udviklingen af PGS

PGS er praksis med at tage en biopsi enten fra den polære krop af en moden oocyt eller fra celler taget fra udvikling af embryoner og genetisk analyse af sammensætningen af disse celler. Resultaterne af denne genetiske analyse leder embryologen til at vælge embryoner til livmoderoverførsel. Da PG ‘ er kun kan udføres ved hjælp af celler opnået ved embryobiopsi, er denne teknologi kun mulig i forbindelse med en in vitro-befrugtningscyklus (IVF). PGS er praksis med at evaluere embryoner for kromosomal aneuploidi, tilstedeværelsen af enten for mange eller for få kromosomer hos kromosomalt normale forældre. I modsætning hertil er præimplantationsgenetikdiagnose (PGD) praksis med at evaluere embryoner for specifikke genetiske abnormiteter, såsom seglcellesygdom eller cystisk fibrose, hvor bærerstatus er dokumenteret hos hver af forældrene.

visse patientpopulationer, herunder par med avanceret moderalder, tilbagevendende abort, gentagen implantationssvigt og alvorlig mandlig faktor, menes at have en disposition til at producere aneuploide embryoner.3,6,7 mange har antydet, at disse patientpopulationer kan drage fordel af PGS.3,7 indikationerne for brug af PGS i mange centre udvides imidlertid konstant.3 som rapporteret af European Society of Human Reproduction and Embryology (ESHRE) blev der i løbet af de sidste 10 år udført 61% af alle præimplantationsgenetiske testcyklusser for PGS.8 Dette papir vil udelukkende fokusere på de kliniske applikationer, der er forbundet med PGS snarere end PGD.

PGS, i modsætning til PGD, har været og fortsætter med at være en kontroversiel teknologi. Nylige undersøgelser viser, at mere end 60% -90% af alle første trimester aborter kan være resultatet af kromosomal aneuploidi.3 Fordi så mange tidlige aborter skyldes aneuploidi, synes PGS at være en rimelig intervention for at forbedre effektiviteten, hvormed euploide (kromosomalt normale) embryoner vælges til livmoderoverførsel i IVF-cyklusser. Klassiske undersøgelser har rapporteret, at aborter, der er forårsaget af aneuploidi, er uforholdsmæssigt koncentreret om udvalgte kromosomer.9,10 disse data er baseret på karyotypeanalyse af mislykkede graviditeter, der udviklede sig langt nok til at have væv tilgængeligt til genetisk analyse.9,10 følgelig fokuserede klinikker, der udførte PG ‘ er i de tidlige dage af teknologien, på at detektere aneuploidi på kun udvalgte kromosomer ved hjælp af fluorescens in situ hybridisering (FISH), som typisk evaluerer mellem 5-14 kromosompar snarere end alle 23 kromosompar.11,12 traditionelt blev PGS-biopsi udelukkende udført ved cirka 3 dages embryonal udvikling efter befrugtning.11,12 indledende data ved hjælp af PGS i forbindelse med spaltningstrinsbiopsi med fisk viste lovende resultater og genererede meget spænding for denne nye teknologi.3,13-15 desværre kunne resultaterne fra denne tilgang ikke resultere i forbedringer i kliniske graviditetsrater, og denne mangel på effektivitet blev bredt henvist til efter et milepælspapir af Mastenbroek i Ny England Journal of Medicine.16 efterfølgende rejste lignende papirer yderligere tvivl om fordelene ved PGS og holdningserklæringer fra større medicinske samfund formelt afskrækket brugen.17-19

yderligere forskning belyste imidlertid flere biologiske begrænsninger, der kunne forklare de tidligere mangler ved klinisk anvendt PGS. Udøvelsen af polær kropsbiopsi til bestemmelse af den genetiske sammensætning af en befrugtet oocyt er en almindeligt anvendt modalitet til udførelse af præimplantationsgenetisk test.3,8,20 en kritisk komponent i oocytudvikling er meiotisk opdeling, hvor et haploid sæt ubrugt moderligt DNA marginaliseres i det, der kaldes en polær krop.3,8 genetisk evaluering af denne polære krop var oprindeligt ret populær, da denne proces opnåede en diagnose uden at forstyrre det udviklende embryo og kunne udføres før befrugtning.3 Denne fremgangsmåde er imidlertid ude af stand til at opdage paternalt afledte genetiske fejl eller eventuelle fejl, der er indført efter eller under befrugtning. På grund af disse begrænsninger udføres polær kropsbiopsi nu hovedsageligt i lande, hvor streng lovgivning begrænser udøvelsen af embryobiopsi.3,21

PG ‘ er, der bruger biopsierede celler fra udvikling af embryoner, giver dog også udfordringer. Undersøgelser har gentagne gange dokumenteret, at embryoner på udviklingsdag 3 har høje niveauer af mosaik.22,23 mosaicisme er en tilstand, hvor et enkelt udviklende embryo består af mere end en særskilt genetisk cellelinie. Med andre ord kan mosaikembryoner have euploide (normale) og aneuploide (unormale) cellelinjer inden for et enkelt embryo. Undersøgelser, der evaluerer dette fænomen, har konkluderet, at størstedelen af alle embryoner kan være mosaik på udviklingsdagen 3.22-24 derfor kan en biopsi udført på udviklingsdag 3 give et resultat, der ikke er repræsentativt for hele embryoet.3 mosaicisme har vist sig også at eksistere på dag 5 af embryonudvikling.25 nylige data tyder imidlertid på, at mosaicismen kan reduceres meget efter dag 5 i udviklingen.3,26

en anden begrænsning af traditionelt udførte PGS var brugen af fisk til bestemmelse af kromosomale abnormiteter. Fisk evaluerer typisk mellem 5-14 snarere end alle 23 kromosompar.27 nylige undersøgelser har vist, at embryonal aneuploidi forekommer i klinisk signifikante mængder i alle 23 kromosompar.28 Derfor er fisk ude af stand til at diagnosticere mange af de kromosomale abnormiteter, der almindeligvis findes i udvikling af embryoner.

realisering af disse to hovedbegrænsninger har ført til, at mange genetiske laboratorier tilbyder PG ‘ er ved hjælp af teknologier, der evaluerer kromosomstatus for alle 23 kromosompar ved hjælp af en embryonal biopsi udført på blastocyststadiet, typisk nået efter dag 5 eller 6 af udvikling. De kliniske graviditetsrater ved hjælp af denne tilgang er rapporteret at være markant bedre end den traditionelle tilgang til udførelse af PGS.29,30 for eksempel viste en nylig undersøgelse, der evaluerede mere end 4.500 embryoner ved hjælp af 23 kromosompar-bestemmelser, at kliniske graviditetsrater hos kvinder, der lider af tilbagevendende graviditetstab (RPL), blev signifikant forbedret over lignende undersøgelser ved anvendelse af fisk PGS.29 derudover blev graviditetsraterne yderligere forbedret, når 23 kromosomevaluering PGS blev udført på blastocyststadieembryoner (dag 5/6 af udviklingen) sammenlignet med når biopsien blev udført på embryoner på dag 3 af udviklingen. 29,31,32 lignende resultater er blevet rapporteret konsekvent af mange klinikker i USA og rundt om i verden.31,32 dette har skabt en fornyet interesse for PGS, skønt det stadig skal afgøres, om PGS er en effektiv teknologi, og hvilke patientpopulationer der bedst betjenes af PGS.

evaluering af alle 23 kromosomer i forbindelse med PGS besidder iboende kompleksiteter, der potentielt kan kompromittere integriteten af data, hvis de ikke udføres korrekt. Der er flere tilgange, der bruges til at udføre 23 kromosompar evaluering. De to modaliteter, der oftest anvendes i dag, anvender mikroarray-teknologi, enten ved anvendelse af enkelt nukleotidpolymorfisme (SNP) eller komparativ genomisk hybridisering (CGH) teknologi.3 begge disse teknologier er afhængige af at opnå embryonalt DNA, fragmentere og derefter forstærke dette DNA og evaluere dette forstærkede produkt ved hjælp af mikroarrays. Denne amplifikationsproces er en potentiel fejlkilde, da manglende forstærkning af hele det embryonale DNA-produkt kan give et falsk resultat. Derudover, fordi DNA-produktet, der oprindeligt amplificeres, kun tages fra 1 til flere celler, enhver ekstern DNA-forurening kan producere et falsk resultat.

SNP-arrays evaluerer direkte ploidistatus ved hjælp af et tæt array på cirka 300.000 genetiske markører.3 CGH-arrays vurderer derimod langt færre genetiske markører og sammenligner dette resultat med en kendt normal DNA-prøve.3 hver af disse microarray platforme har fordele og ulemper. En påstået fordel ved SNP-arrays er deres evne til at detektere relativt små genetiske duplikationer eller sletninger, skønt værdien af denne information på nuværende tidspunkt generelt er uklar. En fordel ved CGH arrays er, at de kan udføres i 12-16 timer i modsætning til flere dage for de fleste SNP arrays.