Präimplantations-Genetische Diagnose (PGD)

• Eine normale menschliche Zelle enthält 46 Chromosomen oder 23 Chromosomenpaare. Diese Chromosomen sind fadenartige Strukturen, die sich im Zentrum jeder Zelle oder im Zellkern befinden und die genetische Information tragen.

• 22 Chromosomenpaare werden Autosomen genannt und sind bei Männern und Frauen gleich. Das 23. Chromosomenpaar wird Geschlechtschromosomen genannt. Frauen haben normalerweise zwei gleiche Geschlechtschromosomen, die X-Chromosomen, während Männer normalerweise zwei verschiedene Geschlechtschromosomen haben, bekannt als X- und Y-Chromosomen.

• Spermien und Eizellen enthalten die Hälfte der insgesamt 46 Chromosomen, also jeweils 23 Chromosomen.

• Ein normales befruchtetes Embryo entsteht durch die Verschmelzung von 23 Chromosomen aus Eizellen und 23 Chromosomen aus Spermien.

• Eine abnormale Zellteilung in Spermien oder Eizellen kann dazu führen, dass mehr oder weniger Chromosomen als die normalen 23 vorhanden sind. Daher trägt jedes Embryo, das aus diesen Spermien oder Eizellen entsteht, zusätzliche oder fehlende Chromosomen, eine als Aneuploidie bezeichnete abnormale Bedingung.

• Bei etwa 70% der wiederkehrenden Fehlgeburten werden abnormale Chromosomenzahlen (Aneuploidie) identifiziert.

• Einige der häufigsten bei Fehlgeburten gefundenen Chromosomenanomalien sind Trisomie 16 (3 Kopien von Chromosom 16); Trisomie für Chromosom 22, 21, 15, 18 oder 13; Triploidie (3 Kopien aller Chromosomen); und Anomalien der Geschlechtschromosomen.

• Chromosomal abnormale Embryonen scheitern normalerweise daran, sich in die Gebärmutter zu implantieren, und Implantate entwickeln sich möglicherweise nicht normal oder Schwangerschaften können abgehen. In einigen Fällen kann eine Schwangerschaft bis zum Ende ausgetragen werden und es werden trisomische Babys (z.B. Down-Syndrom) geboren.

• Der Prozentsatz der chromosomal abnormalen Embryonen, den jedes Paar produziert, variiert je nach ihrem klinischen Status.

• Faktoren wie fortgeschrittenes mütterliches Alter (>35 Jahre), die Anzahl der fehlgeschlagenen IVF-Zyklen, Fehlgeburten während normaler Empfängnis und die Qualität der Spermien beeinflussen alle den Anteil abnormaler Embryonen.

• Jede Abweichung von zwei Kopien jedes Chromosoms wird als abnormal angesehen. Wenn nur eines von zwei Chromosomen identifiziert wird, wird das Embryo als Monosomie betrachtet, und wenn 3 Chromosomen identifiziert werden, wird es als Trisomie betrachtet. Beide Bedingungen sind abnormal und nicht für den Embryotransfer geeignet.

• Für PGD-AS werden die durch IVF erzeugten Embryonen für 3 Tage im Labor kultiviert, um idealerweise ein 8-Zell-Stadium zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt werden ein oder zwei Zellen entfernt, indem ein Loch in die äußere Hülle des Embryos gemacht wird. Dieses Verfahren wird als Embryonenbiopsie bezeichnet. Das biopsierte Embryo wird bis zur Erzielung des Ergebnisses für diese Zelle/Zellen normalerweise am 5. Tag nach der Eizellentnahme zurück in die Kultur gebracht.

• Die Entfernung von ein oder zwei Zellen aus einem achtzelligen Embryo beeinträchtigt die embryonale Entwicklung nicht.

• Es ist wichtig, dass das biopsierte Embryo am 3. Tag der embryonalen Entwicklung mindestens fünf Zellen und minimale Fragmentierung aufweist. Wenn das Embryo zu wenige Zellen enthält, könnte eine Biopsie die Lebensfähigkeit des Embryos gefährden.

• Das Kernmaterial der biopsierten Zelle wird an ein Referenzlabor geschickt. Das Referenzlabor führt ein Verfahren namens Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) durch, um den Chromosomenstatus jeder Zelle zu bestimmen.

• Unser Referenzlabor verwendet eine Mischung von FISH-Sonden in einer oder zwei sequenziellen Hybridisierungen. Mögliche zu testende Chromosomen umfassen 13, 15, 16, 18, 21, 22, X und Y. Anomalien dieser Chromosomen werden häufig bei Fehlgeburten und abnormalen Lebendgeburten gefunden.

• Eine normale Zelle sollte 2 Kopien von FISH-Signalen für jedes der nummerierten Chromosomen (13, 18 und 21) sowie entweder 2X-Signale für Frauen oder 1X- und 1Y-Signale für Männer zeigen.

• Es kann Situationen geben, in denen das Ergebnis nicht erzielt werden kann oder falsch ist. Einige dieser Situationen umfassen:

• Wenn die Zelle während der Fixierung verloren geht oder der Zellkern reißt, wird kein Ergebnis erzielt.
• Gelegentlich könnten sich die Chromosomen im Zellkern nicht richtig verteilt haben und übereinander liegen, was die Anzahl der Chromosomen unterschätzt und zu einem falschen Ergebnis führen könnte.
• Die FISH-Sonde kann möglicherweise nicht an ein Chromosom binden, was auf ein fehlendes Chromosom hinweist.
• Wenn die Embryonenbiopsie durchgeführt wird, während sich eine bestimmte Zelle in der Zellteilung befindet, erscheinen die Ergebnisse als zwei Zellkerne und vier Chromosomensätze. Die FISH-Analyse dieser Zellen kann schwer zu interpretieren sein.

• Eine Reihe von Faktoren beeinflusst den Erfolg eines PGD/IVF-Zyklus. Aktuelle Daten legen nahe, dass PGD-Zyklen am erfolgreichsten sind, wenn durch IVF 8 oder mehr Embryonen erzeugt werden und mindestens 5 von guter Qualität sind, wie vom embryologischen Labor basierend auf der Anzahl der Zellen, der Fragmentierung und der Einheitlichkeit der Zellgröße bewertet wird.

• PGD erhöht normalerweise nicht die Schwangerschaftsrate, aber es reduziert Fehlgeburten und die Häufigkeit trisomer Schwangerschaften.

• PGD ist am erfolgreichsten bei Patienten, die mehr als 3 Embryonen haben, die keine Anomalien aufweisen, und mindestens zwei davon sich zum Blastozystenstadium entwickelt haben. PGD für Einzelgenmutation: Dies wird bei Patienten angezeigt, bei denen beide Partner ein Gen für eine autosomal-rezessive Erkrankung tragen oder ein Partner ein Gen für eine dominante Erkrankung tragen kann, was das Risiko erhöht, ein Kind mit einer schweren genetischen Störung zu empfangen, z.B. Duchenne-Muskeldystrophie, Mukoviszidose, Tay-Sachs usw. Derzeit umfasst diese Liste mehr als fünfzig Störungen. Dieses Verfahren beinhaltet vorangegangene Tests, um die Genmutation beim Patienten und Partner nachzuweisen, damit eine Gensonde produziert werden kann. Es gibt mehrere mögliche Gründe für das Nicht-Erreichen einer erfolgreichen Identifizierung des Gens oder einer Schwangerschaft. Dazu gehören:

• Mögliche Fehler bei der Amplifikation des betreffenden Gens oder degradiertes Kernmaterial, das kein klares DNA-Signal ermöglicht.

• PGD für Einzelgenmutation kann nur Embryonen erkennen,die die Mutation tragen, unabhängig vom Implantationspotenzial des Embryos. PGD für chromosomale Translokation oder strukturelle Anomalien: Chromosomale Translokationen beinhalten eine Umordnung des Chromosomenmaterials, sodass ein Teil des genetischen Materials von einem Chromosom auf ein anderes verlagert wird. Dies wird als „balancierte“ Translokation bezeichnet, bei der das gesamte normale genetische Material vorhanden ist.

• Wenn ein Partner eine balancierte Chromosomenumordnung trägt, kann er oder sie Spermien oder Eizellen produzieren, die ein zusätzliches oder fehlendes Segment eines bestimmten Chromosomenmaterials enthalten. Diese können Konzeptionen produzieren, die eine „unbalancierte“ Translokation enthalten, bei der entweder überschüssiges oder mangelndes gesamtes genetisches Material vorhanden ist. Dies kann zu fehlgeschlagener frühzeitiger embryonaler Entwicklung, wiederkehrendem Schwangerschaftsverlust oder der Geburt eines Kindes mit geistigen und/oder körperlichen Defekten führen.

• Nicht alle Translokationen oder strukturellen Umordnungen können durch PGD getestet werden. Das Referenzlabor müsste den Karyotyp aus dem Blut beider Partner analysieren, bevor die IVF-Zyklen begonnen werden, um die Machbarkeit der Durchführung der PGD für diese Anomalie zu prüfen.

• Obwohl medizinische Beweise zeigen, dass PGD bei Paaren, die chromosomale Translokationen tragen, dazu beiträgt, Schwangerschaftsverlust zu reduzieren, kann es das Risiko von Fehlgeburten aufgrund anderer Faktoren nicht ausschließen.

• PGD für Translokation kann in Verbindung mit der Aneuploidiescreening unter Verwendung der begrenzten Anzahl von FISH-Sonden durchgeführt werden.