Possiamo dimenticare una biopsia embrionale?
Negli ultimi anni sono stati fatti molti progressi nel campo della medicina riproduttiva con l'emergere di nuove strategie volte a un obiettivo comune: raggiungere la nascita di un bambino sano. Queste tecniche emergenti in campo biomedico includono il non invasivo test genetico preimpianto (PGT). Il suo scopo è quello di ottenere informazioni genetiche dall'embrione nel modo meno dannoso possibile prima che venga trasferito nell'utero materno.
Per fare ciò, il primo passo è eseguire la tecnica della fecondazione in vitro (IVF), che consiste nell'unire l'ovocita e lo sperma in laboratorio. Questo trattamento è indicato in vari casi, come età materna avanzata, basso numero di spermatozoi, problemi di ovulazione o quando altre tecniche di riproduzione assistita più semplici hanno fallito.
Se il processo di fecondazione ha esito positivo, l'ovulo fecondato inizierà a dividersi e risulterà in un embrione. Gli embrioni vengono coltivati in speciali incubatrici nel laboratorio di embriologia. Qui, gli embriologi monitorano regolarmente il loro sviluppo, selezionando embrioni della migliore qualità per il trasferimento nell'utero materno o per la vitrificazione per un uso successivo.
Fino a pochi anni fa la selezione degli embrioni veniva effettuata esclusivamente sulla base della morfologia embrionale, che tiene conto di parametri quali il numero di cellule, la loro dimensione e la percentuale di frammentazione. Tuttavia, la morfologia non è sempre correlata alla dotazione cromosomica dell'embrione.
Le cellule umane sono composte da 46 cromosomi, strutture che contengono le nostre informazioni genetiche, il nostro DNA. La metà è ereditata da nostro padre e l'altra metà da nostra madre. Diciamo che un embrione lo è euploide quando tutte le sue cellule contengono 46 cromosomi, mentre un aneuploide l'embrione è quello che ha troppe o troppo poche copie cromosomiche.
Oggi sappiamo che gli embrioni aneuploidi sono comuni e che dipende, tra gli altri fattori, dall'età materna. Ad esempio, alcuni 25% di embrioni da 30 anni le donne sono aneuploidi. Questa proporzione aumenta fino a 50% at 40 anni (Franasiak JM et al., Fertil Steril, 2014).
Gli embrioni aneuploidi non sono compatibili con la vita; la stragrande maggioranza di loro finisce con un aborto spontaneo o non si impianta. Possiamo selezionare l'embrione migliore in base alla sua morfologia durante le tecniche di fecondazione in vitro, ma potrebbe essere aneuploide. Ciò significa che ci sarà un rischio maggiore di fallimento dell'impianto, di aborto spontaneo o addirittura di avere un bambino con gravi anomalie.
Studio genetico dell'embrione
L'unico modo che abbiamo attualmente per ridurre al minimo il rischio di trasferimento di embrioni aneuploidi è eseguire uno studio genetico che determinerà il numero di cromosomi dell'embrione nella fase preimpianto; in altre parole, prima che venga trasferito nell'utero materno. Questo studio si chiama PGT-A (Test genetici preimpianto per aneuploidia). Viene utilizzato in particolare nei casi di età materna avanzata, aborti ripetuti e fallimenti ricorrenti di impianto, tra gli altri.
Questo test genetico viene eseguito da da tre a cinque giorni dopo la fecondazione. Innanzitutto, è necessario eseguire un biopsia dell'embrione, ovvero estrarre una o più cellule da ciascun embrione. Questo materiale viene quindi analizzato in laboratorio per identificare gli embrioni con carichi cromosomici corretti. Pertanto, hanno maggiori possibilità di portare a una gravidanza normale.
Biopsia embrionale
La biopsia dell'embrione è un passaggio cruciale durante il PGT. Può essere eseguito il terzo giorno dopo la fecondazione, quando l'embrione ha da sei a otto cellule. In questo caso, viene praticata una piccola apertura nella cosiddetta “zona pellucida” (la membrana che circonda l'embrione), dove viene estratta una cellula per l'analisi. Tuttavia, la biopsia dell'embrione viene attualmente eseguita di solito il giorno 5 o 6 dopo la fecondazione. Questa fase è chiamata il blastocisti fase e l'embrione è composto da più di cento cellule. In questo caso, un piccolo gruppo di cellule viene estratto dal trofectoderma, lo strato cellulare esterno della blastocisti che diventerà la placenta.
La biopsia allo stadio di blastocisti offre importanti vantaggi rispetto alla biopsia del Day 3. Da un lato possiamo ottenere una maggiore quantità di materiale genetico, poiché estraiamo un numero maggiore di cellule; dall'altro, poiché l'embrione contiene più cellule, è meno dannoso. Consente inoltre di rilevare il mosaicismo embrionale (embrioni costituiti da linee cellulari euplide e aneuplidi).
Vantaggi e limiti
Come tutte le tecniche, il PGT-A presenta alcuni vantaggi e alcune limitazioni. Rispetto ai cicli di fecondazione in vitro in cui non è stato eseguito il PGT, la tecnica presenta vantaggi che includono:
- Miglioramento dei tassi di implementazione
- Ridurre i tassi di aborto spontaneo
- Migliorare la gravidanza grazie ai tassi di trasferimento
- Ridurre il rischio di avere un bambino con un'anomalia cromosomica
D'altra parte, ha alcune limitazioni:
- È un metodo invasivo in cui la stragrande maggioranza degli embrioni sopravvive alla biopsia, sebbene vi sia una piccola possibilità che l'embrione non si sviluppi.
- È una tecnica complessa che richiede attrezzature specifiche e personale con una vasta esperienza.
- C'è una possibilità di diagnosi errata a causa di mosaicismo embrionale poiché viene rilevata solo una delle linee cellulari dell'embrione.
PGT non invasivo
Nel 2016 è stato pubblicato il rilevamento del DNA libero nel mezzo della coltura di blastocisti, suggerito come strumento per determinare il carico cromosomico dell'embrione in modo non invasivo. Questo DNA viene rilasciato dall'embrione nel mezzo di coltura durante il suo sviluppo in vitro da meccanismi che non sono ancora del tutto chiari. Negli ultimi anni, diversi studi hanno dimostrato la capacità di rilevare, estrarre e amplificare il DNA dal mezzo di coltura embrionale, soprattutto nella fase di blastocisti, ed è stata valutata la sua potenziale applicazione clinica per PGT non invasivo.
Attualmente, c'è qualche controversia sull'utilità del PGT non invasivo. Tuttavia, le ultime pubblicazioni indicano che, quando viene eliminata la contaminazione del DNA dalle cellule materne e vengono ottimizzate le procedure nel laboratorio di embriologia, il DNA rilasciato dall'embrione è un buon indicatore del suo carico cromosomico (Huang et al., Proc Natl Acad Sci USA, 2019; Chen et al., Front Cell Dev Biol, 2021).
Come si esegue la PGT non invasiva?
Il protocollo è molto più semplice del tradizionale PGT, poiché non è necessario eseguire una biopsia dell'embrione. I passaggi di base sono i seguenti:
- Il giorno 3 o 4 dopo la fecondazione, ogni embrione viene lavato e trasferito in a nuovo mezzo di cultura, dove viene incubato fino al giorno 5 o al giorno 6.
- Durante questo periodo di tempo, l'embrione rilascia DNA libero nel mezzo.
- Il giorno 6, gli embrioni sono vetrificati e il mezzo di coltura viene raccolto e analizzato per rilevare il DNA libero e identificare possibili aneuploidie.
I PGT non invasivo presenta diversi vantaggi rispetto al tradizionale PGT:
- Il rischio di potenziali danni all'embrione dopo la biopsia è stato eliminato.
- Il protocollo è molto più semplice.
- Il costo di attrezzature specifiche è ridotto.
Tuttavia, ha anche alcune limitazioni:
- L'origine del DNA libero delle cellule non è ancora chiara. C'è ancora qualche polemica se il DNA libero rilasciato nel mezzo di coltura è rappresentativo o meno della composizione cromosomica dell'intero embrione.
- È necessario ridurre al minimo il rischio di contaminazione con DNA materno, che può portare a una diagnosi errata.
- Dovrebbe essere validato in ogni laboratorio. Ciò comporta l'ottimizzazione e la standardizzazione delle condizioni di coltura e dei protocolli per il suo recupero dal mezzo di coltura per ottenere una quantità sufficiente di DNA libero ed evitare la contaminazione con il DNA materno.
Nonostante i limiti della tecnica, le informazioni fornite dal PGT non invasivo possono essere utilizzate come sistema per dare priorità all'identificazione degli embrioni con la maggiore possibilità di essere euploidi, aumentando così la probabilità di ottenere una gravidanza normale.
La PGT non invasiva è una tecnica con un grande potenziale e con alcune limitazioni che dovrebbero essere risolte nel prossimo futuro.
