagy kiegyensúlyozott szerkezeti kromoszóma-rendellenesség eredménye.

A PGD vizsgálatokkal ma már az egy génhez kötött (monogénes) betegségek többszázféle típusát is megbízhatóan ki tudjuk zárni. Ha párjával gyermeket szeretnének, de tudnak arról, hogy valamelyikük családjában előfordult már a ritka genetikai betegségek valamely típusa, akkor mindenképpen érdemes felkeresniük az Istenhegyi Géndiagnosztikai Centrum szakembereit, akikkel egy genetikai konzultáció keretein belül beszélhetik át, hogy miként kerülhető el születendő gyermekük esetleges érintettsége.

Centrumunkban a legkorszerűbb molekuláris biológiai technikákat alkalmazzuk.

Mit mutat ki?

Monogénesen öröklődő betegségek

Intézetünkben a monogénes betegségek háromféle típusában kínálunk PGD vizsgálatot:

  • a testi kromoszómákhoz kötött (autoszomális), domináns módon öröklődő betegségek, ahol a beteg utód születésének kockázata 50%-os,
  • a testi kromoszómákhoz kötött (autoszomális), recesszív módon öröklődő betegségek, ahol a beteg utód születésének kockázata 25%-os,
  • és az X-kromoszómához kötött, recesszív módon öröklődő rendellenességek, ahol a beteg fiú utódok születésének kockázata 50%-os.

Autoszomális domináns öröklődésű betegségek

Az autoszomális domináns öröklődésű betegségek esetében elegendő egyetlen megváltozott génpéldányt (mutációt) örökölni ahhoz, hogy a születendő gyermek érintett legyen az adott betegségben. A megváltozott gén domináns a normál gén felett, a mutáció pedig a testi – autoszomális – kromoszómákat érinti. A férfiak és a nők egyformán érintettek lehetnek. Domináns öröklődésű betegséget csak a betegséggel érintett személy örökítheti tovább.

Testi kromoszómákhoz kötött, dominánsan öröklődő és PGD-vel kizárható betegségek például a Marfan-szindróma nevű kötőszöveti rendellenesség, a 40 éves kor után jelentkező, gyors szellemi és testi leépülést okozó Huntington-kór, a korai gyermekkorban potenciálisan halálos, izomgyengeséget okozó Dystrophia myotonica, vagy éppen a vakságot okozó retinadegeneráció, a Retinitis pigmentosa domináns változata. Ezeken kívül még több mint százféle autoszomális domináns betegség ismert, amelyek nagy része az intézetükben elvégezhető PGD vizsgálattal szintén elkerülhető.

Autoszomális recesszív öröklődésű betegségek

Az autoszomális recesszív öröklődésű betegségek esetében az érintetté váló utódok két megváltozott génpéldányt örökölnek, mindkét szülőtől egy-egy mutációt (recesszivitás). Azok a gyermekek, akik csak egy megváltozott génpéldányt örökölnek szüleiktől, tünetmentes hordozók lesznek az adott betegség szempontjából. Ez a leggyakoribb öröklésmenet – a mutációk ilyenkor is a testi kromoszómákat érintik.

Testi kromoszómákhoz kötött, recesszíven öröklődő és PGD-vel kizárható betegségek például az elsősorban a tüdőt érintő, gyakran halálos kimenetelű megbetegedés, a cisztás fibrózis, a súlyos szellemi fogyatékossággal járó anyagcserezavar, a Tay-Sachs betegség, a vérszegénység egyik súlyos formája, a β-thalassemia, a mentális károsodással is járó anyagcsere-betegség, a fenilketonúria, a vörösvérsejtek egyik ismert rendellenessége, a sarlósejtes vérszegénység, valamint a mukopoliszacharidózis (MPS) bizonyos formái. Ezeken kívül még több mint háromszázféle autoszomális recesszív betegség ismert, amelyek az intézetükben elvégezhető PGD vizsgálattal szintén elkerülhetők.

A recesszív betegség általában két hordozó, tünetmentes szülő gyermekénél jelenik meg.

X-kromoszómához kötött, recesszív öröklődésű rendellenességek

Az X-kromoszómához kötött, recesszív öröklődésű rendellenességek esetében az X-kromoszóma valamelyik génjét érinti az elváltozás. Fiúknál – tekintve, hogy nekik csak egyetlen X-kromoszómájuk van – hordozó anya esetén 50%-os eséllyel alakulhat ki betegség. Ritka esetben a hordozó nőknél is megjelenhet betegség (a normál X-kromoszóma inaktivációja esetén), még ritkább – szinte elő sem forduló – esetben pedig mindkét X-kromoszómában jelen lehet egy adott mutáció.

Az X-kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő és PGD-vel kizárható rendellenességek közé tartozik például a HPRT enzim hiánya miatt kialakuló Lesch-Nyhan szindróma, a korai gyermekkorban halálhoz vezető izomelhalás, a Duchenne-féle izomdisztrófia, a vérzékenység két típusa, a hemofília A és B, a szellemi fogyatékossággal járó törékeny (fragilis) X-szindróma, valamint a mukopoliszacharidózis (MPS) egy másik formája, a Hunter-szindróma. Ide tartozik még számos további, ritkábban előforduló és ezért kevésbé ismert betegség is. Amennyiben egy nő édesapja ilyen típusú betegségben szenved vagy szenvedett, ő maga biztosan hordozó. A beteg férfiak fiaiknak nem tudják átadni a betegséget okozó mutáns gént.

Számbeli és szerkezeti kromoszóma-rendellenességek

Számbeli eltérések

A PGD segítségével egyaránt elkerülhető a Klinefelter-szindróma (XXY), a Turner-szindróma (X), a tripla X (XXX), illetve a dupla Y (XYY) szindrómák tovább örökítése is. A férfiakat érintő Klinefelter-szindróma leggyakrabban előforduló változatában az X-kromoszómából van jelen plusz példány, így a szervezet összes testi sejtje két X és egy Y-kromoszómát hordoz. A kizárólag nőknél előforduló Turner-szindróma nagyjából felénél monoszómiás betegségről van szó, a testi sejtek tehát csak egyetlen X-kromoszómát hordoznak. Tripla X-szindróma esetén az X-kromoszóma egy plusz példánya van jelen a nők összes testi sejtjében, a dupla Y-szindróma pedig az Y-kromoszóma egy plusz példányának jelenléte miatt alakul ki férfiakban.

A további, testi kromoszómákat is érintő – és PGD-vel szintén elkerülhető – kromoszóma-rendellenességről itt olvashat bővebben.

Szerkezeti eltérések

Kiegyensúlyozott transzlokáció

A kiegyensúlyozott transzlokációt hordozó egyének általában nem érintettek, és nincsenek tudatában annak, hogy hordozók. A gyermekvállalás során azonban mindez mégis problémát okozhat, mert a születendő gyermek már nem csak kiegyensúlyozott, hanem kiegyensúlyozatlan transzlokációt is örökölhet. Ebben az esetben valahol már egy felesleges kromoszómaszakasz lesz jelen, vagy az egyik kromoszómából hiányozni fog egy darab. A kiegyensúlyozott transzlokációk szülőkben való jelenlétére általában a spontán vetélések, a meddőség vagy egy korábbi terhességnél felfedezett kiegyensúlyozatlan transzlokáció kivizsgálása során szokott fény derülni

Kiegyensúlyozatlan transzlokáció

A kiegyensúlyozatlan transzlokációt hordozó magzatok általában magzati korban elhalnak, így vetélés következik be. Amennyiben megszületnek, a gyermekek tanulási nehézségekkel, fejlődésbeli elmaradásokkal és testi károsodásokkal küzdhetnek: a tünetek súlyossága attól függ, hogy pontosan mely kromoszómák mely szakaszai az érintettek, illetve milyen mennyiségben hiányzik vagy van jelen felesleges kromoszómaanyag. PGD-vel mindez elkerülhető, így ha valamely szülő kiegyensúlyozott kromoszóma transzlokációt hordoz, érdemes elvégeztetniük a preimplantációs diagnosztikai vizsgálatot.

A kromoszóma-rendellenességek fajtáiról és a kromoszóma-vizsgálatokról itt olvashat bővebben: A meddőség genetikai háttere.

Kinél indokolt?

Monogénesen öröklődő betegségek

Az öröklött genetikai rendellenességek leggyakoribb formája az egy génhez kötött, monogénes öröklődés. Ezekre a rendellenességekre általánosságban jellemző a családi halmozódás, kockázatuk így családfaelemzéssel állapítható meg.

A monogénesen öröklődő betegségek PGD vizsgálattal történő kizárására azokban az esetekben van lehetőség, ha ismert az adott betegséget okozó mutáció. A vizsgálatot a beágyazódás előtti állapotban lévő preembrión vagy preembriókon (előébrényen) végezzük el – erre a megtermékenyüléstől az úgynevezett hólyagcsíra (blasztociszta) állapot eléréséig van lehetőségünk.

A monogénes betegségek kizárását célzó PGD vizsgálat azon leendő szülők számára javasolt, akiknél magas a genetikai kockázat. Ezt a már említett genetikai konzultáció keretében állapítjuk meg, amely során átnézzük a rendelkezésre álló genetikai leleteket, és részletes családfaelemzést végzünk. Szakemberünk ezt követően tesz javaslatot a PGD vizsgálat elvégzésére a mesterséges megtermékenyítéssel létrehozott előembrión/előembriókon.

A diagnosztikai vizsgálat előkészítéséhez – a magas kockázatú szülőtől történő vérvételen kívül – szükség lehet valamely közeli rokontól (például nagyszülő) származó DNS-mintára is. Ehhez elegendő a szájnyálkahártyából történő mintavétel is, rokonának így nem szükséges személyesen ellátogatnia centrumunkba.

Számbeli és szerkezeti kromoszóma-rendellenességek

A PGD nemcsak a monogénesen öröklődő betegségek, hanem a kromoszómákat érintő különféle rendellenességek preembriókban történő kimutatására is alkalmazható.

Számbeli eltérések

A kromoszómák számbeli eltérései – idegen szóval az aneuploidiák – során hiányzik vagy éppen felesleges, plusz példány(ok)ban van jelen egy testi vagy egy nemi kromoszóma. Ezekre a problémákra általában a párok meddőségi kivizsgálásai során szokott fény derülni.

Szerkezeti eltérések

A másik lehetőség, amikor a PGD során nem a kromoszómák számbeli eltéréseit, hanem a szerkezeti (strukturális) rendellenességeit vizsgáljuk. Ilyenek például a különféle kromoszóma-átrendeződések – idegen szóval transzlokációk – amelynek kétféle típusa, a kiegyensúlyozott és a kiegyensúlyozatlan fajtái fordulhatnak elő a preembrió sejtjeiben. Az első esetben a kromoszómák átrendeződése során összességében nem veszik el vagy keletkezik felesleges kromoszóma-állomány.

Intracitoplazmatikus spermium injekció (ICSI)

Intracitoplazmatikus spermium injekció (ICSI)

A megtermékenyítést elősegítő mikromanipulációs eljárás, melynek során egyetlen spermiumot fecskendeznek a petesejt citoplazmájába. Általában olyan esetben alkalmazzák, amikor a spermiumok maguktól nem képesek megtermékenyíteni a petesejtet (pld. alcsony spermiumszám, gyenge mozgás stb.). PGD esetében a petesejteket azért célszerű ICSI alkalmazásával megtermékenyíteni, mivel a zona pekllucidához (a petesejt külső burka) kapcsolódó spermiumok genetikai állománya téves vizsgálati eredményhez vezethet.

Hogyan zajlik?

Mintavétel

PGD csak in vitro fertilizációs (lombikbébi, IVF) kezeléshez kapcsolódóan végezhető el. Ennek során hormonális stimulációt követően az asszonyoktól több petesejtet nyernek, melyeket a szervezeten kívül termékenyítenek meg. A megtermékenyült petesejtekből fejlődő embriókat általában harmadik vagy ötödik napon ültetik vissza a méhüregbe. A folyamat során lehetőség nyílik arra, hogy genetikai vizsgálat céljára mintát vegyünk. Petesejtek és zigóták (megtermékenyült petesejtek) esetében az ún. sarki teste(ke)t vizsgálják.

  • Poláris test biopszia: Petesejtek és zigóták (megtermékenyült petesejtek) esetében az ún. poláris teste(ke)t vizsgálják. Hátránya, hogy csak az anyai genetikai állományáról kapunk információt, illetve, hogy mindössze egy sejtet tudunk vizsgálni.
  • Blasztomer biopszia: Háromnapos, 6-8 sejtes embriókból egy-két sejtet (blasztomert) vizsgálnak, a visszaültetés az 5. napon lehetséges. Hátránya, hogy mindössze 1-2 sejt analízise lehetséges, így nem minden embrióról lehet genetikai véleményt adni, illetve viszonylag magas (5-10 %) a fals negatív vagy pozitív eredmények aránya.
  • Trophectoderm biopszia: Az ötödik napon hólyagcsíra állapotban az ún. trophectoderm réteg egy kis részletét (3-10 sejtet) szokták eltávolítani a vizsgálat céljából. Ez az eljárás a legmegbízhatóbb, így a jövőben valószínűleg a legelterjedtebb módszer lesz. Hátránya, hogy az embriókat mindenképpen fagyasztani kell, és csak a következő ciklusban lehet az embriókat visszaültetni.
Petesejt a meiózis második osztódásának metafázisában

Petesejt a meiózis második osztódásának metafázisában

Az ivarsejtek ún. meiotikus osztódás révén keletkeznek. Ez két egymást követő osztódási szakaszból áll. A megtermékenyítésre felkészült (érett) petesejt meiotikus osztódása a második osztódási szakasz metafázisában leáll és normális esetben csak a megtermékenyülés után fejeződik be, a spermium által kiváltott aktiváció következtében.

ZP: zona pellucida (a petesejt külső burka)
OL: oolemma (a petesejet citoplazma membránja)
ST: sarki test (a meiózis első osztódási szakaszának révén létrejött sejt)

A mintavétel során a petesejtet vagy embriót speciális tápoldatba helyezik és annak külső burkán (zona pellucida) apró lyukat nyitnak – általában lézerrel – és azon keresztül egy vékony üveg kapillárissal (mikropipetta) óvatosan kiemelik a vizsgálandó sejte(ke)t.

Blasztomer biopszia

Blasztomer biopszia

Harmadik napon az osztódó preembriók általában 5-10 sejtes stádiumban vannak. Preimplantációs genetikai diagnosztika céljára ilyenkor egy vagy két sejtet (blasztomert) szoktak eltávolítani a preembrióból mikromanipulátor segítségével.

A mintát megfelelő előkészítés után genetikai laborba szállítják. A vizsgálat céljától, illetve a kimutatandó betegségtől függően különböző molekuláris biokémiai vizsgálati módszereket alkalmaznak (FISH, PCR, CGH).

Diagnosztika

Monogénes betegségek kimutatása

A monogénes betegségek PGD-vel történő kizárásához úgynevezett PCR-technikát használunk. A PCR a polimeráz-láncreakció rövidítése: a módszer lehetővé teszi, hogy a preembrió(k)ból vett, kicsiny mennyiségű DNS-mintákat elemzésre alkalmas állapotba hozzuk, tehát felsokszorozzuk.

A PCR egy igen érzékeny és specifikus módszer: ennek köszönhetően – az egyéb géndiagnosztikai vizsgálatokhoz hasonlóan – a preimplantációs genetikai diagnosztikai vizsgálatok során is kiválóan alkalmazható. A PGD-re is alkalmas PCR-technikák kifejlesztése – a rendelkezésre álló DNS igen csekély mennyisége miatt – nem volt problémamentes, ma azonban már az is megoldott, hogy mindössze egyetlen sejt DNS állományát is elemezni lehessen, elkerülve ezzel a fenti monogénes betegségek továbbörökítését.

Kromoszóma-rendellenességek kimutatása

A kromoszóma-rendellenességek PGD vizsgálatai során az úgynevezett FISH módszert alkalmazzuk. A FISH a fluoreszcens in situ hibridizáció rövidítése: a vizsgálni kívánt DNS-darabokat fluoreszkáló festékkel jelöljük meg, ami fluoreszcens mikroszkóppal detektálható. A módszer lehetőséget ad arra, hogy akár egyetlen sejtből információt nyerhessünk egy adott kromoszómarégióra vonatkozóan.