W ostatnich latach obserwujemy ogromny rozwój diagnostyki chorób genetycznie uwarunkowanych. Znajduje to również odzwierciedlenie w poszerzających się możliwościach badań genetycznych, które są możliwe do wykonania u dziecka jeszcze przed jego urodzeniem (badania prenatalne). Pobranie materiału genetycznego płodu ma miejsce podczas inwazyjnej diagnostyki prenatalnej czyli biopsji kosmówki, amniopunkcji lub kordocentezy.

Wybrane choroby genetyczne mogą być również identyfikowane po pobraniu krwi przyszłej mamy dzięki badaniom opartym na analizie wolnego płodowego DNA (ffDNA).

Badania z zakresu inwazyjnej jak i nieinwazyjnej diagnostyki prenatalnej wykonasz w Poradni badań prenatalnych GENESIS

W każdej ciąży istnieje populacyjne ryzyko, że u płodu wystąpi wada wrodzona lub choroba genetycznie uwarunkowana (ok.2-3%). Ryzyko to może być podwyższone w przypadku urodzenia już przez kobietę dziecka z wadą, w rodzinach z obciążonym wywiadem rodzinnym lub w  sytuacji istnienia dodatkowych czynników  ryzyka takich jak np. rosnący wiek matki (wraz z wiekiem rośnie u kobiet ryzyko urodzenia dziecka z wybranymi chorobami genetycznymi m.in z zespołem Downa).

Istnieje szereg metod badań genetycznych, które w zależności od wskazań, mogą być stosowane w diagnostyce chorób u płodu. Większość badań genetycznych, które aktualnie wykonywane są u dzieci z wadami wrodzonymi i zaburzeniami rozwoju psychoruchowego, może być stosowana z powodzeniem również w diagnostyce prenatalnej.

ABERRACJE CHROMOSOMOWE, czyli choroby spowodowane zmianami w liczbie lub strukturze chromosomów płodu. Do aberracji chromosomowych zaliczamy m.in:

• Trisomię – obecność dodatkowego chromosomu
• Monosomię – brak pojedynczego chromosomu
• Poliploidię – wszystkie chromosomy w dodatkowej kopii
• Delecje – ubytek fragmentu chromosomu.
• Duplikacje – naddatek fragmentu chromosomu. 

Zrównoważone aberracje chromosomowe czyli takie w których choć dochodzi do zmiany struktury chromosomu, nie dochodzi do ubytku ani naddatku materiału genetycznego. Są to aberracje, które nie powodują objawów w postaci opóźnienia rozwoju czy wad wrodzonych. Są one natomiast jedną z przyczyn poronień i niepłodności wśród nosicieli. To zrównoważonych aberracji chromosomowych zaliczamy translokacje i inwersje.

Przy podejrzeniu aberracji chromosomowej możliwe jest wykonanie badania kariotypu metodą klasycznej cytogenetyki, badanie metodą MLPA, QF-PCR oraz badanie metodą porównawczej hybrydyzacji genomowej do mikromierzy. Metody te różnią się między sobą zakresem identyfikowanych zmian oraz czasem oczekiwania na wynik.

Badanie pozwalające na identyfikację u płodu głównie liczbowych aberracji chromosomowych. Jest to metoda z wyboru stosowana przy podejrzeniu u płodu trisomii np. zespołu Downa, monosomii takich jak zespół Turnera czy triploidii. Badanie umożliwia również wykrycie dużych zmian struktury chromosomów (>7Mb) oraz zmian zrównoważonych takich jak translokacje czy inwersje. Ponieważ badanie kariotypu metodą klasycznej cytogenetyki opiera się na ocenie chromosomów pod mikroskopem, niemożliwe jest wykrycie przy pomocy tego badania małych ubytków materiału chromosomowego czyli tzw. mikrodelecji i mikroduplikacji. Badanie nie służy także do oceny zmian w pojedynczych genach. Ograniczeniem metody jest stosunkowo długi czas oczekiwania na wynik, wynikający z konieczności hodowli chromosomów przed ich badaniem. Średni czas oczekiwania na wynik badania kariotypu płodu metodą klasycznej cytogenetyki wynosi 3 tygodnie.

(RAD – rapid aneuploidy detection)

Ponieważ ocena nie wymaga hodowli chromosomów, wynik badania można już uzyskać w ciągu 5-10 dni. Badania te zostały wprowadzone głównie w celu skrócenia czasu oczekiwania na wynik kariotypu płodu, przy podejrzeniu zmian liczbowych chromosomów. Należy podkreślić, że badania te identyfikują trisomie i monosomie tylko wybranych chromosomów ,czasem również wybrane zespoły mikrodelecyjne czy mikroduplikacyjne. Badania nie zastępują pełnej oceny kariotypu płodu. Porównanie zakresu identyfikowanych zmian, przy zastosowaniu różnych technik badań molekularnych stosowanych do szybkiej oceny aberracji chromosmowych u płodu, zebrano w tabeli poniżej:

*mozaikowość chromosomowa – stan w którym u płodu obserwujemy komórki z dwoma różnymi kariotypami np. 45,X/46,XX (kariotyp wskazujący na obecność u płodu mozaikowej postaci zespołu Turnera).

(aCGH - array comparative genomic hybridization)

Badanie pozwala na ocenę wszystkich chromosomów płodu pod kątem zmian ich liczby, ale również nieprawidłowości w ich strukturze. Do wykonania aCGH nie jest wymagana hodowla chromosomów, co skraca czas oczekiwania na wynik w stosunku  do oceny kariotypu płodu metodą klasycznej cytogenetyki. Ograniczeniem metody jest mała czułość przy identyfikacji triploidii (w sytuacji istnienia u płodu triploidii, szczególnie kariotypu 69,XXX wynik badania aCGH może być prawidłowy**). Badanie aCGH nie wskaże również nosicielstwa u płodu zmian zrównoważonych, takich jak translokacji czy inwersje. Mikromacierz kliniczna to aktualnie złoty standard w ocenie kariotypu płodu z wadami wrodzonymi i/lub markerami USG aberracji chromosomowych, u którego nie występują objawy wskazujące na znany zespół spowodowany liczbową zmianą chromosomową taki jak m.in. zespół Downa, Edwardsa, Patau czy zespół Turnera.

** Aktualnie często wykonanie badania aCGH poprzedzone jest badaniem QF-PCR celem wstępnego wykluczenia istnienia triploidii u płodu

Wybór metody biologii molekularnej, przy podejrzeniu choroby jednogenowej u płodu, zależy od klinicznych wskazań do wykonania badania. W zależności od wywiadu rodzinnego oraz objawów obserwowanych u płodu, możliwa jest analiza konkretnej zmiany w danym genie, badanie całego genu, wybranej grupy genów, a nawet całego eksomu, czyli sekwencji kodujących białko wszystkich genów płodu.

Jest to badanie zalecane w przypadku poszukiwania u płodu konkretnego błędu genetycznego, głównie w sytuacji obciążonego wywiadu rodzinnego (rodzic, rodzeństwo lub inny krewny z chorobą genetyczną o znanym, jednogenowym podłożu). Badanie jest również wykonywane w przypadku podejrzenia u płodu choroby genetycznie uwarunkowanej, gdzie przyczyną jest zwykle konkretna zmiana w określonym genie. Zakres badania ograniczony jest do analizy danej zmiany w genie, a zatem nie wyklucza zmian w innych regionach badanego genu a także w pozostałych genach płodu. W wybranych sytuacjach możliwa jest analiza sekwencji całego genu.

(NGS - next generation sequencing)

Aktualnie coraz szerzej stosowanie badanie oparte na analizie DNA płodu. W ramach badania NGS możliwa jest analiza:

Wybranego genu

Badanie zalecane w przypadku podejrzenia u płodu konkretnej choroby o jednogenowej etiologii, przy braku informacji na temat mutacji markerowej w rodzinie. Badanie szczególnie zalecane w przypadku chorób spowodowanych zmianami w dużych genach, takich jak np. gen FBN1 związany z objawami zespołu Marfana.

Wybranej grupy genów (panele NGS)

Istnieje szereg wad i zespołów genetycznie uwarunkowanych, które mogą być spowodowane zmianami w różnych genach, i często na podstawie objawów u płodu niemożliwe jest wytypowanie jednego z nich. Przykładem takiej choroby jest zespół Noonan, który może być spowodowany zmianami w aż 16 różnych genach. Przy takim podejrzeniu, u płodu zaleca się wykonanie panelu NGS wybranych genów związanych z etiologią konkretnej choroby lub wad wrodzonych.

Sekwencji kodującej wszystkich genów (WES – whole eksome sequencing)

Istnieją sytuacje w których na podstawie objawów występujących u płodu, niemożliwe jest wytypowanie możliwej genetycznej przyczyny. W takim przypadku lekarz genetyk może zdecydować o wykonaniu u płodu badania całoeksomowego. Laboratorium w którym wykonywane jest badanie, koreluje zmiany w genach stwierdzone u płodu z objawami klinicznymi widocznymi w obrazie USG.  Na tej podstawie niejednokrotnie możliwe jest postawienie rozpoznania konkretnej choroby genetycznie uwarunkowanej. Należy mocno podkreślić, że przy wykonaniu badania WES, szczególnie u płodu, ogromne znaczenie ma prawidłowa interpretacja wyniku. Z uwagi na ogromną ilość danych uzyskiwanych podczas badania, kluczowe znaczenie ma określenie, czy znaleziona zmiana/zmiany w genach faktycznie mają związek z objawami występującymi u płodu. 

Autor:

dr n. med. Karolina Matuszewska - specjalista w dziedzinie genetyki klinicznej