Ikke-invasiv preimplantasjons genetisk test:

Kan vi glemme en embryobiopsi?

De siste årene har det vært gjort store fremskritt innen reproduksjonsmedisin med nye strategier som har dukket opp rettet mot et felles mål: å oppnå fødselen til en sunn baby. Disse nye teknikkene innen det biomedisinske feltet inkluderer ikke-invasive preimplantasjons genetisk test (PGT). Formålet er å få genetisk informasjon fra embryoet på en minst mulig skadelig måte før det overføres til mors livmor.

For å gjøre dette er det første trinnet å utføre teknikken for in vitro fertilisering (IVF), som består av å kombinere oocytten og sædcellene i laboratoriet. Denne behandlingen er indisert i ulike tilfeller, for eksempel høy alder hos mor, lavt antall sædceller, eggløsningsproblemer, eller når andre, enklere, assistert befruktningsteknikker har mislyktes.

Hvis befruktningsprosessen er vellykket, vil det befruktede egget begynne å deles og resultere i et embryo. Embryoene dyrkes i spesielle inkubatorer i embryologilaboratoriet. Her overvåker embryologer jevnlig utviklingen deres, og velger embryoer av høyeste kvalitet for overføring til mors livmor eller for forglasning for senere bruk.

Inntil for noen år siden ble embryoseleksjon utført utelukkende på grunnlag av embryomorfologi, som tar hensyn til parametere som antall celler, deres størrelse og prosentandel av fragmentering. Morfologi er imidlertid ikke alltid relatert til embryoets kromosombegavelse.

Menneskeceller består av 46 kromosomer, strukturer som inneholder vår genetiske informasjon, vårt DNA. Halvparten av dem er arvet fra vår far, og den andre halvparten fra vår mor. Vi sier at et embryo er euploid når alle cellene inneholder 46 kromosomer, mens en aneuploid embryoet er det som har for mange eller for få kromosomkopier.

I dag vet vi at aneuploide embryoer er vanlige og at det avhenger av – blant andre faktorer – mors alder. For eksempel noen 25% av embryoer fra 30-åringen kvinner er aneuploide. Denne andelen øker opp til 50% at 40 år (Franasiak JM et al., Fertil Steril, 2014).

Aneuploide embryoer er ikke kompatible med liv; de aller fleste av dem ender opp i spontanabort eller implanterer ikke. Vi kan velge det beste embryoet basert på dets morfologi under in vitro fertiliseringsteknikker, men det kan være aneuploid. Dette betyr at det vil være større risiko for implantasjonssvikt, spontanabort eller til og med å få et barn med alvorlige abnormiteter.

Genetisk studie av embryoet

Den eneste måten vi for øyeblikket har for å minimere risikoen for å overføre aneuploide embryoer er å utføre en genetisk studie som vil bestemme antall embryokromosomer i preimplantasjonsfasen; med andre ord før den overføres til mors livmor. Denne studien kalles PGT-A (Preimplantasjonsgenetisk testing for aneuploidi). Det brukes spesielt i tilfeller av avansert mors alder, gjentatte spontanaborter og gjentatte implantasjonssvikt, blant annet.

Denne genetiske testen utføres fra tre til fem dager etter befruktning. Først er det nødvendig å utføre en embryobiopsidet vil si å trekke ut én eller flere celler fra hvert embryo. Dette materialet blir deretter analysert i laboratoriet for å identifisere embryoene med riktig kromosombelastning. Derfor har de større sjanse for å resultere i en normal graviditet.

Embryobiopsi

Embryobiopsien er et avgjørende skritt under PGT. Det kan utføres på den tredje dagen etter befruktning, når embryoet har seks til åtte celler. I dette tilfellet lages en liten åpning i den såkalte «zona pellucida» (membranen som omgir embryoet), hvor en celle trekkes ut for analyse. Imidlertid utføres embryobiopsi for tiden vanligvis på dag 5 eller 6 etter befruktning. Denne fasen kalles blastocyst fase, og embryoet består av mer enn hundre celler. I dette tilfellet ekstraheres en liten gruppe celler fra trophectoderm, det ytre cellelaget til blastocysten som skal bli morkaken.

Blastocyststadiumbiopsien gir viktige fordeler sammenlignet med biopsien på dag 3. På den ene siden kan vi få en større mengde genetisk materiale, siden vi trekker ut et større antall celler; på den andre siden, siden embryoet inneholder flere celler, er det mindre skadelig. Det gjør det også mulig å oppdage embryomosaikk (embryoer laget av euplide og aneuplide cellelinjer).

Fordeler og begrensninger

Som alle teknikker har PGT-A noen fordeler og noen begrensninger. Sammenlignet med IVF-syklusene der PGT ikke er utført, har teknikken fordeler som inkluderer:

• Forbedre gjennomføringsrater
• Reduserer spontanaborter
• Forbedring av graviditet ved overføringshastigheter
• Reduserer risikoen for å få en baby med kromosomavvik

På den annen side har det noen begrensninger:

• Det er en invasiv metode der de aller fleste embryoene overlever biopsien, selv om det er en liten mulighet for at embryoet ikke vil utvikle seg.
• Det er en kompleks teknikk som krever spesifikt utstyr og personell med lang erfaring.
• Det er mulighet for feildiagnostisering pga embryomosaikk da bare én av embryocellelinjene blir oppdaget.

Ikke-invasiv PGT

I 2016 ble påvisningen av fritt DNA i midten av blastocystkulturen publisert og foreslått som et verktøy for å bestemme embryoets kromosombelastning på en ikke-invasiv måte. Dette DNA frigjøres av embryoet til kulturmediet under dets in vitro-utvikling ved mekanismer som ennå ikke er helt klare. De siste årene har flere studier vist evnen til å oppdage, ekstrahere og amplifisere DNA fra embryokulturmediet, spesielt i blastocystfasen, og dets potensielle kliniske anvendelse for ikke-invasiv PGT har blitt evaluert.

For tiden er det en del kontroverser om nytten av den ikke-invasive PGT. De siste publikasjonene indikerer imidlertid at når DNA-kontaminering fra morsceller er eliminert og prosedyrene i embryologilaboratoriet er optimalisert, er DNA-et som frigjøres av embryoet en god indikator på kromosombelastningen (Huang et al., Proc Natl Acad Sci USA, 2019; Chen et al., Front Cell Dev Biol, 2021).

Hvordan gjøres den ikke-invasive PGT?

Protokollen er mye enklere enn den tradisjonelle PGT, da det ikke er behov for å utføre en embryobiopsi. De grunnleggende trinnene er som følger:

• På dag 3 eller 4 etter befruktning vaskes hvert embryo og overføres til en nytt kulturmedium, hvor den inkuberes til dag 5 eller dag 6.
• I løpet av denne tidsperioden frigjør embryoet fritt DNA i mediet.
• På dag 6, embryoene er forglasset og kulturmediet samles og analyseres for å påvise det frie DNA og identifisere mulig aneuploidi.

De ikke-invasiv PGT har flere fordeler i forhold til den tradisjonelle PGT:

• Risikoen for potensiell embryoskade etter biopsien er eliminert.
• Protokollen er mye enklere.
• Kostnaden for spesifikt utstyr reduseres.

Det har imidlertid også noen begrensninger:

• Opprinnelsen til cellenes frie DNA er fortsatt uklart. Det er fortsatt litt kontrovers om det frie DNA som frigjøres til kulturmediet er representativt eller ikke for kromosomsammensetningen til hele embryoet.
• Det er nødvendig å minimere risikoen for forurensning med mors DNA, noe som kan føre til en feildiagnose.
• Det bør være validert i hvert laboratorium. Dette innebærer optimering og standardisering av dyrkningsforholdene og protokollene for å gjenvinne det fra kulturmediet for å oppnå en tilstrekkelig mengde fritt DNA og for å unngå kontaminering med mors DNA.

Til tross for teknikkens begrensninger, kan informasjonen gitt av den ikke-invasive PGT brukes som et system for å prioritere identifisering av embryoene med størst mulighet for å være euploide, og dermed øke sannsynligheten for å oppnå en normal graviditet.

Den ikke-invasive PGT er en teknikk med stort potensiale og med noen begrensninger som forventes å bli løst i nær fremtid.