Современные аспекты преимплантационного генетического тестирования эмбрионов в программах вспомогательных репродуктивных технологий (обзор литературы)

Введение

Успех вспомогательных репродуктивных технологий зависит от множества факторов, таких как качество и генетический статус эмбриона, рецептивность эндометрия и методы переноса эмбрионов. Однако, данные последних публикаций подтверждают мнение о том, что анеуплоидия является одним из наиболее распространенных факторов, ограничивающих эффективность программ ВРТ [1].

Преимплантационное генетическое тестирование существует более 20 лет, за это время значительно расширился диапазон возможностей вспомогательных репродуктивных технологий и потенциал молекулярно-генетической диагностики единичных клеток. К настоящему времени преимплантационное тестирование превратилось из экспериментальной процедуры в эффективную и самую раннюю форму пренатальной диагностики, расширив при этом диапазон показаний. Преимплантационное генетическое тестирование является инструментом, который преследует цель снижения риска выбора анеуплоидного эмбриона для переноса. Однако, произошедшие с момента появления данной диагностики в 1990-х годах существенные изменения в методологии и технологии тестирования позволяют обнаруживать и регистрировать промежуточное число копий хромосом, называемое мозаицизмом [2].

В связи со способностью клеток к самокоррекции, результаты ПГТ-А не всегда правдивы и большинство эмбрионов выбраковываются, оказываясь эуплоидными. Именно это на протяжении нескольких лет и является предметом споров внутри медицинского сообщества: «Оправдано ли использование ПГТ-А для определения жизнеспособности эмбриона?».

Цель исследования — обобщить и проанализировать имеющиеся данные о современных тенденциях применения предимплантационного генетического тестирования (ПГТ-А).

Материалы и методы

В обзор включены опубликованные в мировой литературе данные за последние 10 лет касательно эффективности программ ВРТ и исходов беременностей после применения преимплантационного генетического тестирования. Поиск литературы проводился в базах данных Medline, Scopus, Web of Science, Google Scholar, PubMed, Wiley и Cochrane Library и осуществлялся по ключевым словам: «экстракорпоральное оплодотворение», «перимплантационное генетическое тестирование», «перенос размороженного эмбриона» с использованием MeSH.

Результаты

В программах ВРТ одним из важных этапов является определение наиболее подходящего эмбриона для переноса, что делает актуальным вопрос о точной системе оценки. Ранее самой распространенной являлась оценка эмбриона на основании морфологических характеристик.

Однако морфологическая оценка не позволяет выявить хромосомные аномалии, в то время как они зачастую являются решающими в прогнозировании успеха программы ВРТ. Одним из важнейших генетических факторов, негативно влияющих на достижение репродуктивных исходов и ответственных за неудачи в клинической практике, является эмбриональная анеуплоидия, которая достоверно преобладает в циклах ЭКО. Причем очень важно, что распространенность хромосомных анеуплоидий увеличивается с возрастом женщины: У пациенток в возрасте >35 лет частота анеуплоидий в ооцитах и эмбрионах постепенно увеличивается (от 34 до 75%), в то время как риск анеуплоидии у женщин в возрасте от 26 до 34 лет составляет примерно 15-30% [3][4].

Именно поэтому стала актуальной разработка методов, позволяющих оценить генетические аномалии эмбриона. Существуют различные платформы для скрининга хромосомных аберраций. Метод флюоресцентной in situ гибридизации (FISH) (первый случай описан в 1993 г. [5]) как метод диагностики устарел. Исследования 5—9-й пар хромосом не исключают ошибки в хромосомной или хроматидной сегрегации у других пар хромосом, которые могут привести к генетическим отклонениям [6].

В настоящее время в практическом здравоохранении используются высокоэффективные методы диагностики генетической патологии, такие как сравнительная геномная гибридизация (array CGH) и секвенирование нового поколения (NGS). Оба метода позволяют провести скрининг 23 пар хромосом эмбриона, однако вероятность выявления мозаицизма выше при использовании метода NGS [7-9]. Более того, отмечено, что преимплантационный генетический скрининг с использованием NGS значительно повышает шансы на успешную беременность и снижает риск ее потери [9][10].

Чаще всего ПГТ-А используется у отдельных групп пациентов, таких как возрастные пациентки, женщины с привычным невынашиванием, с неудачными попытками ВРТ в анамнезе. Каждая из этих групп риска имеет свои особенности, однако, с помощью метода ПГТ-А можно исключить хотя бы одну из них — генетически некорректные эмбрионы. Перенос эмбриона с нормальным набором хромосом в полость матки позволяет с высокой степенью вероятности достичь беременности и повысить шансы на рождение здорового ребенка за счёт снижения вероятности спонтанного прерывания беременности или рождения ребенка с хромосомной патологией [11-13]. Проведение преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии направлено на определение хромосомного статуса эмбриона [14-15]. Это позволит пациентам лишний раз не проходить через процедуру переноса эмбриона, что в свою очередь позволяет им сохранить психическое здоровье, непосредственно зависящее от неудачных попыток ВРТ.

Споры вокруг преимплантационного генетического тестирования также ведутся в контексте возраста пациенток. Резкое снижение показателей успеха у матерей старшего репродуктивного возраста тесно связано с частотой анеуплоидии [16]. В систематическом обзоре и метаанализе были обобщены одиннадцать рандомизированных контролируемых испытаний с использованием ПГТ-А с комплексным хромосомным скринингом на 3-й или 5-й день. Данные исследования показали, что ПГТ-А никак не улучшает показатели живорождения на пациента в общей популяции, однако улучшает показатели живорождения строго при проведении на эмбрионах на стадии бластоцисты у женщин старше 35 лет [17][18].

Следует отметить, что затраты времени на восстановление организма в случае неразвивающейся беременности у женщин старшего репродуктивного возраста могут существенно снизить шансы на ее наступление в будущем в связи с ограниченным временем реализации репродуктивной функции. Это придает профилактике потери беременности у женщин этой возрастной группы особую актуальность. Результаты проведенного исследования показали, что ЭКО с ПГТ-А не повышает вероятность наступления беременности у молодых женщин с потерей беременности в анамнезе, но существенно снижает риск её самопроизвольного прерывания. В то же время у женщин старшего репродуктивного возраста ПГТ-А достоверно увеличивает вероятность наступления беременности и ее успешного прогрессирования до срока родов. Полученные данные позволяют рекомендовать ЭКО с применением преимплантационного генетического тестирования молодым женщинам с потерями беременности в анамнезе для снижения риска невынашивания последующей беременности, а также всем пациенткам старшего репродуктивного возраста для повышения вероятности наступления и благополучного вынашивания беременности [19][20].

Исследования выкидышей предполагают анеуплоидию, как основную причину неудачной имплантации, поддерживая ожидания того, что ПГТ-A и отмена селекции анеуплоидных эмбрионов снизят частоту выкидышей [21]. Так в одном из исследований 402 пациенткам проводили селективный перенос криоконсервированных бластоцист. Частота клинических ошибок анеуплоидной диагностики ПГТ-A составила 0%. Однако, не было никакой разницы в устойчивой имплантации между исследуемой группой и возрастной контрольной группой, где биопсия не проводилась (47,9% против 45.8%) [22].

Также справедливо говорить о необходимости ПГТ-А в парах с аномалиями в кариотипе одного из супругов, так как по результатам ПГТ-А было выявлено, что большинство эмбрионов у таких пар не могут быть рекомендованы к переносу из-за хромосомных аномалий у эмбриона. В ходе ретроспективного исследования установлено, что среди пар с отклонениями кариотипа доля рекомендованных к переносу эмбрионов в 4 раза меньше, чем у пациентов с нормальным кариотипом [23].

На данный момент ПГТ-А претерпевает огромные изменения в классификации эмбрионов по их хромосомным профилям. Теперь она включает эмбрионы, которые являются «эуплоидными», «анеуплоидными», «мозаичными» и «сегментарными аномалиями». Кроме того, мозаичные и сегментарные аномальные группы могут быть уточнены в соответствии с их характеристиками. Целью такой стратификации является получение расширенной системы ранжирования, позволяющей выбирать эмбрионы с наибольшей вероятностью положительного клинического результата [24].

Именно мозаицизм эмбрионов является не менее важным проблемой в использовании ПГТ-А. В настоящее время установлено, что анеуплоидные клетки у эмбрионов человека на преимплантационной стадии настолько распространены, что их присутствие следует считать физиологически нормальным явлением, а исследования единичных клеток предполагают распространенность анеуплоидии в пределах 80% [21].

Кроме того, было показано, что среди эмбрионов с анеуплоидными клетками 31% демонстрировали мейотические, а 74% митотические анеуплоидии. Отмеченные ранее наблюдения о том, что большая часть анеуплоидий на предимплантационных стадиях имеет митотическое происхождение, актуальны для лучшего понимания существующих в настоящее время конфликтов по поводу практики ПГТ-А и ЭКО. Если большинство анеуплоидных клеток в преимплантационном эмбрионе, подвергаемом биопсии трофэктодермы, имеют митотическое, а не мейотическое происхождение, то только по биологическим причинам пяти- или шестиклеточная биопсия трофэктодермы не может охарактеризовать весь эмбрион или даже всю трофэктодерму. В то время как мейотические анеуплоидии присутствуют во всех клетках и, следовательно, даже при небольшой биопсии трофэктодермы дают 100% анеуплоидную ДНК, митотические анеуплоидии являются клональными и, следовательно, при такой небольшой биопсии могут случайным образом давать результат 100% анеуплоидной ДНК [25].

Другая важная проблема ПГТ-А заключается в том, что определение процентного соотношения мозаичных клеток в биоптате трофэктодермы практически невозможно [26]. Во-первых, точное количество клеток в биопсии трофэктодермы никогда не известно, следовательно, знаменатель, представляющий 100% ДНК в биопсии, не может быть установлен. Во-вторых, исследования доказывают, что каждая биопсия трофэктодермы повреждает отдельные клетки, что приводит к утечке ДНК и «загрязнению» соседних клеток, что еще раз демонстрирует, что процентное содержание анеуплоидной ДНК невозможно точно определить [27].

Также, в недавних исследованиях ученые выяснили, что внутренняя клеточная масса, представляющая сам плод, и внешняя клеточная масса — трофэктодерма, по-разному определяют клеточный состав на анэуплоидию [28]. Поэтому, биопсия одной трофэктодермы на стадии бластоцисты просто по биологическим причинам никогда не может определить окончательную хромосомную судьбу эмбриона с достаточной клинической точностью, чтобы гарантировать его неиспользование или даже утилизацию. Таким образом, часто ложноположительные диагнозы ПГТ-A приводят к неиспользованию или удалению большого количества человеческих эмбрионов с нормальным потенциалом беременности и родов, что представляет собой значительную этическую проблему, требующую авторитетного вмешательства.

Заключение

Внедрение новых инновационных методов в программах вспомогательных репродуктивных технологий не исключает необходимости рассматривать эмбрион как «индивидуального пациента». Следует уделять внимание междисциплинарному подходу в лечении бесплодия, учитывать роль гинекологической патологии, других факторов (эндокринных, генетических, эпигенетических, иммунологических и т.д.) и сопровождаться оценкой состояния гамет, эмбрионов, эндометрия, а также общего состояния здоровья пациента. Преимплантационное генетическое тестирование следует выполнять пациентам с особыми показаниями, такими как возраст старше 35 лет, неудачные попытки ВРТ в анамнезе, привычное невынашивание, а также генетические аномалии кариотипа в супружеской паре.

Тот факт, что человеческие эмбрионы могут в значительной степени самокорректироваться развиваясь далее от стадии бластоцисты, дает дополнительные основания сомневаться в полезности ПГТ-A. Даже если предположить, что результат биопсии на стадии бластоцисты технически корректен для сообщения об анеуплоидии, все равно нельзя быть уверенным, что это отражает окончательную судьбу эмбриона, как плода. Во-первых, биопсия трофэктодермы может не отражать плоидность внутренней клеточной массы. Во-вторых, даже если предположить, что это так, нельзя быть уверенным, что линия эмбриональных клеток не будет самокорректироваться. Другими словами, после получения диагноза после проведения ПГТ-A, предполагающего мозаицизм или анеуплоидию, высока вероятность ложноположительного диагноза.