Пренатальная диагностика генетических заболеваний

Генетические заболевания — это расстройства, вызванные аномалиями на разных уровнях генетического аппарата. Нарушения могут происходить на уровне генома, количества хромосом, структуры хромосом или гена. Заболевания могут быть наследственными и генетическими. Первые — передаются из поколения в поколение или, обусловлены бессимптомным носительством у будущих родителей. Вторые — возникают, в половых клетках или на ранних стадиях развития эмбриона спонтанно или под воздействием лекарств, химикатов или других вредных воздействий (например, рентгеновских лучей).

Когда требуется пренатальная диагностика

Пары, которые планируют иметь ребенка, могут поговорить со своим врачом о рисках генетических нарушений и мерах предосторожности, чтобы снизить риски генетических и наследственных заболеваний. Например, женщины могут избегать воздействия токсичных веществ и облучения или принимать добавки с фолиевой кислотой для предотвращения врожденных дефектов головного или спинного мозга.

Пары могут проконсультироваться у врача- генетика, чтобы проверить, насколько выше у них вероятность рождения ребенка с генетическим или наследственным заболеванием, а также пороками развития, чем в среднем по популяции. В этом случае специальное тестирование (генетический скрининг) может помочь более точно оценить эти риски. Если по тестам определена высокая вероятность риск генетического заболевания, пара может рассмотреть следующие варианты профилактики:

• проведение экстрокорпорального оплодотворения (ЭКО) с преимплантационным тестированием эмбрионов,
• самостоятельная беременность и проведение диагностики заболевания во время беременности (в случае, если ребенок болен, возможно прерывание беременности по медицинским показаниям),
• использование донорского материала (спермы или яйцеклеток),
• отказ от деторождения.

Если женщина уже беременна, врач объяснит, какие процедуры возможны для проверки состояния плода во время беременности (пренатальные диагностические тесты).

Термин «пренатальная диагностика» включает в себя совокупность всех диагностических усилий по получению информации об эмбрионе или плоде. В узком смысле под этим понимается пренатальная диагностика генетически обусловленных заболеваний или их предрасположенности. Наследственное или врожденное заболевание присутствует примерно у 4% всех новорожденных. Наследственно детерминированные заболевания можно разделить на три группы:

• хромосомные аберрации,
• моногенные заболевания,
• полигенные, т.е. многофакторные, эпигенетические патологии (сочетание нескольких наследственных и экзогенных причин).

При хромосомных заболеваниях наблюдаются отклонения в количестве или структуре хромосом. Причинами этого могут быть нарушение формирование яйцеклетки или сперматозоидов, или ошибки деления клеток эмбриона на раннем этапе развития.

Моногенные заболевания вызваны узко ограниченным специфическим изменением гена. Последствия связаны с нарушением работы белка, который кодирует данный ген. К таким заболеваниям относятся, например спинальная мышечная атрофия (СМА), фенилкетонурия, муковисцидоз, несиндромальная тугоухость, миодистрофия Дюшена/Беккера.

Полигенные расстройства характеризуются различными изменениями в генах и взаимодействиями между ними. Данные варианты изменения (полиморфизмы) встречаются больше, чем у 2% популяции. Во многих случаях заболевания данного типа возникают в результате сочетания генетических причин (полиморфизмов) и факторов окружающей среды, причем последние влияют в большей степени.

В настоящее время известно около 5 000 наследственных заболеваний, которые наследуются моногенно в соответствии с менделевскими правилами. Здесь особое внимание уделяется типам наследования:

• аутосомно-доминантному,
• аутосомно-рецессивному,
• Х-сцепленному рецессивному.

При аутосомно-доминантном наследственном заболевании вероятность передачи заболевания от родителя к ребенку составляет 50% независимо от пола, если один из родителей имеет клиническую картину. При аутосомно-рецессивном наследственном заболевании вероятность заболевания у общих детей от здоровой пары носителей составляет 25%. Х-сцепленное рецессивное наследственное заболевание представляет 50%-ый риск заболевания у сына носительницы.

В настоящее время генетическое тестирование доступно практически для всех заболеваний. Однако пренатальная генетическая диагностика, как и цитогенетическая, не входит в стандартные процедуры скрининга, так как из-за уникальности каждого случая требуется соответствующее предварительное планирование.

Причины наследственных заболеваний

Типичными случаями пренатальной хромосомной диагностики являются:

• возраст матери (чем он старше, тем выше вероятность хромосомных нарушений у ребенка, примерно половина хромосомных нарушений связана с трисомией 21, т. е. синдромом Дауна);
• хромосомные нарушения у родителей (транслокация, дупликация или инверсия участков ДНК);
• хромосомные нарушения у старших сиблингов (после рождения ребенка со свободной трисомией риск числовой хромосомной аберрации у каждого последующего ребенка увеличивается примерно на 1%);
• предыдущие множественные выкидыши также могут указывать на повышенный риск хромосомной аномалии.

Любая генетическая аномалия может привести к проблемам со здоровьем при рождении и в дальнейшем. Наследственную природу имеют такие заболевания, как:

• гемофилия,
• муковисцидоз,
• эпилепсия,
• спинальная мышечная атрофия,
• тугоухость,
• фенилкетонурия.

Хромосомные патологии могут быть унаследованы, если мутация присутствует в клетках родительского организма. Участки одной или нескольких хромосом могут быть потеряны, удвоены, перевернуты, перемещены или заменены частями другой хромосомы. При трисомии вместо двух копий хромосом (по одной от отца и матери), ребенок получается три. Эти аномалии приводят к различным проблемам, которые иногда несовместимы с жизнью. Наиболее распространена трисомия 21 (синдром Дауна), реже встречаются синдром Эдвардса (трисомия 18) и синдром Патау (трисомия 13), а также нарушения по половым хромосомам (синдром Кляйнфельтера, синдром Шерешевского- Тернера, трипло-Х, дисомия У-хромосомы).

Неинвазивная диагностика

Комплекс неинвазивных методов позволяет проверить плод на генетические нарушения без угрозы прерывания беременности. По результаты УЗИ и биохимического анализа крови женщины можно с высокой точностью установить риски анеуплоидии.

Одним из самых ранних методов пренатального обследования плода является неинвазивное пренатальное тестирование (НИПТ/НИПС). Технология основана на том, что начиная с 9-10 акушерской недели в крови беременной женщины можно определить, в достаточной концентрации для анализа, ДНК плода (плацентарную ДНК) и заподозрить риск хромосомной патологии у плода. Чаще всего анализируются самые частые хромосомы, аномалии при которых, связаны с живорождением: 13, 18, 21, Х и У, но также возможны и более расширенные анализы. Достоверность метода достаточно высокая (до 99% для хромосомы 21). Выявленные изменения по результатам НИПТ требуют подтверждения инвазивной пренатальной диагностики.

Каждой беременной женщине в России доступны пренатальные скрининги плода в первом триместре на сроке 10-13 недель и во втором на 19-21 неделях. Они включают УЗИ и биохимический анализ крови, по которому оценивают показатели гормонов плаценты ХГЧ и РАРР-А.

На УЗИ-скриниге первого триместра оценивается толщина воротникового пространства (ТВП). В норме ТВП 0,8 мм до 2,5 мм. Увеличение показателя может быть связано с повышенным риском хромосомных нарушений, таких как трисомии 21, 13 и 18 и других заболеваний (например, пороков сердца). С учетом параметров носовой кости, оценки венозного протока и угла наклона лица, риск, например, трисомии 21, может быть установлен на УЗИ с частотой до 95%.

Определение уровня свободного бета-ХГЧ и белка А в плазме крови матери (PAPP-A) между 11 и 14 неделями беременности позволяет с высокой степенью достоверности подтвердить результаты УЗИ. Для оценки биохимических параметров большое значение имеет надежное определение гестационного возраста. Поскольку биометрия плода определяется по копчико-теменному размеру. Лаборатории рассчитывают индивидуальные риски для трисомии 21, 13 и 18 и дефектов нервной трубки в течение недели беременности, указанной гинекологом.

На основе этих исследований беременную могут отнести к группе низкого или высокого риска патологии плода. Во втором случае будут назначены дополнительные обследования (инвазивная пренатальная диагностика, см. далее). Достоверность данного исследования обычно составляет около 80%.

Лабораторные методы неинвазивной пренатальной диагностики

Кариотипирование проводится при условии культивирования клеток. Срок выполнения исследования занимает несколько недель. Процедура надежна, но, как и любое обследование, имеет свои ограничения. Одним из них является оптическое разрешение хромосом. Структурные хромосомные аберрации, размер которых ниже достигнутой оптической разрешающей способности, не могут быть обнаружены. Другое ограничение касается выявления возможного хромосомного мозаицизма, в котором присутствуют две или более клеточных линий. Мозаичность может быть обнаружена только в том случае, если в исследуемом образце присутствуют хромосомно аберрантные клетки.

Хромосомный микроматричный анализ — количественное определение хромосомного набора с высокой разрешающей способностью. В среднем пренатальный микроматричный анализ выполняется в течение 10-14 дней. Метод более информативен метод, чем стандартное кариотипирование, но не заменяет его. При количественном исследовании хромосом не оценивается их конфигурация. Кроме того, ограничением метода являются полиплоидии и мозаицизм менее 20%.

FISH-анализ ( флюоресцентная in situ гибридизация) — быстрый анализ аббераций определенных хромосом или определенных участков в них. Например, стандартно можно выявить отклонения хромосом 13, 18, 21, Х, У. Данный анализ проводится тогда, когда причина заболевания у плода предположительно известна (характерные клинические проявления, известный анамнез относительно транслокаций у родителей или перенос мозаичного эмбриона). Преимуществом метода является скорость исследования (в среднем 3-4 рабочих дня) и выявление мозаицизма низкого уровня. Вместе с тем у него имеется существенное ограничение: невозможность определить изменения в других точках, кроме исследуемых.

ДНК-диагностика методом ПЦР проводится при известной возможной генетической патологии или микроабберации у плода. Например, ранее в семье рождался ребенок с генетической патологией (муковисцидозом, спинальной мышечной атрофией и др.) и есть риск для следующего, при носительстве общего генетического заболевания у родителей или характерная пренатальная клиническая картина у плода. В среднем выполняется в течение 14 рабочих дней.

ДНК-панели (полноэкзомное секвенирование) проводится в том случае, если ранее проведенные исследования не выявили причину клинических проявлений у плода. Выполняется на сроке от 2 до 8 недель.

Инвазивные методы диагностики

Применяются в случаях, когда польза превышает риски, поскольку для хромосомного анализа требуются забор клеток плода. Выбор метода зависит от гестационного возраста и рисков инвазивного вмешательства.

Биопсия ворсин хориона обычно проводится с 10 по 13 неделю беременности. Процедуру не рекомендуется проводить до этого срока, по причине высокой травматизации и возможности забрать малое количество материала. Взятие биоматериала может производится трансцервикально или трансабдоминально, в зависимости от расположения хориона. Хромосомный анализ проводится различными методами диагностики от нескольких дней до нескольких недель. Риск осложнений данной процедуры менее 1%.

Амниоцентез обычно проводится под ультразвуковым контролем с 16 по 20 неделю беременности. Обычно берется около 15 мл околоплодных вод. Хромосомный анализ также может проводиться различными методами. Риск осложнений составляет 0,5– 0,8%. Для проведения хромосомного анализа предварительно требуется культивирование амниотических клеток, которое занимает в среднем две недели. Из околоплодной жидкости выделяют альфа-фетопротеин (АФП), концентрация которого повышается при открытых дефектах нервной трубки.

Кордоцентез выполняется путем прокола пупочной вены в месте прикрепления плаценты. Метод используется для быстрого кариотипирования или молекулярно-генетической диагностики. Обычно его можно проводить на на 20-22 неделе беременности. Данная процедура, на данный момент, проводится крайне редко. Только в тех случаях, когда имеются неоднозначные результаты амниоцентеза или пороки развития у плода были выявлены поздно. Риск осложнения данной процедуры менее 1%.

Генетическое консультирование при пренатальной диагностике

Беременная женщина может пройти генетическую консультацию перед пренатальной диагностикой и после получения результатов обследования. На приеме врач определяет:

• риски врожденных заболеваний и пороков развития у потомства конкретной пары;
• возможности и ограничения генетической пренатальной диагностики;
• необходимость дополнительного обследования;
• прогноз для потомства и деторождения

К сожалению, несмотря на стремительно развивающуюся генетическую терапию заболеваний, в настоящее время, при наличии патологических результатов только в редких случаях раннее лечение плода может улучшить прогноз. Высокая вероятность серьезного заболевания может являться основанием для прерывания беременности. При любом генетическом консультировании, действует принцип недирективности. После сообщения о диагнозе пара самостоятельно решает вопрос дальнейшего репродуктивного поведения.