La Diagnosi Genetica Preimpianto (DGP) permette a coppie portatrici di una determinata malattia genetica ereditaria di selezionare gli embrioni sani, evitando così che la malattia passi alla prossima generazione.

Ha il vantaggio, se lo paragoniamo alla Diagnosi Prenatale, che la diagnosi si realizza prima della potenziale vita nell’utero di tale embrione.

La DGP si è descitta per la prima volta quasi più di vent’anni fa da Handyside e dai suoi collaboratori. Nella sua prima applicazione, la DGP ha permesso di selezionare embrioni sani in coppie con malattie genetiche legate al sesso, concretamente all’adrenoleucodistrofia e al ritardo mentale legato al cromosoma X (Handyside et al., 1990). Da allora sono stati pubblicati più di 500 studi di DGP per il rilevamento di malattie monogeniche, e la ESHRE (European Society of Human Reproduction and Embryology) riprende che dal 1997 ci sono stati più di 4.500 applicazioni cliniche per questo tipo di DGP (Harper et al., 2012).

I risultati di gestazione per questo tipo di DGP sono i migliori secondo l’articolo della ESHRE, e inoltre, anche i risultati di efficenza della tecnica sono elevati, perché si diagnosticano il 90% degli embrioni con un’affidabilità di oltre il 99.5%.

Ciononostante, la DGP per malattie monogeniche non è facile, perché richiede un’ottimizzazione del protocollo paziente a paziente, dato che bisogna disegnare la reazione di PCR specifica affinché permetta di amplificare e rilevare geni e mutazioni implicati nella malattia in questione, in una sola cellula dell’embrione e, inoltre, in un tempo massimo di 2-3 giorni. Questo comporta un proceso che richiede di solito 3-4 mesi di lavoro precedente e campioni biologici (normalmente sangue) dei pazienti e dei loro familiari di primo grado.

La DGP non solo si utilizza il rilevamento di malattie monogeniche ma anche per la ricerca di aneuploidie in embrioni, ovvero, per rilevare se gli embrioni analizzati contengono il numero di cromosomi corretto (46), e quindi, sono euploidi o, se hanno qualche cromosoma extra o gliene manca qualcuno, e in questo caso, presenterebbero aneuploidia.
La presenza di aneuploidia negli embrioni provoca nella maggior parte dei casi, un’alta inattuabilità degli stessi nei primi stadi dello sviluppo embrionario. Ma qualche aneuploidia non provoca la perdita embrionaria, e possono mantenersi durante lo sviluppo fetale e originare discendenza affetta dall’aneuploidia, cosa che comporta seri problemi di salute e ritardo mentale, tra le altre cose.

Si postula que la persistenza di aneuploidia embrionaria può stare dietro il basso tasso di fecondità della specie umana (Bahçe et al., 1999), e che quindi, se si trasferiscono embrioni euploidi, il loro tasso di gravidanza (o di impianto) sarebbe molto superiore (Gianaroli et al., 2002, Munne et al., 2006b, Farfalli et al., 2007). Da questa idea nasce il PGS (Preimplantation Genetic Screening), ovvero, la DGP focalizzata nella ricerca di aneuploidie con l’obiettivo di incrementare il tasso di impianto degli embrioni trasferiti.

I primi studi in PGS risalgono al 1996, sei anni dopo la prima applicazione della DGP per malattie monogeniche a carico di Handyside e coll. (Munne y Weier, 1996, Verlinsky et al., 1996a, Verlinsky et al., 1996b). Attualmente, ci sono circa 250 studi pubblicati in questo ambito. Basandoci di nuovo sui dati della ESHRE, dal 1997, ci sono stati più di 16.500 applicazioni di PGS nelle cliniche in Europa (Harper et al., 2012).

La FISH (Fluorescent in situ Hybridization) è la tecnica più utilizzata nella stragrande maggioranza dei PGS. Secondo il numero di sonde che si utilizzano, la FISH permette di rilevare fino a 13 dei 23 cromosomi (Abdelhadi et al., 2003), anche se normalmente, solo si analizzano un massimo di 9 cromosomi (cromosomi 13, 15, 16, 17, 18, 21, 22, X e Y) (Pujol et al., 2003), restando, quindi, quattordici cromosomi senza analizzare (più della metà).

Questo fatto, ovvero, che più della metà dei cromosomi dell’embrione non si rilevino tramite FISH, può spiegare, secondo recenti pubblicazioni, che il PGS non solo non incrementa l’impianto embrionario ma che addirittura può arrivare a ridurlo (Staessen et al., 2004, Mastenbroek et al., 2007, Hardarson et al., 2008, Staessen et al., 2008).

Quando questi dati si pubblicarono, il PGS subí un duro colpo e si smise di applicare nella maggior parte dei centri di FIV. Da allora, si è avanzati tecnicamente e attualmente c’è la possibilità di analizzare tutto il complemento cromosomico usando la CGH (Comparative Genomic Hybridization) o l’array-CGH.

Entrambe le tecniche permettono di rilevare variazioni nel numero in qualsiasi cromosoma dell’embrione, in un modo rapido e standardizzato. In questo modo, si può applicare direttamente in blastomeri, senza necessità di congelare l’embrione in attesa dei risultati, dato che questi si ottengono in un periodo di tempo sufficiente per poter realizzare il trasferimento embrionario nello stesso ciclo di FIV.

Inoltre, analizzando tutti i cromosomi insieme, non c’è necessità di realizzare nessuna ottimizzazione del protocollo, come succedeva invece usando la FISH, dove si doveva realizzare un lavoro di ottimizzazione delle sonde a seconda delle alterazioni che si volevano rilevare. Questo richiedeva tempo ed aveva un costo elevato. Invece, se si usa l’array-CGH, non si richiede nessuna ottimizzazione, perché si rilevano già tutti i cromosomi direttamente.

Questo è interessante soprattutto in pazienti che presentino alterazioni cromosomiche come traslocazioni, inversioni o duplicazioni, perché c’è una gran varietà di alterazioni possibili, e l’array-CGH ci permette di analizzare qualsiasi tipo di queste.

La tecnica si è applicata per la prima volta clinicamente 5 anni fa, ottenendo cinque gravidanze in pazienti con molteplici tentativi falliti di FIV (Hellani et al., 2008). E da allora sono stati pubblicati vari articoli riguardanti la loro applicazione in coppie portatrici di traslocazioni cromosomiche (Colls et al. 2012, Rius et al. 2011).

Recentemente è stato pubblicato uno studio randomizzato dove si analizza l’utilità dell’array-CGH nel PGS, dove si paragona un gruppo controllo, al quale non si realizza intervento, e un gruppo test al quale si analizzano tutti i cromosomi con array-CGH per trasferire solo gli embrioni euploidi. Lo studio mostra un incremento in più di 20 punti di tasso di gestazione in entrambi i gruppi, indicando il gran potenziale di miglioramento che può avere la tecnica (Yang et al., 2012). È ancora presto per dire con totale evidenza scientifica che il PGS con array-CGH migliora significativamente i risultati, ma al momento, i risultati sono molto incoraggianti.

Bibliografia

  1. Abdelhadi, I., Colls, P., Sandalinas, M., Escudero, T. and Munne, S. (2003) Preimplantation genetic diagnosis of numerical abnormalities for 13 chromosomes. Reprod Biomed Online, 6, 226-231.
  2. Bahçe, M., Cohen, J. and Munne, S. (1999) Preimplantation genetic diagnosis of aneuploidy: Were we looking at the wrong chromosomes? J Assist Reprod Genet, 16, 176-181.
  3. Colls, P., Escudero, T., Fischer, J., Cekleniak, N. A., Ben-Ozer, S., Meyer, B., Damien, M., Grifo, J. A., Hershlag, A., Munné, S. (2012)Validation of array comparative genome hybridization for diagnosis of translocations in preimplantation human embryos.Reprod Biomed Online, 6, 621-629.
  4. Farfalli, V. I., Magli, M. C., Ferraretti, A. P. and Gianaroli, L. (2007) Role of aneuploidy on embryo implantation. Gynecol Obstet Invest, 64, 161-165.
  5. Gianaroli, L., Magli, M. C., Ferraretti, A. P., Tabanelli, C., Trombetta, C. and Boudjema, E. (2002) The role of preimplantation diagnosis for aneuploidies. Reprod Biomed Online, 4 Suppl 3, 31-36.
  6. Handyside, A. H., Kontogianni, E. H., Hardy, K. and Winston, R. M. (1990) Pregnancies from biopsied human preimplantation embryos sexed by y-specific DNA amplification. Nature, 344, 768-770.
  7. Hardarson, T., Hanson, C., Lundin, K., Hillensjo, T., Nilsson, L., Stevic, J., Reismer, E., Borg, K., Wikland, M. and Bergh, C. (2008) Preimplantation genetic screening in women of advanced maternal age caused a decrease in clinical pregnancy rate: A randomized controlled trial. Hum Reprod, 23, 2806-2812.
  8. Hellani, A., Abu-Amero, K., Azouri, J. and El-Akoum, S. (2008) Successful pregnancies after application of array-comparative genomic hybridization in pgs-aneuploidy screening. Reprod Biomed Online 17, 841-847.
  9. Harper, J. C., Wilton, L., Traeger-Synodinos, J., Goossens, V., Moutou, C., SenGupta, S. B., Pehlivan Budak, T., Renwick, P., De Rycke, M., Geraedts, J.P.M., Harton, G. (2012). The ESHRE PGS Consortium: 10 years of data collection. Hum Rep Update, 18, 234-247.
  10. Mastenbroek, S., Twisk, M., van Echten-Arends, J., Sikkema-Raddatz, B., Korevaar, J. C., Verhoeve, H. R., Vogel, N. E., Arts, E. G., de Vries, J. W., Bossuyt, P. M. et al. (2007) In vitro fertilization with preimplantation genetic screening. N Engl J Med, 357, 9-17.
  11. Munne, S. and Weier, H. U. (1996) Simultaneous enumeration of chromosomes 13, 18, 21, x, and y in interphase cells for preimplantation genetic diagnosis of aneuploidy. Cytogenet Cell Genet, 75, 263-270.
  12. Munne, S., Fischer, J., Warner, A., Chen, S., Zouves, C. and Cohen, J. (2006b) Preimplantation genetic diagnosis significantly reduces pregnancy loss in infertile couples: A multicenter study. Fertil Steril, 85, 326-332.
  13. Pujol, A., Boiso, I., Benet, J., Veiga, A., Durban, M., Campillo, M., Egozcue, J. and Navarro, J. (2003) Analysis of nine chromosome probes in first polar bodies and metaphase ii oocytes for the detection of aneuploidies. Eur J Hum Genet, 11, 325-336.
  14. Rius M, Obradors A, Daina G, Ramos L, Pujol A, Martínez-Passarell O, Marquès L, Oliver-Bonet M, Benet J, Navarro J.(2011) Detection of unbalanced chromosome segregations in preimplantation genetic diagnosis of translocations by short comparative genomic hibridization. Fertil Steril, 1, 134-142.
  15. Staessen, C., Platteau, P., Van Assche, E., Michiels, A., Tournaye, H., Camus, M., Devroey, P., Liebaers, I. and Van Steirteghem, A. (2004) Comparison of blastocyst transfer with or without preimplantation genetic diagnosis for aneuploidy screening in couples with advanced maternal age: A prospective randomized controlled trial. Hum Reprod, 19, 2849-2858.
  16. Staessen, C., Verpoest, W., Donoso, P., Haentjens, P., Van der Elst, J., Liebaers, I. and Devroey, P. (2008) Preimplantation genetic screening does not improve delivery rate in women under the age of 36 following single-embryo transfer. Hum Reprod, 23, 2818-2825.
  17. Verlinsky, Y., Cieslak, J., Freidine, M., Ivakhnenko, V., Wolf, G., Kovalinskaya, L., White, M., Lifchez, A., Kaplan, B., Moise, J. et al. (1996a) Polar body diagnosis of common aneuploidies by fish. J Assist Reprod Genet, 13, 157-162.
  18. Verlinsky, Y., Cieslak, J., Ivakhnenko, V., Lifchez, A., Strom, C. and Kuliev, A. (1996b) Birth of healthy children after preimplantation diagnosis of common aneuploidies by polar body fluorescent in situ hybridization analysis. Preimplantation genetics group. Fertil Steril, 66, 126-129.
  19. Yang, Z., Liu, J., Collins, G. S., Salem, S. A., Liu, X., Lyle, S. S., Peck, A. C., Sills, E. S., Salem, R. D. (2012).Selection of single blastocysts for fresh transfer via standard morphology assessment alone and with array CGH for good prognosis IVF patients: results from a randomized pilot study.Mol Cytogenet, 1, 1755-8166.

Last Updated: novembre 2017