A preimplantation genetic testing of monogenic diseases. Description of clinical case

Cover Page


Cite item

Abstract

Preimplantation genetic testing performed to analyze the chromosomal structural rearrangements, monogenic/single gene defects and aneuploidies. The aim of this study is to show the discussion of a clinical case of preimplantation genetic testing in the family of SMN1 gene mutation carriers with the subsequent birth of a healthy child.

Full Text

Введение

Основной целью репродуктивной медицины является рождение здорового ребенка. Развитие новых технологий и методов исследований в программах вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) позволяет не только выявить хромосомные аномалии, определить пол эмбриона на доимплантационном этапе, но и определить и предупредить рождение детей с наследственной патологией. С этой целью применяются преимплантационный генетический скрининг и преимплантационная генетическая диагностика.

Согласно глоссарию обществ в области репродуктивной медицины 2017 г. данные термины объединены в преимплантационное генетическое тестирование (ПГТ). ПГТ выполняется для HLA-типирования или определения генетических аномалий путем анализа ДНК, полученной из ооцитов (полярных телец) или эмбрионов (на стадии дробления или бластоцисты). Оно применяется для выявления хромосомных структурных перестроек, моногенных/одиночных генных дефектов и анеуплоидий [1]. Последнее особенно актуально, так как приблизительно половина эмбрионов, полученных в протоколах ЭКО, имеет неправильное количество хромосом [2], а анеуплоидия, как извест но, является причиной примерно 50–70 % выкидышей в популяции [3].

Конкретные генетические аномалии, которые обнаружены у одного или обоих родителей, например, моногенные болезни, приводящие к тяжелой, нередко смертельной патологии у детей, могут служить показанием для ПГТ. Результаты ПГТ позволяют выбрать оптимальные эмбрионы для последующего переноса в полость матки и рождения здорового ребенка. К таким заболеваниям можно отнести муковисцидоз, миодистрофию Дюшенна, синдром ломкой (фрагильной) Х-хромосомы, гемофилию А и В, фенилкетонурию, атаксию Фридрейха, врожденную вирилизирующую гиперплазию коры надпочечников, спинально-мышечную атрофию и др.

Наследственные спинальные мышечные атрофии (СМА) — генетически гетерогенная группа заболеваний, характеризующихся прогрессирующей дегенерацией и гибелью двигательных нейронов передних рогов спинного мозга, а в ряде случаев и ядер ствола головного мозга. Болезнь выражается в постепенном развитии симметричных вялых параличей и атрофии поперечно-полосатой мускулатуры, качественном перерождении соответствующих мышц и снижением их электровозбудимости [4]. Наиболее распространенной формой в этой группе заболеваний является СМА с аутосомно-рецессивным типом наследования. К данной патологии приводят нарушения в функционировании гена SMN1 (survival motor neuron 1 — ген фактора выживания мотонейрона-1), характеризующиеся потерей моторных нейронов спинного мозга, мышечной атрофией и параличом [5]. SMN1 присутствует в виде единственной копии в геноме всех эукариотических организмов и располагается на длинном плече 5-й хромосомы (5q11.2–q13.3) [6]. Установлено, что 90–95 % пациентов со СМА имеют гомозиготную делецию 7-го экзо на SMN1 (из них 60–70 % — еще и 8-го экзона); 2–5 % — гетерозиготную делецию 7-го экзо на SMN1 в компаунде с какой-либо точечной мутацией.

Распространенность данного заболевания  составляет 1 на 10 тыс. новорожденных. Час тота гетерозиготного носительства — 1 на 40–60 человек [7]. Выделяют четыре клинических типа проксимальной СМА на основе различий в возрасте начала, тяжести течения и продолжительности жизни пациентов [8].

Клинический случай

Пациентка К., 29 лет, в 2016 г. обратилась в ФГБНУ НИИ АГиР им. Д.О. Отта в отделение вспомогательных репродуктивных технологий по поводу носительства делеции в 7-м и 8-м  экзонах в гене SMN1.

В анамнезе у пациентки рождение ребенка со спинальной мышечной атрофией плода. В 2014 г. на сроке 39 недель через естественные родовые пути был рожден доношенный мальчик со спинально-мышечной атрофией I типа. Ребенок умер в 6 месяцев. В дальнейшем, в 2015 г. у пациентки была неразвивающаяся беременность на сроке 5 недель. И в том же году было выполнено искусственное прерывание беременности на сроке 14 недель по медицинским показаниям. При проведении инвазивной пренатальной диагностики у плода была подтверждена спинальная мышечная атрофия I типа.

Из анамнеза: менструации с 14 лет, цикл регулярный, по 6 дней через 27 день, обильные, болезненные в первый день цикла. Гинекологические заболевания: аденомиоз, параовариальная киста слева. Половая жизнь с 20 лет, брак первый. Индекс массы тела — 20 кг/м2 (рост 167 см, масса тела 56 кг). Соматических заболеваний не выявлено. При проведении ультразвукового исследования органов малого таза на этапе подготовки к программе ЭКО: тело матки размером 52 × 41 × 50 мм, миометрий диффузно-однородный, эндометрий соответствует дню менструального цикла, М-эхо 4 мм, яичники нормальных размеров, в правом яичнике определяется 2 антральных фолликула до 5 мм, в левом — 4 фолликула до 5 мм (исследование проводилось на 3-й день менструального цикла).

Супругу 36 лет, для супруга данный брак первый. Соматически здоров, по данным спермограммы — нормозооспермия.

Учитывая носительство делеции в 7-м и 8-м экзо нах в гене SMN1 у супругов, было рекомендовано ЭКО/ИКСИ, ПГТ спинальной мышечной атрофии с последующей инвазивной пренатальной диагностикой на СМА в первом триместре беременности.

При выполнении ЭКО использовали протокол с антагонистами гонадолиберина (цетро тид, Merck Serono, Швейцария). Введение рекомбинантного ФСГ (рФСГ) (пурегон, Orga non, Нидерланды) проводилось ежедневно со 2–3-го дня менструального цикла, суммарная доза гонадотропинов составила 1400 МЕ, длительность стимуляции — 7 дней. Критерием назначения триггера финального созревания ооцитов являлось достижение тремя лидирующими фолликулами среднего размера не менее 17 мм. В качестве триггера овуляции использовался препарат хорионического гонадотропина человека (ХГЧ) в дозе 10 000 МЕ (прегнил, Organon, Нидерланды). Через 36 часов после введения триггера овуляции проводилась трансвагинальная пункция фолликулов и аспирация ооцитов под давлением 140 мм рт. ст. с использованием однопросветной иглы диаметром 17G (Cook Medical, Bloomington, IN, USA).

При трансвагинальной пункции яичников аспирировано 4 ооцит-кумулюсных комплекса. Все полученные клетки были зрелые, на стадии метафазы II. Оплодотворение осуществляли методом ИКСИ. Оплодотворение оценивали через 17 часов. Все зиготы содержали два пронуклеуса. Для культивирования использовали среды Origio (Дания). Биопсию эмбрионов проводили на стадии компактной морулы [9] для преимплантационного тестирования спинально-мышечной атрофии. После восстановления компактизации эмбрионы криоконсервировали на средах «ПротеинСинтез» (Россия).

Методом ПЦР со вложенными праймерами и последующим SSCP-анализом исследован 7-й экзон гена SMN1, а также проанализированы молекулярные STR-маркеры D5S610, D5S1556, D5S1417, D5S2848 в материале био псии трофэктодермы и семье пробанда. По результатам исследования определено, что возможен перенос двух эмбрионов. В одном из них было выявлено гетерозиготное носительство делеции гена SMN1 материнского происхождения, а в другом — гетерозиготное носительство делеции гена SMN 1 отцовского происхождения. Все эмбрионы были криоконсервированы.

Через два месяца в протоколе с применением заместительной гормональной терапии препаратами эстрогена и прогестерона был совершен перенос одного криоконсервированного эмбриона (ПЭ) на стадии ранней бластоцисты (1АА). Качество эмбрионов оценивалось согласно морфологическим критериям оценки, предложенным D. Gardner, W. Schoolcraft [10]. По результатам ПГТ данный эмбрион имел гетерозиготное носительство делеции гена SMN1 отцовского происхождения. Толщина эндомет рия на момент ПЭ составляла 9 мм. Через 2 недели после ПЭ была диагностирована биохимическая беременность с последующим ультразвуковым подтверждением клинической беременности. В дальнейшем, в 7/8 недель беременности при наличии признаков угрозы прерывания беременности и определении участка ретрохориальной гематомы 29 × 18 мм при ультразвуковом исследовании пациентка была госпитализирована в отделение эндокринной гинекологии для проведения сохраняющей терапии.

При сроке беременности 14/15 недель была проведена пренатальная инвазивная диагностика (трансабдоминальная плацентобиопсия). По результатам пренатального кариотипирования было получено заключение о нормальном женском кариотипе. При молекулярно-генетической диагностике исследованы 7-й и 8-й экзо ны гена SMN1 с обнаружением делеции 7-го и 8-го экзонов гена SMN1 в гетерозиготном состоянии с вероятностью спинальной мышечной атрофии у плода менее 1 %.

Беременность протекала без особенностей. При сроке 38/39 недель беременная была гос питализирована в дородовое отделение. Роды планировалось вести через естественные родовые пути. На сроке 40 недель была проведена подготовка к родам с применением мифепристона (по схеме 200 мг 2 раза с интервалом в 24 часа). В 40/41 неделю у беременной произошло преждевременное излитие околоплодных вод. Учитывая отсутствие развития родовой деятельности было проведено медикаментозное родовозбуждение. Через 7 часов 10 минут от начала родовой деятельности родилась живая доношенная девочка 3390 г длиной 52 см. Оценка по шкале Апгар 8/8 балов. Было проведено ручное отделение и выделение задержавшихся частей последа. Роженица была выписана домой с ребенком на 5-е сутки после родов. Послеродовой период протекает без особенностей.

Таким образом, в семьях с высоким риском рождения больного ребенка ПГТ позволяет выявить у эмбриона генетические отклонения до его переноса в полость матки, что снижает риск рождения ребенка с генетической патологией.

×

About the authors

Igor Yu. Kogan

Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Author for correspondence.
Email: ikogan@mail.ru

PhD, AM RAM, Scientific Secretary

Russian Federation, Saint Petersburg

Pavel P. Iakovlev

Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: iakovlevpp@gmail.com

PhD student

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexander M. Gzgzyan

Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: iagmail@ott.ru

MD, Head of Department Reproductive Technologies

Russian Federation, Saint Petersburg

Irina D. Mekina

Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: iagmail@ott.ru

Candidate of Biological Sciences. Research fellow of Department Reproductive Technologies

Russian Federation, Saint Petersburg

Marianna A. Maretina

Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: marianna0204@gmail.com

Junior Research Associate of the Laboratory of Prenatal Diagnostics of Congenial and Hereditary Diseases

Russian Federation, Saint Petersburg

Tatyana E. Ivaschenko

Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: marianna0204@gmail.com

Dr. Sci, Professor, Leading Researcher of the Laboratory of Prenatal Diagnostics of Congenial and Hereditary Diseases

Russian Federation, Saint Petersburg

Elena V. Misharina

Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: mishellena@gmail.com

PhD, Senior Researcher at the Department of Endocrinology

Russian Federation, Saint Petersburg

Inna O. Krikheli

Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: iagmail@ott.ru

MD, Research fellow of Department Reproductive Technologies

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Zegers-Hochschild F, Adamson GD, Dyer S, et al. The Inter national Glossary on Infertility and Fertility Care, 2017. Fertil Steril. 2017;108(3):393-406. doi: 10.1016/j.fertnstert.2017.06.005.
  2. Franasiak JM, Forman EJ, Hong KH, et al. Aneuploidy across individual chromosomes at the embryonic level in troph ectoderm biopsies: changes with patient age and chromosome structure. J Assist Reprod Genet. 2014;31(11):1501-1509. doi: 10.1007/s10815-014-0333-x.
  3. Hassold T, Hall H, Hunt P. The origin of human aneuploidy: where we have been, where we are going. Hum Mol Genet. 2007;16 Spec No 2:R203-208. doi: 10.1093/hmg/ddm243.
  4. Faravelli I, Nizzardo M, Comi GP, Corti S. Spinal muscular atrophy-recent therapeutic advances for an old challenge. Nat Rev Neurol. 2015;11(6):351-359. doi: 10.1038/nrneurol.2015.77.
  5. Murray LM, Comley LH, Thomson D, et al. Selective vulnerability of motor neurons and dissociation of pre- and post-synaptic pathology at the neuromuscular junction in mouse models of spinal muscular atrophy. Hum Mol Genet. 2008;17(7):949-962. doi: 10.1093/hmg/ddm367.
  6. Miguel-Aliaga I, Chan YB, Davies KE, van den Heuvel M. Disruption of SMN function by ectopic expression of the human SMN gene in Drosophila. FEBS Lett. 2000;486(2):99-102. doi: 10.1016/s0014-5793(00)02243-2.
  7. Pearn J. Classification of Spinal Muscular Atrophies. Lancet. 1980;315(8174):919-922. doi: 10.1016/s0140-6736(80)90847-8.
  8. Crawford TO. Spinal Muscular Atrophies. In: Jones HR, De Vivo DC, Darras BT, editors. Neuromuscular Disorders of Infancy, Childhood, and Adolescence. A Clinician’s Approach . London; 2003. P. 145-166.
  9. Захарова Е.Е., Залетова В.В. Проведение биопсии эмбрио нов человека на стадии компактной морулы повышает диагностическую надежность преимплантационного генетического скрининга (ПГС) и обеспечивает высокую частоту наступления беременности (по данным 215 циклов ЭКО-ИКСИ с ПГС) // Проблемы репродукции. — 2013. — № 4. — C. 75–81. [Zakharova EE, Zaletova VV. Compact morula stage biopsy improves the diagnostic reliability of preimplantation genetic screening (pgs) and provides a high pregnancy rate (outcome of 215 cycles of ivf-icsi-pgs). Modern reproductive technologies. 2013;(4):75-81. (In Russ.)].
  10. Gardner DK, Schoolcraft WB. Culture and transfer of human blastocysts. Curr Opin Obstet Gynecol. 1999;11(3):307-311. doi: 10.1097/00001703-199906000-00013.

Copyright (c) 2018 Kogan I.Y., Iakovlev P.P., Gzgzyan A.M., Mekina I.D., Maretina M.A., Ivaschenko T.E., Misharina E.V., Krikheli I.O.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 66759 от 08.08.2016 г. 
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия Эл № 77 - 6389
от 15.07.2002 г.



This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies