Η σημασία του προγεννητικού χρωμοσωμικού ελέγχου με μοριακό καρυότυπο (aCGH)

Μαρία Τζέτη: Καθηγήτρια Γενετικής

Αναστάσιος Μητράκος: Ακαδημαϊκός Υπότροφος, PhD

Κωνσταντίνα Κοσμά: Ακαδημαϊκός Υπότροφος, MD, PhD, Κλινική γενετίστρια

Περικλής Μακρυθανάσης: MD, PhD , Επίκουρος Καθηγητής Ιατρικής Γενετικής

Εργαστήριο Ιατρικής Γενετικής, Ιατρική Σχολή ΕΚΠΑ

———————————–

Οι χρωμοσωμικές ανωμαλίες ευθύνονται για ένα ευρύ φάσμα σύνθετων φαινοτύπων, συμπεριλαμβανομένης της νοητικής υστέρησης και των συγγενών ανωμαλιών, και εντοπίζονται σε περίπου 1 ανά 200 νεογνά.

Παραδοσιακά, μέθοδο εκλογής για την μελέτη των χρωμοσωμάτων αποτέλεσε η μικροσκοπική παρατήρηση μετά από χρώση, μέσω του συμβατικού καρυοτύπου, με σκοπό την ανίχνευση αριθμητικών και δομικών ανωμαλιών. Η συμβατική όμως αυτή κυτταρογενετική ανάλυση συνοδεύεται από πολύ χαμηλή διακριτική ικανότητα, καθώς δεν είναι σε θέση να εντοπίσει αξιόπιστα ανακατατάξεις γενωμικών τμημάτων μικρότερων των 5 εώς 10 μεγαβάσεων (Mb). Ο προγεννητικός συμβατικός χρωμοσωμικός έλεγχος πραγματοποιείται για περισσότερα από 30 χρόνια με στόχο την μείωση του κινδύνου γεννήσεως εμβρύων με χρωμοσωμικές ανωμαλίες, οι οποίες οδηγούν στην εκδήλωση πολλών γενετικών συνδρόμων (π.χ. σύνδρομα Down, Edwards, Patau, κ.α.).

Ο χρωμοσωμικός έλεγχος με μοριακό καρυότυπο (Συγκριτικός γενωμικός υβριδισμός σε μικροσυστοιχίες, aCGH) είναι μια νέα μεθοδολογία, η οποία παρέχει διακριτική ικανότητα 100 έως 1000 φορές μεγαλύτερη σε σχέση με τον συμβατικό καρυότυπο. Είναι σε θέση να ταυτοποιήσει χρωμοσωμικές ανευπλοειδίες, μικροελλείμματα και μικροδιπλασιασμούς γενετικού υλικού (Copy Number Variants, CNVs), δομικές ανακατατάξεις (όταν συνυπάρχει ποσοτική αλλαγή) ενώ μπορεί να προσδιορίσει και την προέλευση χρωμοσωμικών θραυσμάτων (marker chromosomes). Θεωρείται ότι γεφυρώνει το διαγνωστικό χάσμα μεταξύ της κλασσικής κυτταρογενετικής & της μοριακής γενετικής.

Η εισαγωγή του μοριακού καρυοτύπου στην κλινική πρακτική επέτρεψε την ουσιαστική αύξηση της διαγνωστικής απόδοσης σε ασθενείς με γενετικές ανωμαλίες. Πιο συγκεκριμένα, η ανίχνευση χρωμοσωμικών ανωμαλιών σε παιδιά με νοητική υστέρηση ή/και πολλαπλές συγγενείς ανωμαλίες (ΠΣΑ) εκτιμάται σε 3-5% μέσω συμβατικού καρυοτύπου και επιπλέον 5-20% μέσω μοριακού καρυοτύπου, υπολογίζοντας συνολική απόδοση διάγνωσης στο ~13-31% με τη χρήση όλων των τεχνικών ^{[1, 2, 3]}. Ο μοριακός καρυότυπος είναι σε θέση να προσφέρει σημαντική αύξηση της διαγνωστικής απόδοσης και στο προγεννητικό επίπεδο^[4].

Οι κύριες ενδείξεις για την πραγματοποίηση προγεννητικού μοριακού καρυοτύπου περιλαμβάνουν την αυξημένη αναπαραγωγική ηλικία της μητέρας, την ύπαρξη ευρημάτων κατά τον προγεννητικό υπερηχογραφικό και βιοχημικό έλεγχο καθώς και τις περιπτώσεις ζευγαριών με ιστορικό γενετικού νοσήματος χρωμοσωμικής αιτιολογίας ή επαναλαμβανόμενων αποβολών. Επίσης έλεγχος πρέπει να πραγματοποιείται και όταν το ένα από τα δύο μέλη του ζευγαριού είναι φορέας κάποιας ισοζυγισμένης χρωμοσωμικής μετάθεσης. Παρ’όλα αυτά, τα τελευταία χρόνια πολλά ζευγάρια επιλέγουν να πραγματοποιήσουν προγεννητικό έλεγχο με μοριακό καρυότυπο προληπτικά.

Για την πραγματοποίηση προγεννητικής χρωμοσωμικής ανάλυσης με μοριακό καρυότυπο είναι απαραίτητο να προηγηθεί επεμβατική λήψη εμβρυϊκού δείγματος είτε χοριακών λαχνών (Chorionic Villus Sampling, CVS) κατά την 10^η – 12^η εβδομάδα της κύησης ή αμνιακού υγρού (Αmniotic Fluid, AF) μετά την 15^η εβδομάδα της κύησης. Σε σπάνιες περιπτώσεις μπορεί να ληφθεί εμβρυϊκό αίμα από τον ομφάλιο λώρο με ομφαλιδοκέντηση (μετά τη 18η εβδομάδα κύησης) ^{[4, 5]}.

Στο Εργαστήριο Ιατρικής Γενετικής της Ιατρικής Σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών παρέχεται χρωμοσωμικός έλεγχος με μοριακό καρυότυπο ήδη από το 2008, τόσο στο μεταγεννητικό όσο και στο προγεννητικό επίπεδο, ενώ έχουν ελεγχθεί περισσότερα από 2500 δείγματα.

Σε μια πρόσφατη μελέτη που εκπονήθηκε από το Εργαστήριο αναλύθηκαν τα αποτελέσματα από 250 ζευγάρια τα οποία παραπέμφθηκαν για προγεννητικό χρωμοσωμικό έλεγχο με μοριακό καρυότυπο. Οι ενδείξεις περιελάμβαναν υπερηχογραφικά ευρήματα, προηγούμενη κύηση ή απόγονο με χρωμοσωμική ανωμαλία, γονέα φορέα ισοζυγισμένης χρωμοσωμικής μετάθεσης, αυξημένη αναπαραγωγική ηλικία της μητέρας και προληπτικό έλεγχο.

Συνολικά μελετήθηκαν 250 δείγματα (143 AF, 107 CVS). 141 αφορούσαν άρρενα έμβρυα και 109 αφορούσαν θήλεα έμβρυα. 195 δείγματα (78%) είχαν φυσιολογικό καρυότυπο και 55 (22%) έφεραν μια ή περισσότερες χρωμοσωμικές ανωμαλίες. Ο μεγαλύτερος αριθμός παθολογικών ευρημάτων ανιχνεύθηκε σε εγκυμοσύνες υψηλού κινδύνου (υπερηχογραφικά ευρήματα, οικογενειακό ιστορικό) (εικόνες 1, 2, 3, & 4).

Τα ζευγάρια που θα υποβληθούν σε έλεγχο με προγεννητικό μοριακό καρυότυπο λαμβάνουν γενετική συμβουλή από ομάδα εξειδικευμένων κλινικών και εργαστηριακών γενετιστών του Εργαστηρίου Ιατρικής Γενετικής, τόσο πριν τον έλεγχο όσο και μετά από ένα θετικό αποτέλεσμα. Παράλληλα λαμβάνεται λεπτομερές οικογενειακό και αναπαραγωγικό ιστορικό

Συμπερασματικά, ο μοριακός καρυότυπος είναι ένα σημαντικό εργαλείο για την αποκάλυψη χρωμοσωμικών αλλοιώσεων στο προγεννητικό επίπεδο, ιδιαίτερα σε κυήσεις υψηλού κινδύνου με πολλαπλά υπερηχογραφικά ευρήματα ή οικογενειακό ιστορικό.

[1] Oikonomakis V, Kosma K, Mitrakos A, Sofocleous C, Pervanidou P, Syrmou A, Pampanos A, Psoni S, Fryssira H, Kanavakis E, Kitsiou-Tzeli S, Tzetis M. Recurrent copy number variations as risk factors for autism spectrum disorders: analysis of the clinical implications. Clin Genet. 2016;89(6):708-18.

[2] Syrmou A, Tzetis M, Fryssira H, Kosma K, Oikonomakis V, Giannikou K, Makrythanasis P, Kitsiou-Tzeli S, Kanavakis E. Array comparative genomic hybridization as a clinical diagnostic tool in syndromic and nonsyndromic congenital heart disease. Pediatr Res. 2013;73(6):772-6.

[3] Tzetis M, Kitsiou-Tzeli S, Frysira H, Xaidara A, Kanavakis E. The clinical utility of molecular karyotyping using high-resolution array-comparative genomic hybridization. Expert Rev Mol Diagn. 2012;12(5):449-57.

[4] Mirsafaie M, Moghaddam‐Banaem L, Kheirollahi M. The relationship between screening markers in the first trimester of pregnancy and chromosome aberrations. Int J Prev Med 2022;13:81.

[5] Miller DT, Adam MP, Aradhya S, et al. Consensus statement: chromosomal micro- array is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental dis- abilities or congenital anomalies. Am J Hum Genet 2010;86(5):749–64.