Około 10–15% ciąż kończy się niepowodzeniem po rozpoznaniu poczęcia, co oznacza 23 miliony strat rocznie. Anomalie chromosomalne leżą u podstaw wielu strat w zarodkach i płodach, ale dokładna częstotliwość ich występowania oraz lokalizacja w zarodku lub łożysku są nadal niejasne. Nowe badanie opublikowane w Medycyna Natury donosi o analizie chromosomów ponad 1700 spontanicznych wczesnych poronień.

Tło

Najczęstszym okresem utraty ciąży jest okres przed dziewiątym tygodniem, chociaż wiele z nich może nastąpić wcześniej i pozostać nierozpoznanymi. Podczas gdy około 11% kobiet ma co najmniej jedno poronienie, odsetek ten spada w przypadku dwóch lub trzech poronień i wynosi 2% i <0,7. odpowiednio.

Wraz z wiekiem rodziców zwiększa się prawdopodobieństwo niepłodności jednego lub obojga rodziców, podczas gdy u starszych matek ryzyko aneuploidii jest wyższe. Co więcej, aneuploidia występuje z dużą częstością na dwóch etapach procesu rozrodczego.

Pierwsza ma miejsce podczas mejozy, poprzedzającej ostateczne dojrzewanie oocytu, jeśli chromosomy nie ulegną segregacji po replikacji. Drugi etap ma miejsce podczas początkowego rozszczepiania zygoty i wczesnego zarodka przed implantacją ze względu na dużą szybkość replikacji DNA.

Wcześniejsze badania wykazały, że wysoki wskaźnik niestabilności chromosomowej (CIN) we wczesnych zarodkach nie znajduje odzwierciedlenia w próbkach pobranych przy urodzeniu, co wskazuje, że większość takich zarodków jest w sposób naturalny eliminowana w wyniku niepowodzenia implantacji i utraty ciąży na wczesnym etapie. CIN powoduje mozaikowość embrionalną, ale komórki z genomami aneuploidalnymi mogą zostać selektywnie utracone przed wystąpieniem implantacji.

Zaproponowano w tym celu wiele mechanizmów, w tym przywrócenie trisomii lub monosomii do euploidii lub fragmentację komórek z wyciśnięciem nieprawidłowych blastomerów podczas rozwoju blastocysty. Inną możliwą ścieżką jest ograniczenie nieprawidłowych komórek lub mechanizmów ratunkowych do określonego regionu w przestrzeni i/lub czasie, co odpowiada ograniczonej mozaikowości łożyskowej (CPM).

Co ważne, CPM jest główną przyczyną fałszywie dodatnich wyników nieinwazyjnych testów prenatalnych (NIPT), a tym samym sprzyja niepotrzebnym inwazyjnym badaniom płodu na normalnym płodzie. Dzieje się tak w przypadku ponad siedmiu na dziesięć dużych niedziedzicznych zmian liczby kopii (CNV), które są zlokalizowane w łożysku.

Chociaż opisano liczbę i rodzaj nieprawidłowości genotypowych występujących w przypadku poronień w połowie i na końcu ciąży, a także u płodów poronionych na skutek decyzji rodziców z powodu nieprawidłowości fenotypowych, obecne badanie skupia się na poronieniach w pierwszym trymestrze ciąży.

Co wykazało badanie?

Spośród ponad 1700 poronionych ciąż połowa abortowanych zarodków lub produktów poczęcia (POC) miała prawidłowe kariotypy. Grupa z anomaliami chromosomalnymi była starsza, średni wiek matki wynosił 29 lat w porównaniu do 28 lat w grupie z prawidłowym kariotypem, a średni wiek ojca wynosił 31 lat w porównaniu do 30 lat. Prawdopodobieństwo wystąpienia takich anomalii wzrastało niezależnie wraz ze wzrostem wieku matki i ojca.

Dalszą analizę podzbioru 94 genomów z prawidłowymi kariotypami rodzicielskimi i POC przeprowadzono przy użyciu technik genotypowania opartych na identyfikacji polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP) obejmujących cały genom. Badano zarówno pozazarodkową mezodermę, jak i kosmki kosmówkowe, reprezentujące odpowiednio tkanki embrionalne i trofoblastyczne.

Stosując metodę zwaną „haplarytmią genomu”, haplarytmy wytworzono na podstawie zbiorczych danych genotypowych DNA. Pozwoliło to naukowcom zidentyfikować występowanie błędów mejotycznych, a następnie odpowiednio mejozy I i mejozy II.

W tej podgrupie ponad jedna trzecia (35%) wykazywała nieprawidłowości chromosomowe pomimo prawidłowego kariotypu. Jeśli uwzględni się także kariotypy, oznacza to, że prawie 68% całej próbki wykazywało aberracje genomowe. Przekracza to wskaźniki wcześniej zgłaszane na podstawie innych kryteriów anomalii chromosomowych.

Nieprawidłowości genomiczne obserwowane w przypadku sporadycznych i nawracających strat ciąż były różne, z większą liczbą aberracji liczby kopii na POC i, odpowiednio, większą liczbą nieprawidłowości liczbowych w przypadku nawracających w porównaniu z mniejszą liczbą nieprawidłowości w liczbie kopii i większą liczbą nieprawidłowości segmentowych w przypadku sporadycznych strat.

Najbardziej dotknięte były chromosomy 7 i 16, co potwierdza wcześniejsze badania, przy czym 80% aberracji było pochodzenia matczynego. Chromosom 7 wykazywał błędy mitotyczne w 5/6 próbek, ale aberracje mejotyczne wystąpiły w przypadku chromosomu 16. Trisomia 16 jest rzadko wykrywana za pomocą NIPT po 11–12 tygodniach w porównaniu z testami genetycznymi przed implantacją (PGT) na bardzo wczesnych zarodkach; trisomia 16 może zmniejszyć szanse na przeżycie.

W ciążach zdolnych do życia, czyli ciążach zakończonych żywym urodzeniem, mozaikowość (występowanie prawidłowych i nieprawidłowych komórek w tym samym organizmie) jest powszechnie spotykana tylko w kosmkach kosmówkowych, głównie w postaci ograniczonej mozaikowości łożyskowej. Natomiast obecna próbka wykazała wyższy wskaźnik mozaikowatości (58%), głównie autosomalnej, w mezodermie pozazarodkowej w porównaniu z 33% kosmków kosmówkowych.

Jakie są konsekwencje?

Badanie podkreśla potrzebę wszechstronnego genotypowania, a nie zwykłego kariotypowania we wczesnej utracie ciąży, aby zrozumieć, w jaki sposób dochodzi do takich poronień i możliwych podejść do leczenia. W przypadku haplarytmii genomowej, wykorzystującej zarówno tkankę embrionalną, jak i trofoblastyczną, obecne badanie wykazało znacznie wyższą wydajność (67%) aberracji genomowych w porównaniu z łączną wydajnością wynoszącą 54% w ostatnich dużych badaniach płodów z anomalią chromosomową.

Potwierdziło to jedynie niedawne badanie, w którym wykorzystano macierze SNP o dużej gęstości. „Zatem haplarytmoza zapewnia wyższą wydajność w porównaniu z kariotypowaniem lub standardową metodą mikromacierzy.”

Nie tylko pozwala uniknąć brakujących aberracji wynikających z użycia pojedynczych tkanek POC, ale także nie wymaga hodowli komórek, co wiąże się z wysokim wskaźnikiem awaryjności sięgającym 42%, w zależności od laboratorium. Po trzecie, może zidentyfikować rodzica i fazę replikacji DNA (mejoza lub mitoza), w której pojawia się aberracja, a także wykryć zanieczyszczenie komórkami matczynymi, w przeciwieństwie do konwencjonalnych metod stosowanych rutynowo.

„Pojawia się potrzeba przeprowadzenia prospektywnych badań klinicznych porównujących haplarytmię genomu z metodami konwencjonalnymi w celu oceny jej wdrożenia klinicznego i opłacalności w leczeniu utraty ciąży.”

Drugą konsekwencją tych odkryć jest to, że aberracje genomowe wydają się pojawiać w wewnętrznej masie komórek przed implantacją i predysponują do poronienia, utrzymując się w mezodermie pozazarodkowej, jeśli nie w kosmkach kosmówkowych. Nieprawidłowe komórki są lepiej tolerowane w łożysku niż w tkankach płodu, na co wskazuje stale niski wskaźnik mozaikowatości płodu obserwowany w badaniu NIPT.

Ma to konsekwencje dla technik rozrodu wspomaganego (ART), w przypadku których zapłodnione zarodki są przenoszone po NIPT. Interpretacja NIPT staje się trudniejsza, ponieważ mozaikowość wpływa obecnie na szanse transferu zarodków. Jednak kilka badań wskazuje, że większość obserwowanej mozaikowatości w POC zanika lub nie jest wykrywana wraz z postępującą ciążą.

Podkreśla to potrzebę dokładniejszego wykrywania źródła anomalii genomowych, aby wykluczyć wady płodu i zapobiec konieczności wykonywania inwazyjnych badań płodu. W przeciwieństwie do błędów mejotycznych błędy mitotyczne będą prawdopodobnie ograniczone do CPM i nie będą miały wpływu na żywotność ciąży. Wolne od komórek DNA może pomóc w wykryciu obecności mozaiki w tkankach płodu i łożyska.