Προγεννητικός Έλεγχος και Διάγνωση Γενετικών Νοσημάτων

Προγεννητικός Έλεγχος και Διάγνωση Γενετικών Νοσημάτων

Γράφουν ο Εμμανουήλ Καναβάκης, Ομότιμος Καθηγητής Παιδιατρικής- Γενετικής, Ιατρικής Σχολής ΕΚΠΑ και ο Λάζαρος Λέανδρος, Μοριακός Γενετιστής- Κλινικός Εμβρυολόγος

Ο προγεννητικός έλεγχος στοχεύει στον εντοπισμό ζευγαριών, που διατρέχουν κίνδυνο απόκτησης απογόνου με σοβαρό γενετικό νόσημα, ώστε να τους δοθεί η δυνατότητα να αποτρέψουν τη γέννηση πάσχοντος τέκνου, μέσω της προγεννητικής διάγνωσης. Τα γενετικά νοσήματα οφείλονται είτε σε αριθμητικές ή δομικές ανωμαλίες των χρωμοσωμάτων, είτε σε γονιδιακές διαταραχές, δηλαδή σε παθολογικές παραλλαγές της φυσιολογικής αλληλουχίας του DNA.

Οι χρωμοσωμικές ανωμαλίες αποτελούν τις συχνότερες γενετικές διαταραχές. Υπολογίζεται ότι το 80% των προγεννητικών ελέγχων πραγματοποιείται για την ανίχνευση χρωμοσωμικών ανωμαλιών. Η αυξημένη αναπαραγωγική ηλικία της μητέρας, τα παθολογικά υπερηχογραφικά ή βιοχημικά ευρήματα, γονέας φορέας ισοζυγισμένης μετάθεσης γενετικού υλικού και το ιστορικό προηγούμενης κύησης ή γέννησης παιδιού με χρωμοσωμική ανωμαλία αποτελούν τις κυριότερες ενδείξεις για τη διενέργεια προγεννητικού χρωμοσωμικού ελέγχου. Για το σκοπό αυτό, είναι απαραίτητη είτε η βιοψία τροφοβλάστης (χοριακών λαχνών) στο τέλος του πρώτου τριμήνου της κύησης (10-12η εβδομάδα), είτε η λήψη αμνιακού υγρού με αμνιοπαρακέντηση στην αρχή του δευτέρου τριμήνου της κύησης (μετά τη 15η εβδομάδα), είτε η λήψη εμβρυϊκού αίματος από τον ομφάλιο λώρο (μετά τη 18η εβδομάδα). Ο προγεννητικός προσδιορισμός του εμβρυϊκού καρυοτύπου με κλασικές κυτταρογενετικές τεχνικές εστιάζει στην αναγνώριση των συχνότερων χρωμοσωμικών ανωμαλιών, συμβατών με τη ζωή. Η κυτταρογενετική ανάλυση με ταινίες G είναι σε θέση να ανιχνεύσει ελλείψεις, διπλασιασμούς καθώς και ισοζυγισμένες ή μη ανακατατάξεις γενετικού υλικού, που έχουν μέγεθος τουλάχιστον 5 Μb. Η ανάλυση του κλασικού καρυοτύπου, συχνά, συμπληρώνεται από την τεχνική του φθορίζοντος in situ υβριδισμού (Fluorescent in situ hybridization-FISH). Με τη FISH, είναι δυνατή η ταχεία ανίχνευση ορισμένων συχνών ανευπλοειδιών καθώς και ο έλεγχος συγκεκριμένων μικροελλειμμάτων. Προγεννητικά, εφαρμόζεται επιλεκτικά για περαιτέρω έλεγχο εμβρύων με συγκεκριμένα υπερηχογραφικά ευρήματα, κυρίως με συγγενείς καρδιοπάθειες.

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας του μοριακού καρυοτύπου ή συγκριτικού γενωμικού υβριδισμού (aCGH) έδωσε τη δυνατότητα ελέγχου των χρωμοσωμάτων με μοριακές τεχνικές. Η πολύ υψηλότερη διακριτική ικανότητα του μοριακού καρυοτύπου, σε σύγκριση με τον κλασικό καρυότυπο, προκάλεσε την άμεση ένταξή του στο πεδίο του προγεννητικού ελέγχου. Η ανάλυση των μικροσυστοιχιών ολιγονουκλεοτιδίων επέτρεψε τον έλεγχο τόσο των ανευπλοειδιών, όσο και πολύ μικρότερων ελλειμμάτων και διπλασιασμών του γονιδιώματος. Με αυτόν τον τρόπο, κατέστη εφικτή η αξιολόγηση των αριθμητικών παραλλαγών των γονιδίων (copy number variation-CNVs), που ευθύνονται για πλήθος γενετικών νοσημάτων, όπως είναι οι συγγενείς ανωμαλίες, η αναπτυξιακή καθυστέρηση, η νοητική υστέρηση, κ.ά.

H δυνατότητα εντόπισης του ελεύθερου εμβρυϊκού DNA στη μητρική κυκλοφορία, κατά τη διάρκεια της κύησης, έδωσε τη δυνατότητα τα τελευταία χρόνια της χρήσης του για μη επεμβατικό χρωμοσωμικό έλεγχο. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία μαζικής παράλληλης αλληλούχισης επόμενης γενιάς (Next Generation Sequencing, NGS), αρχικά, κατέστη εφικτή η μη επεμβατική αξιολόγηση των πιο συχνών αυτοσωματικών χρωμοσωμικών ανωμαλιών του εμβρύου, δηλαδή της τρισωμίας 21 (σύνδρομο Down), της τρισωμίας 18 (σύνδρομο Edwards) και της τρισωμίας 13 (σύνδρομο Patau) καθώς και των ανωμαλιών των φυλετικών χρωμοσωμάτων (σύνδρομα Turner, Klinefelter, τριπλό Χ και Jacobs). Σήμερα, με τη βελτιστοποίηση της ανωτέρω μεθοδολογίας είναι δυνατός ο έλεγχος ολόκληρου του γονιδιώματος, μέσω της ανάλυσης του ελεύθερου εμβρυϊκού DNA, στο μητρικό πλάσμα, προσφέροντας πληροφορίες για το έμβρυο, οι οποίες, προηγουμένως, ήταν διαθέσιμες μόνο από την ανάλυση του καρυοτύπου του εμβρύου, μετά από λήψη χοριακών λαχνών ή αμνιοπαρακέντηση. Αποτέλεσμα της προόδου αυτής, είναι και ο μη επεμβατικός προγεννητικός έλεγχος κάποιων μικροελλειπτικών συνδρόμων (π.χ. συνδρόμων DiGeorge, Angelman, Prader-Willi, Wolf-Hirschhorn, Cri-du-chat, Jacobsen, Langer-Giedion, Smith-Magenis, κ.ά.), τα οποία ανιχνεύονται ταυτόχρονα στο πλαίσιο του μη επεμβατικού προγεννητικού ελέγχου (ΝΙPT). Το NIPT, το οποίο αποτελεί ακόμη μέθοδο πληθυσμιακού ελέγχου και όχι διάγνωσης των χρωμοσωμικών ανωμαλιών, εφαρμόζεται με πολύ καλά αποτελέσματα μετά τη 10η εβδομάδα της κύησης.

Τα μονογονιδιακά νοσήματα αποτελούν την κυριότερη κατηγορία κληρονομικών νοσημάτων, που οφείλονται σε παθολογικές γονιδιακές μεταλλάξεις. Συγκεκριμένα, έχουν περιγραφεί περισσότερα από 5.000 μονογονιδιακά νοσήματα, τα οποία παρουσιάζουν αυτοσωματική υπολειπόμενη, αυτοσωματική επικρατητική ή φυλοσύνδετη κληρονομικότητα. Στην περίπτωση των μονογονιδιακών νοσημάτων, που κληρονομούνται με αυτοσωματικό επικρατητικό ή φυλοσύνδετο τρόπο, ο υποψήφιος γονέας είτε έχει ήδη εκδηλώσει το νόσημα, είτε γνωρίζει ότι κινδυνεύει να νοσήσει, λόγω οικογενειακού ιστορικού. Επομένως, πριν ξεκινήσει τις προσπάθειες τεκνοποίησης, λαμβάνει τη συμβουλή των κλινικών γενετιστών, προκειμένου να αποφευχθεί η μεταβίβαση του νοσήματος στους απογόνους. Στην περίπτωση, όμως, των μονογονιδιακών νοσημάτων, που παρουσιάζουν αυτοσωματικό, υπολειπόμενο τρόπο κληρονόμησης, όπου οι φορείς είναι συνήθως ασυμπτωματικοί, οι υποψήφιοι γονείς συχνά δε γνωρίζουν ότι είναι φορείς κάποιου νοσήματος και ότι κινδυνεύουν να αποκτήσουν απόγονο, που να πάσχει από το νόσημα. Για το λόγο αυτό, ο εντοπισμός των φορέων και η παροχή γενετικής συμβουλευτικής αποτελεί πρωταρχικό στόχο των προγραμμάτων πρόληψης μονογονιδιακών γενετικών νοσημάτων. Tα μεσογειακά σύνδρομα (μεσογειακή και δρεπανοκυτταρική αναιμία), η κυστική ίνωση και η νωτιαία μυϊκή ατροφία (SMA) αποτελούν τις συχνότερες υπολειπόμενες μονογονιδιακές διαταραχές, που παρατηρούνται στον ελληνικό πληθυσμό. Ενώ στην περίπτωση των μεσογειακών συνδρόμων είναι δυνατός ο εντοπισμός των φορέων, μέσω της αξιολόγησης των αιματολογικών δεικτών, στις περιπτώσεις της κυστικής ίνωσης και της νωτιαίας μυϊκής ατροφίας, όπως και στην πλειοψηφία των μονογονιδιακών νοσημάτων, η ανίχνευση των φορέων είναι εφικτή μόνο, μέσω μοριακών τεχνικών (π.χ. Sanger sequencing, Reverse Dot Blot, MLPA, DGGE). Η τεχνολογία της μαζικής παράλληλης αλληλούχισης επόμενης γενιάς επιτρέπει την ταυτόχρονη ανάλυση των κωδικοποιουσών περιοχών εκατοντάδων γονιδίων, με μεγάλο βάθος ανάγνωσης και δίνει τη δυνατότητα στους υποψήφιους γονείς να γνωρίζουν εάν είναι φορείς και άλλων σοβαρών γενετικών νοσημάτων.

Ο προαναφερθείς γενετικός έλεγχος είναι σε θέση να αποκαλύψει την παθολογική γονιδιακή παραλλαγή, που φέρει ο κάθε γονέας, επιτρέποντας τη στοχευμένη ανίχνευσή τους στο δείγμα του εμβρυϊκού ιστού. Για την επίτευξη προγεννητικής διάγνωσης, είναι απαραίτητη και στην περίπτωση αυτή είτε η λήψη χοριακών λαχνών στο τέλος του πρώτου τριμήνου της κύησης, είτε η λήψη αμνιακού υγρού στην αρχή του δευτέρου τριμήνου της κύησης, είτε η λήψη εμβρυϊκού αίματος από τον ομφάλιο λώρο σε πιο προχωρημένες κυήσεις. Εκτός, όμω,ς από τον ανωτέρω στοχευμένο έλεγχο των γονεϊκών μεταλλάξεων, η τεχνολογία της μαζικής παράλληλης αλληλούχισης επόμενης γενιάς επέτρεψε τη γενετική ανάλυση περισσοτέρων των 1.000 γενετικών ασθενειών στο έμβρυο, καλύπτοντας τον πιθανώς ελλιπή μοριακό έλεγχο των γονέων και την πιθανή παρουσία de novo μεταλλάξεων στο έμβρυο. Όταν μάλιστα οι de novo μεταλλάξεις εδράζονται σε γονίδια, που παρουσιάζουν επικρατή τρόπο κληρονόμησης, μέσω της ανάλυσης αυτής, είναι εφικτή η αποφυγή γέννησης παιδιού με κάποιο σοβαρό γενετικό νόσημα. Η βελτίωση των μεθόδων ανάλυσης του ελεύθερου εμβρυϊκού DNA, που συντελέστηκε τα τελευταία χρόνια, έδωσε τη δυνατότητα μη επεμβατικού προγεννητικού ελέγχου κληρονομούμενων και de novo μεταλλάξεων, που ευθύνονται για σοβαρές γενετικές ασθένειες.    

Η πρόοδος της γονιδιωματικής ιατρικής επηρέασε σημαντικά την προγεννητική διάγνωση, όπως και κάθε άλλο ιατρικό πεδίο. Παρόλο που οι καινοτομίες αυτές, προσφέρουν νέες δυνατότητες ελέγχου και παρέχουν πληρέστερη πληροφόρηση στα ζευγάρια, που βρίσκονται στη διαδικασία τεκνοποίησης σχετικά με τους γενετικούς κινδύνους, που ενέχονται, θα πρέπει να εφαρμοσθούν με ιδιαίτερη προσοχή στην κλινική πράξη. Η γενετική συμβουλευτική γίνεται ολοένα και πιο πολύπλοκη για τους παρόχους της, δεδομένου ότι αυτοί προσφέρουν στα ζευγάρια την κατάλληλη καθοδήγηση, όσον αφορά τους γενετικούς ελέγχους, που θα πρέπει να πραγματοποιηθούν, πριν και κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης.