Хромосомный микроматричный анализ абортного материала

Хромосомный микроматричный анализ (ХМА) представляет собой современный высокотехнологичный метод молекулярно-цитогенетической диагностики, который позволяет установить возможную генетическую причину самопроизвольного прерывания беременности. Исследование основано на технологии сравнительной геномной гибридизации на микрочипах и обеспечивает одномоментную оценку всех 23 пар хромосом человека. После выделения ДНК из биоматериала происходит её флуоресцентное мечение и гибридизация с зондами на чипе. Специальное оборудование считывает интенсивность сигнала в каждой точке, а программное обеспечение анализирует полученные данные и выявляет участки генома с изменённым числом копий ДНК. В отличие от ХМА  традиционное цитогенетическое исследование (кариотипирование) требует культивирования клеток, что может занимать 2–4 недели и в ряде случаев заканчивается неудачей. Высокая разрешающая способность метода позволяет выявлять микроделеции и микродупликации, ассоциированные с известными генетическими синдромами и недоступные для обнаружения классическими методами. Важным преимуществом является возможность верификации происхождения исследуемого материала, позволяя дифференцировать ДНК плода от материнской ДНК. Если образец содержит преимущественно материнские клетки, это может быть выявлено в ходе анализа, что способствует снижению риска ложноотрицательных результатов.

Согласно данным современных исследований, хромосомные аномалии могут являться причиной до 50–70% случаев ранней потери беременности. Выявление конкретной генетической причины может иметь существенное значение для понимания произошедшего, оценки прогноза и планирования тактики ведения последующих беременностей.

Клиническое значение

Патологии, выявляемые при исследовании.

Изменение числа хромосом (анеуплоидии и полиплоидии)

Анеуплоидии представляют собой отклонение от нормального числа хромосом и рассматриваются как одна из наиболее частых причин самопроизвольного прерывания беременности. В норме человек имеет 46 хромосом – 23 пары. При анеуплоидии одна или несколько хромосом могут присутствовать в избыточном количестве либо отсутствовать.

• Трисомии – наличие дополнительной третьей хромосомы вместо пары, встречаются наиболее часто. Трисомия 16-й хромосомы, по имеющимся данным, занимает одно из первых мест среди хромосомных причин ранних выкидышей и может составлять около трети всех случаев. Она, как правило, приводит к остановке развития эмбриона на ранних сроках. Трисомии 21-й хромосомы (синдром Дауна), 18-й (синдром Эдвардса) и 13-й (синдром Патау) также нередко выявляются при исследовании абортного материала. Хотя эти состояния в ряде случаев могут быть совместимы с рождением живого ребёнка, значительная часть беременностей с такими нарушениями прерывается самопроизвольно. Трисомии 22-й и 15-й хромосом, как правило, несовместимы с жизнью и обнаруживаются преимущественно при анализе материала выкидышей.
• Моносомии – отсутствие одной хромосомы из пары, представлены преимущественно моносомией X. Это считается единственной моносомией, которая может быть совместима с жизнью, однако, по некоторым оценкам, более 99% беременностей с данной патологией заканчиваются выкидышем. У выживших девочек может развиваться синдром Тёрнера. Моносомии по аутосомам (неполовым хромосомам), как правило, несовместимы с жизнью и могут приводить к прерыванию беременности на самых ранних сроках, нередко ещё до её клинического подтверждения.
• Полиплоидии характеризуются наличием дополнительного полного набора хромосом. Триплоидия (69 хромосом вместо 46), по имеющимся данным, встречается в 15–20% случаев хромосомно-обусловленных выкидышей. Она может возникать при оплодотворении яйцеклетки двумя сперматозоидами одновременно либо при участии аномальных половых клеток с нередуцированным набором хромосом. Триплоидия отцовского происхождения в ряде случаев может сопровождаться развитием частичного пузырного заноса, что может потребовать особого наблюдения после прерывания беременности. Тетраплоидия (92 хромосомы) встречается реже и, как правило, приводит к очень ранней гибели эмбриона.

Большие хромосомные перестройки (делеции и дупликации)

Помимо изменения числа целых хромосом, микроматричный анализ может выявлять крупные структурные перестройки в виде потери или удвоения значительных участков хромосом размером от нескольких мегабаз.

• Делеции представляют собой утрату части хромосомы вместе с расположенными на ней генами. Потеря генетического материала, как правило, может иметь более выраженные последствия, чем его избыток. Крупные делеции способны затрагивать десятки и сотни генов, что может приводить к множественным нарушениям развития. Терминальные делеции (потеря концевого участка хромосомы) и интерстициальные делеции (потеря участка внутри хромосомы) выявляются методом микроматричного анализа с высокой эффективностью.
• Дупликации – это удвоение участка хромосомы, приводят к избытку генетического материала. Крупные дупликации могут нарушать баланс генов и потенциально вызывать аномалии развития. Тандемные дупликации (удвоенный участок располагается рядом с оригинальным) и инсерционные дупликации (удвоенный участок встраивается в другое место генома) могут требовать различных подходов к оценке риска повторения.
• Несбалансированные транслокации возникают, когда часть одной хромосомы перемещается на другую с потерей или приобретением генетического материала. Такие перестройки в ряде случаев могут быть следствием носительства сбалансированной транслокации у одного из родителей. В этом случае родитель, как правило, здоров, однако при формировании половых клеток может существовать повышенный риск образования несбалансированного набора хромосом у потомства. Выявление несбалансированной транслокации у плода может служить показанием к кариотипированию обоих партнёров.

Субмикроскопические микроделеции и микродупликации

Микроматричный анализ позволяет выявлять изменения размером от 50–100 килобаз, которые слишком малы, чтобы быть видимыми под микроскопом, но достаточно крупные, чтобы потенциально захватывать один или несколько генов.

Микроделеционные синдромы представляют собой группу состояний, связанных с потерей небольших участков хромосом. Синдром Ди Джорджи (делеция 22q11.2) – один из наиболее изученных и затрагивает участок размером около 3 мегабаз. Он может сопровождаться пороками сердца, нарушениями иммунитета и характерными фенотипическими особенностями. Некоторые беременности с этой патологией могут прерываться самопроизвольно из-за тяжёлых сердечных аномалий. Синдром Вильямса (делеция 7q11.23) характеризуется специфическим поражением сердечно-сосудистой системы и особенностями развития. Синдром кошачьего крика (делеция 5p15) получил название из-за характерного плача новорождённых, напоминающего мяуканье. Синдром Прадера-Вилли и синдром Ангельмана связаны с делециями в области 15q11-q13, причём клиническая картина может зависеть от родительского происхождения делеции.

Микродупликации – это небольшие дублирования участка хромосомы, включающие один или несколько генов. Дупликация 22q11.2 (реципрокная по отношению к синдрому Ди Джорджи) может быть связана с задержкой развития и врождёнными аномалиями. Дупликация 7q11.23 (реципрокная синдрому Вильямса) может быть ассоциирована с нарушениями речи и поведения. Дупликации области 15q11-q13, по некоторым данным, связаны с расстройствами аутистического спектра и эпилепсией.

Участки отсутствия гетерозиготности

Однородительская дисомия (ОРД) – это состояние, при котором обе копии хромосомы или её участка унаследованы от одного родителя. В норме ребёнок получает по одной копии каждой хромосомы от матери и от отца. При однородительской дисомии этот баланс нарушается. Само по себе наличие двух копий не меняет общего количества генетического материала, однако потенциальная проблема может заключаться в нарушении активности некоторых генов зависящих от их родительского происхождения.

Однородительская дисомия 15-й хромосомы материнского происхождения связана с синдромом Прадера-Вилли, отцовского – с синдромом Ангельмана. Однородительская дисомия 11-й хромосомы отцовского происхождения может быть причиной синдрома Беквита-Видемана с характерным избыточным ростом тканей. Однородительская дисомия 7-й хромосомы материнского происхождения ассоциирована с синдромом Сильвера-Рассела, который может проявляться задержкой роста.

Участки потери гетерозиготности (LOH) без изменения числа копий в некоторых случаях могут указывать на близкородственный брак. Протяжённые гомозиготные участки, разбросанные по разным хромосомам, могут свидетельствовать о том, что родители имеют общих предков. Это потенциально повышает риск аутосомно-рецессивных заболеваний, при которых ребёнок наследует две копии изменённого гена.

Ограничения метода

Микроматричный анализ имеет определённые ограничения. Метод не выявляет сбалансированные хромосомные перестройки – реципрокные транслокации и инверсии. При таких перестройках общее количество генетического материала не меняется, поэтому они остаются недоступными для обнаружения данной технологией. Для их выявления может потребоваться стандартное кариотипирование родителей. Микроматричный анализ не детектирует точковые мутации в отдельных генах. При подозрении на моногенное заболевание могут быть необходимы другие методы молекулярно-генетической диагностики. 

Интерпретация результатов

При выявлении спорадической (случайной) анеуплоидии, прогноз для последующих беременностей, как правило, является благоприятным. В большинстве случаев риск повторного возникновения аналогичного хромосомного нарушения не превышает возраст-ассоциированный риск для матери и не указывает на наличие наследственной патологии. Дополнительное генетическое обследование родителей, как правило, не требуется, если иное не обусловлено клинической ситуацией.

При обнаружении структурных хромосомных перестроек (делеций, дупликаций, неравновесных транслокаций) рекомендуется проведение кариотипирования обоих родителей с целью исключения носительства сбалансированных хромосомных аномалий. Это особенно важно с учётом того, что хромосомный микроматричный анализ не позволяет выявлять сбалансированные перестройки. При подтверждении носительства показано медико-генетическое консультирование с обсуждением индивидуальных репродуктивных рисков и возможных профилактических стратегий, включая преимплантационное генетическое тестирование при использовании вспомогательных репродуктивных технологий либо инвазивную пренатальную диагностику при наступлении естественной беременности.

При выявлении триплоидии, а также хромосомных нарушений, характерных для молярной беременности (полного или частичного пузырного заноса), может потребоваться дополнительное клиническое наблюдение и обследование по рекомендации лечащего врача с целью исключения гестационной трофобластической болезни и оценки риска её персистенции.