211service.com
Friska embryon visar kromosomfel
Genetiska test utformade för att sålla bort embryon som sannolikt inte kommer att växa till friska barn efter provrörsbefruktning (IVF) administreras ofta till par som får behandling även om det verkar ha liten inverkan på graviditetsfrekvensen. En ny studie som involverar genetisk screening med högre upplösning kastar nytt tvivel i praktiken genom att visa att de flesta cellerna i även friska embryon har sådana kromosomdefekter.
Koppla ihop prickarna: Varje prick i detta arraytest representerar en bit test-DNA. Färgen bestämmer likheten mellan test-DNA:t och ett annat referensprov.
Evelyne Vanneste och hennes kollegor på katolska universitetet i Leuven , i Belgien, använde nya screeningtekniker med högre upplösning för att analysera celler från tre eller fyra dagar gamla embryon från 23 fertila par som är yngre än 35 år. Embryon analyseras vanligtvis i detta utvecklingsstadium eftersom mindre mogna embryon innehåller mindre information , och mer utvecklade embryon är svårare att överföra.
Vanneste och hennes kollegor fann att mer än 90 procent av cellerna hade vissa kromosomavvikelser, ett fynd som till viss del förklarar varför människor har så låga fertilitetsgrader i allmänhet. Men det betyder också att vissa användbara embryon kan kasseras efter screening.
Preimplantation genetisk screening (PGS) involverar vanligtvis antingen polymeraskedjereaktion (PCR), som upptäcker genetiska störningar genom att förstärka en specifik bit av muterat DNA, eller fluorescerande in-situ hybridisering (FISH), vilket gör att kromosomerna kan kontrolleras för strukturella brister mot normala kromosomer men kan inte screena alla kromosomer samtidigt. Som ett resultat kan kromosomproblem som kan förhindra en framgångsrik graviditet missas.
Vanneste och hennes kollegor använde två nyare verktyg - en SNP-array och en BAC-array - för att leta efter kromosomfel över hela genomet. SNP-arrayen kan identifiera variationer i korta bitar av DNA, medan BAC-arrayen kan analysera större kromosombitar för strukturella fel. Teamet studerade celler från 23 embryon tagna från nio par med normal fertilitet som genomgick IVF-behandling för att utesluta embryon med specifika genetiska sjukdomar. Till forskarnas förvåning fann de att 90 procent av cellerna hade duplicerade eller saknade bitar av kromosomer. Inte bara det, utan felen förändrades i olika celler tagna från samma embryo.
Detta tyder på att mänskliga embryon naturligt har hög kromosominstabilitet, åtminstone under de första omgångarna av celldelning. Detsamma har observerats hos makaker men inte hos möss, säger Vanneste, och den evolutionära orsaken till det är ännu inte klarlagt. Möjligen är instabilitet en mekanism som snabbt kan generera genetisk mångfald och därmed möjliggöra snabbare anpassning till föränderliga miljöer, säger hon.
Vannestes resultat kan delvis förklara människors relativt låga fertilitetsgrad på cirka 30 procent, men andelen är fortfarande mycket högre än de 10 procent av uppenbarligen genetiskt normala embryon som hittats av hennes team. Det betyder att många embryon måste fortsätta att utvecklas till friska bebisar trots att deras kromosomer har defekter i detta skede. När embryot växer kan komplementära mutationer i dess celler kompensera för varandra, eller så kan celler utan kromosomdefekter företrädesvis befolka embryot.
Fördelarna med preimplantationsscreening är redan hett omdiskuterade, eftersom kromosomfel förekommer ofta hos äldre kvinnor som kan producera få ägg till att börja med som har en sämre chans att lyckas med impregnering efter invasiva biopsier för att ta bort celler för genetisk screening.
Ingen av oss är riktigt normal, så vi slösar faktiskt bort vår tid på att försöka screena efter normalitet, säger Stuart Lavery, en konsult specialiserad på reproduktionsmedicin vid Hammersmith Hospital i London, Storbritannien. Om du screenar tillräckligt hårt kommer du aldrig att hitta en normal embryo.
Varken Lavery eller Vanneste föreslår att ge upp IVF-screening helt, men de hävdar båda att kromosomer från mer eller mindre utvecklade embryon kan ge mer tillförlitliga resultat eftersom kromosomal instabilitet inte är så mycket av ett problem då. Att ändra tidpunkten för genomisk analys till antingen en polär kroppsanalys i ett tidigare skede eller till ett senare skede genom blastocystbiopsi kan vara ett bättre tillvägagångssätt för att välja genetiskt normala embryon för överföring, säger Vanneste.
Polära kroppar är celler som blir över från de meiotiska celldelningarna som bildar ägget som bara innehåller DNA från mamman och därför inte kan visa fel från pappan eller uppstå efter att befruktningen ägt rum. Men metoden är skonsam mot embryot och kromosomfel som finns i polära kroppar bärs av alla celler i embryot, vilket ger en stark motivering för att kassera embryon med fel.
Däremot har den mänskliga blastocysten cirka 100 celler vid fem dagars ålder, av vilka några kommer att bilda moderkakan snarare än fostrets vävnader. Detta tillåter avlägsnande av flera celler, vilket gör genetisk analys lättare och inkluderar DNA som härrör från fadern. Kromosomal instabilitet är mindre uttalad i detta skede men tills nyligen har det inte varit praktiskt att analysera blastocystceller eftersom det är mycket svårare att överföra dem. Men nyare tekniker som involverar frysning av embryon gör blastocystanalys följt av senare överföring mer praktisk.
Lavery säger att polarkroppsanalys kan gynna särskilt äldre kvinnor med bara ett fåtal dyrbara ägg kvar. För yngre kvinnor kan blastocystbiopsier erbjuda mer lovande resultat, säger han.
SNP- och BAC-arrayer är dock fortfarande relativt dyra. En annan, mindre kostsam metod för att analysera mänskliga kromosomer, kallad komparativ genomisk hybridisering (CGH), utvecklas av Elpida Fragouli från Nuffield Department of Obstetrics and Gynaecology, vid University of Oxford, och Reprogenetics, i Storbritannien. Detta tillvägagångssätt gör att alla 23 par av mänskliga kromosomer från blastocyster kan undersökas med något lägre upplösning.
Med CGH amplifieras DNA extraherat från embryot, märks grönt och blandas med normalt referens-DNA som har märkts rött. Blandningen sprids sedan ut på objektglas tillsammans med metafaskromosomer (tidigt stadium) som DNA-blandningen binder till. Kromosomerna kondenseras till distinkta former, och förhållandet mellan grön och röd fluorescens längs varje kromosoms längd indikerar om embryots kromosomer har förlorat eller duplicerat märkbara bitar. Preliminära kliniska resultat med tekniken på blastocystambryon har varit lovande, säger Fragouli.