Оценка внеклеточной ДНК как метод неинвазивного преимплантационного генетического тестирования эмбрионов в программах лечения бесплодия методами вспомогательных репродуктивных технологий

На эффективность программ ВРТ оказывают влияние ряд факторов, ключевой из которых – качество эмбриона, переносимого в полость матки. Оценка качества эмбриона чаще всего проводится на основании морфологических критериев, а также результатов преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии (ПГТ-А). Однако, данные методы имеют ряд ограничений.
Детекция внеклеточной геномной и митохондриальной ДНК в отработанной культуральной среде открыла новые перспективы для развития неинвазивных методов диагностики в репродуктивной медицине. К настоящему моменту в ряде научных работ уже прослежено возможное проведение неинвазивного ПГТ-А (ни-ПГТ-А). Оценена частота соответствия результатов, полученных при анализе внеклеточной ДНК (вкДНК) отработанной культуральной среды, и результатов оценки ДНК эмбриона при исследовании полярных телец, клеток трофэктодермы и всего эмбриона. В данном обзоре подробно обсуждаются диагностические возможности использования методов ни-ПГТ-А в отработанной культуральной среде, а также эффективность и дальнейшие перспективы их использования в клинической практике. Особое внимание уделено техническим аспектам эмбриологического и лабораторного этапов. Обозначены основные направления для дальнейшего полного изучения проблемы.
Заключение: Новый неинвазивный подход к оценке качества эмбрионов позволит с большей эффективностью проводить выбор эмбрионов с высоким потенциалом к дальнейшему развитию, продолжающейся беременности и рождению здорового ребенка. Указанная методика позволит большему числу пациентов получить необходимую медицинскую помощь, сократит время до наступления беременности, а также сделает диагностический процесс более экономически эффективным.

С момента рождения первого ребенка (1978), зачатого с помощью технологии экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), прошло уже более 40 лет, с момента внедрения преимплантационного генетического тестирования (ПГТ) (1989) – более 30 лет. Однако, эффективность программ вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) долгие годы не превышает 30–40% [1]. Известно, что на частоту наступления беременности (ЧНБ) оказывают влияние ряд факторов, ключевой из которых – качество эмбриона, переносимого в полость матки. Оценка качества эмбриона чаще всего проводится на основании морфологических критериев, а также результатов преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии (ПГТ-А).

Однако данные методы имеют ряд ограничений. Отбор эмбрионов только на основании морфологических критериев не позволяет исключить перенос анеуплоидных эмбрионов. ПГТ – это всегда дорогостоящая, инвазивная методика, также не гарантирующая успешного наступления беременности.

Учитывая описанные ограничения, учеными проводится поиск альтернативных неинвазивных методов оценки эмбриона на преимплантационном этапе. Так, в последние годы, значительный интерес исследователей уделяется изучению отработанной культуральной среды, оценке различных ее составляющих и разработке на их основе новых эффективных методов оценки и отбора наиболее компетентных эмбрионов.

На преимплантационном этапе эмбрион находится в условиях культивирования в питательной среде. Поглощение питательных веществ, присутствующих в среде, а также выделение в нее метаболитов и генетического материала могут являться источником информации с целью оценки жизнеспособности эмбриона. Ученые предполагают, что на основе анализа отработанной культуральной среды можно изучать не только генетический статус эмбриона, но и предсказывать его возможное развитие и будущее здоровье [2]. Оценивают внеклеточную геномную и митохондриальную ДНК, транскриптом (матричные и некодирующие РНК), протеом (структурные и функциональные белки, энзимы) и метаболом (липиды, аминокислоты, карбогидраты, нуклеотиды) [3–6].

Разработка новых неинвазивных методов позволит отбирать эуплоидные эмбрионы с наибольшим потенциалом к имплантации, увеличивая, таким образом, частоту живорождения и сокращая время до наступления беременности.

Преимплантационное генетическое тестирование на анеуплоидии и неинвазивное преимплантационное генетическое тестирование на анеуплоидии

Проведение ПГТ-А является одним из самых важных этапов программ ВРТ. По данным мета-анализа 2018 г., проведение ПГТ-А в циклах ЭКО значительно увеличивает ЧНБ и частоту родов живым плодом, не оказывая негативного влияния на дальнейший рост и развитие ребенка (оценивались исходы до возраста 9 лет) [7]. Выполнение ПГТ-А не только способствует предотвращению рождения детей с генетической патологией, но и увеличивает частоту имплантации на перенос, снижает риск потери беременности в I триместре, сокращает время до наступления беременности [7–9].

При выполнении ПГТ-А исследуются разные виды биологического материала (полярные тельца, бластомеры, клетки трофэктодермы (ТФЭ)) на разных стадиях развития эмбриона различными диагностическими методами (FISH, ПЦР, NGS, aCGH). Однако данные диагностические методы имеют ряд недостатков: ПГТ на полярных тельцах позволяет получить информацию только о генетическом состоянии ооцитов, а ПГТ на бластомерах (получают 1 клетку на 3–4-е сутки развития) и клетках ТФЭ (получают 3–8 клеток на стадии бластоцисты) имеет ограничение в виде возможного хромосомного мозаицизма эмбрионов (частично преодолеть проблему удается при выполнении биопсии нескольких клеток ТФЭ, в сравнении с  биопсией одного бластомера) [10, 11].

Кроме того, проведение инвазивного ПГТ имеет также технические (обученный персонал, специальное оборудование) и этические ограничения [12]. Выполнение анализа чаще всего требует дополнительного времени, сегментации цикла и витрификации эмбрионов.

Детекция внеклеточной геномной и митохондриальной ДНК в отработанной культуральной среде открыла новые перспективы для развития неинвазивных методов диагностики в репродуктивной медицине [13–16]. К настоящему моменту в ряде научных работ уже прослежено возможное проведение неинвазивного ПГТ-А (ни-ПГТ-А). Оценена частота соответствия результатов, полученных при анализе внеклеточной ДНК (вкДНК) отработанной культуральной среды, и результатов оценки ДНК эмбриона при исследовании полярных телец, клеток ТФЭ и всего эмбриона [12].

Источники внеклеточной ДНК

Открытие вкДНК в отработанной культуральной среде поставило перед исследователями вопрос о ее происхождении. Возможными источниками вкДНК рассматривают клетки ТФЭ и внутренней клеточной массы (ВКМ). Механизмы и условия секреции вкДНК в культуральную среду обсуждаются исследователями. Высказываются предположения о выделении вкДНК в процес...

Лисицына О.И., Макарова Н.П., Долгушина Н.В.