Nicht-invasive Pränataldiagnostik

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1 Nicht-invasive Pränataldiagnostik Peter Kozlowski praenatal.de Dreiländertreffen Ultraschall Innsbruck 29. Oktober 2014

2 40 Jahre (Ersttrimester-) Screening Detektion Trisomie 21 (%) Alter 60 Triple-Test NT+Biochemie Erweitertes ETS NIPT Alter Triple-Test NT+Biochemie Erweitertes ETS NIPT

3 Maternale und fetale Risiken bei 12 SSW Trisomien 0,3% 2-3% Fetale Fehlbildungen Praeeklampsie 0,5% Sichtbare (> 10 Mb) Anomalien 0,3% Molekulare (< 10 Mb) Anomalien 0,3%

4 Stellungnahme GfH zum NIPT deutsche gesellschaft für humangenetik e.v. Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Humangenetik (GfH) zur Analyse fetaler DNA aus dem mütterlichen Blut Die Ankündigung der Einführung eines kommerziellen Testes zur vorgeburtlichen Diagnose des Down-Syndroms auf der Basis der Analyse fetaler DNA- Sequenzen aus dem mütterlichen Blut hat zu einer breiten, teilweise sehr emotionalen öffentlichen Diskussion geführt, die bis zur Forderung des Verbotes des Testangebotes ging. Die GfH nimmt diese Diskussion zum Anlass, zur Problematik neuer Diagnosemöglichkeiten Stellung zu nehmen. Sie kann dabei weitgehend auf ihre frühere Verlautbarung: Gegenwärtiger Stand der Diskussion zur nicht-invasiven Pränataldiagnostik von Chromosomenstörungen an fetalen Zellen aus mütterlichem Blut * der damaligen Kommission für Öffentlichkeitsarbeit und ethische Fragen der GfH aus dem Jahre 1993 verweisen. Obwohl die damaligen Entwicklungen das Ziel der Isolation fetaler Zellen aus dem mütterlichen Blut hatten, die heutigen Tests hingegen auf der Analyse fetaler DNA beruhen und mittelfristig die Analyse des gesamten Genoms ermöglichen werden, sind die Kernaussagen der früheren Stellungnahme als Ergebnis eines Arbeitstreffens im Jahre 1993 auch heute noch weiterhin aktuell und wurden in der jetzigen Stellungnahme berücksichtigt. I. Für die Bewertung der neuen Verfahren sind u.a. die nachfolgenden Gesichtspunkte zu berücksichtigen: die bestehende Möglichkeit der Auswahl der zu diagnostizierenden Krankheitsbilder/gesundheitlichen Störungen, die Sicherstellung einer qualifizierten Interpretation der erhobenen u.u. sehr komplexen Befunde, die Qualitätssicherung der technischen Laborleistung und der Rahmenbedingungen (Aufklärung und genetische Beratung), die Problematik des Umgangs mit den erhobenen genetischen Informationen und deren Vermittlung, das Missbrauchspotential einer risikolosen Analyse fetaler DNA bereits in der Frühschwangerschaft, die mögliche Änderung der gesellschaftlichen Bewertung von Behinderungen/gesundheitlichen Störungen verbunden mit der Option auf einen Schwangerschaftsabbruch durch eine schnelle und risikolose genetische Diagnostik in der Frühschwangerschaft, die Konsequenzen für Frauen, die einen solchen Test nicht in Anspruch nehmen möchten, der Nutzen durch Vermeidung von Eingriffsrisiken, wie sie bei invasiver Pränataldiagnostik bestehen, der Nutzen durch die im Verhältnis zu bisherigen nicht-invasiven Testverfahren (Ultraschall, Ersttrimesterscreening) vermutete hohe Spezifität und Sensitivität der neuen Verfahren. Seite 1 von german society of human genetics Vorsitzender Prof. Dr. med. Klaus Zerres, Aachen Stellvertretende Vorsitzende Prof. Dr. med. Peter Wieacker, Münster Prof. Dr. biol. hum. Hildegard Kehrer- Sawatzki, Ulm Schatzmeister Dr. rer. nat. Wolfram Kress, Würzburg Schriftführerin Dr. rer. nat. Simone Heidemann, Kiel Wissenschaftlicher Beirat Prof. Dr. rer. nat. Kerstin Kutsche, Hamburg Prof. Dr. med. Jürgen Kohlhase, Freiburg Prof. Dr. med. Michael Speicher, Graz Prof. Dr. med. Evelin Schröck, Dresden (Tagungspräsidentin 2013) Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Horsthemke, Essen, (Tagungspräsident 2014) Adresse des Vorsitzenden Institut für Humangenetik Universitätsklinik der RWTH Aachen Pauwelsstraße Aachen Tel (0) Fax 0049 (0) kzerres@ukaachen.de Geschäftsstelle Dr. rer. biol. hum. Christine Scholz Inselkammerstraße München-Unterhaching Tel (0) Fax 0049 (0) organisation@gfhev.de gfh Bankverbindung Deutsche Apotheker- und Ärztebank Konto Nr BLZ IBAN DE BIC DAAEDEDD Vereinsregister München VR Finanzamt München f. Körperschaften Steuernummer 143/212/60471 Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Humangenetik (GfH) zur Analyse fetaler DNA aus dem mütterlichen Blut pränatalen Diagnostik gemindert werden kann. Möglicherweise könnte aber umgekehrt Druck auf jüngere schwangere Frauen zur Inanspruchnahme dieser Untersuchungsmöglichkeit ausgeübt werden. Da bei nicht invasiven vorgeburtlichen Untersuchungsmethoden die Abwägung von Eingriffsrisiken gegen die Wahrscheinlichkeit für eine Krankheit/gesundheitliche Störung des Kindes entfällt, hat dies zur Folge, dass die Untersuchung keiner Schwangeren vorenthalten werden kann, bzw. allen Schwangeren verfügbar gemacht werden sollte. III. Als eine Weiterentwicklung nicht-invasiver Testverfahren zu einer risikolosen, in der frühen Schwangerschaft einsetzbaren Untersuchungsmethode ist die Diagnostik an fetaler DNA aus mütterlichem Blut prinzipiell positiv zu bewerten. Es ist davon auszugehen, dass in absehbarer Zukunft eine sehr große Anzahl genetisch bedingter Krankheiten/gesundheitlicher Störungen aus dem mütter-

5 Erkennung (DR %)* Falsch positiv (FPR %)* Trisomie 21 99,0 0,07 Trisomie 18 96,8 0,15 Trisomie 13 Monosomie x 47,XXY 47,XXX 47,XYY 92,1 0,19 88,6 0,12 93,8 0,12 * Gil MM Fetal Diagn Ther 2014

6 Prävalenz und prädiktiver Wert: NIPT Detektionsrate 99%, falsch positiv 0,2%, n= Tests Prävalenz 1:50 Betroffene falsch positiv 9% richtig positiv falsch positiv Gesamtzahl positiv Prädiktiver Wert ,8 % PPV 91%

7 Prävalenz und prädiktiver Wert: NIPT Detektionsrate 99%, falsch positiv 0,2%, n= Tests Prävalenz 1:500 Betroffene 200 richtig positiv 198 falsch positiv 50% PPV 50% falsch positiv 200 Gesamtzahl positiv 398 Prädiktiver Wert 49,7 %

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9 Fetale DNA-Fraktion: Einflussfaktoren Hoher BMI korreliert mit low fetal fraction Korrelation mit PAPP-A und fß-hcg Ashoor Fetal Diagn Ther 2012 Poon Fetal Diagn Ther 2013

10 NIPT: Methoden s-mps: Shotgun massively parallel sequencing t-mps: Targeted massively parallel sequencing SNP: Single nucleotid polymorphisms

11 Next Generation Sequencing (NGS) - Prinzip (Department of Breast and Molecular Oncology BC Cancer Agency Research Centre, Vancouver)

12 Zählmethoden: shotgun und targeted cfdna in blood Chr 21, 18, 13, X, Y cfdna Other Chr cfdna Unmapped cfdna Massively Parallel Shotgun Sequencing (MPSS) Directed analysis (DANSR) Targeted Sequencing Graphik: Ariosa

13 SNP: single nucleotide polymorphisms A simplification of Natera s non-invasive prenatal aneuploidy test SNP Sequencing Plasma = Maternal + Fetal DNA Maternal + Fetal Genotype Target Fetal DNA Signal Maternal blood Buffy coat = Maternal DNA SNP Sequencing Maternal Genotype Fetal Genotype Graphik: Natera 13

14 NIPT-Anbieter (Oktober 2014) Anbieter Vorteile Nachteile Gemini prinzipiell möglich Triploidien, (Deletionen) Stabiler bei kleineren FF Hoher Preis bei Gesamtspektrum, Trisomie 18/13 DR etwas geringer Keine Eizellspenden möglich Gemini prinzipiell möglich Preisvorteil Trisomie 18/13 DR etwas geringer Gemini prinzipiell möglich

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16 NIPT bei Gemini Die fetalen DNA-Fraktionen einer dichorialen Gravidität können ungleich verteilt sein. Wenn die fetale Fraktion eines betroffenen Feten die deutlich kleinere ist, wächst die Gefahr eines falsch negativen Ergebnisses.

17 NIPT mittels Microarray Microarray 7,5 h Sequenzierung 56 h

18 Organdiagnostik SSW früh erkennbar An-/Exencephalus Holoprosencephalie Hygroma colli Body stalk Anomalie Teratom Megazystis Omphalocele Laparoschisis Amelie Pleuraerguss Aszites Gestörte Mehrlinge fakultativ erkennbar Zwerchfellhernie Spina bifida Gesichtsspalte Herzfehler Aorta, Art. pulmonalis Ultrasound Obstet Gynecol 2006; 27: Published online 28 March 2006 in Wiley InterScience ( DOI: /uog.2709 Detailed screening for fetal anomalies and cardiac defects at the week scan R. BECKER and R.-D. WEGNER Center for Prenatal Diagnosis, Berlin, Germany KEYWORDS: ABSTRACT fetal anomalies; fetal echocardiography; nuchal translucency; week scan Objective To assess the diagnostic efficacy of the firsttrimester anomaly scan including first-trimester fetal echocardiography as a screening procedure in a mediumrisk population. Methods In a prospective study, we evaluated 3094 consecutive fetuses with a crown rump length (CRL) of mm and gestational age between and weeks, using transabdominal and transvaginal ultrasonography. The majority of patients were referred without prior abnormal scan or increased nuchal translucency (NT) thickness, the median maternal age was, however, 35 (range, 15 46) years, and 53.8% of the mothers (1580/2936) were 35 years or older. This was therefore a self-selected population reflecting an increased percentage of older mothers opting for prenatal diagnosis. The follow-up rate was 92.7% (3117/3363). Results The prevalence of major abnormalities in 3094 fetuses was 2.8% (86/3094). The detection rate of major anomalies at the to13+ 6-week scan was 83.7% (72/86), 51.9% (14/27) for NT < 2.5 mm and 98.3% (58/59) for NT 2.5 mm. The prevalence of major congenital heart defects (CHD) was 1.2% (38/3094). The detection rate of major CHD at the 11 to week scan was 84.2% (32/38), 37.5% (3/8) for NT < 2.5 mm and 96.7% (29/30) for NT 2.5 mm. Conclusion The overall detection rate of fetal anomalies including fetal cardiac defects following a specialist scan at to weeks gestation is about 84% and is increased when NT 2.5 mm. This extends the possibilities of a first-trimester scan beyond risk assessment for fetal chromosomal defects. In experienced hands with adequate equipment, the majority of severe malformations as well as major CHD may be detected at the end of the first trimester, which offers parents the option of deciding early in pregnancy how to deal with fetuses affected by genetic or structural abnormalities without pressure of time. Copyright 2006 ISUOG. Published by John Wiley & Sons, Ltd. INTRODUCTION There is increasing evidence that, in certain cases of fetal cardiac and other structural anomalies, prenatal diagnosis may be helpful or even life saving 1 3.Forcases requiring specific therapy during and after delivery it seems sufficient to arrive at the diagnosis in the second half of pregnancy. So the established week scan is able to provide information that supports the health and life of both mother and child. If we accept that there is an obligation to detect diseases prior to delivery, we also have to accept that we inevitably diagnose conditions with apoorprognosis.thephysiologicalandpsychological impacts of a termination of pregnancy (TOP) increase with increasing gestational age, leading to ethical dilemmas in the second half of pregnancy, especially in cases of severely handicapped but viable fetuses. Given the right of a pregnant woman to decide against continuing a pregnancy with a severe anomaly, one main aim of prenatal diagnosis should be to provide as much relevant information as possible to the pregnant woman as early as possible. Assessing the thickness of nuchal translucency (NT) has become a well established method in early pregnancy. Initially the method focused on risk assessment for trisomy , later extended to the detection of trisomies 13 and 18. For more than a decade studies have shown that anomaly scans 7 9 and fetal echocardiography at the end of the first trimester are useful diagnostic tools In addition, a few reports describe the spät manifestierend Mikrocephalie Balkenagenesie Infektionsfolgen Lungenfehlbildung Linksherzhypoplasie Aortenisthmusstenose Darmobstruktion Tumor Correspondence to: Prof. R. Becker, Free University of Berlin, Center for Prenatal Diagnosis, Kurfürstendamm 199, D Berlin, Germany ( bedaktari@t-online.de) Accepted: 26 August 2005 Copyright 2006 ISUOG. Published by John Wiley & Sons, Ltd. ORIGINAL PAPER

19 11-13 SSW: Herzfehler

20 Herzfehlerentdeckung im ETS Detektion bei 5% Screenpositiv-Rate 60% 50% 40% 30% 45% 49% 54% 20% 35% 10% 0% NT >95.P NT >95.P + DV NT >95.P + TRI NT >95.P + DV + TRI Pereira Obstet Gynecol 2011 n=44.456, Prävalenz 0,2%

21 Praeeklampsie-Screening early onset PE late onset PE 0,5 % Entbindung < 34 SSW 1,5 % > 33 SSW Häufigste Schwangerschaftskomplikation 25% der maternofetalen Mortalität

22 Screening early PE SSW Detektion early PE (%) Anamnese plus RR-Messung plus Doppler AU plus PAPP-A/PLGF Anamnese plus RR-Messung plus Doppler AU plus PAPP-A/PLGF

23 Beurteilung des PE-Risikos Acht Algorithmen untersucht Hoher negativer prädiktiver Wert Detektion early PE 40-80% bei 10% falsch positiven Befunden Keine einheitliche Ätiologie der early and late PE

24 PE: Prävention 42 Studien (von 8.377) ausgewertet Screening SSW Kein diagnostischer Test verfügbar Keine randomisierten Studien zu ASS

25 PE: Sekundäres Screening Auffällige Befunde aus 1. Trimenon nach 18 SSW kontrolliert (n=122) seng ab 18 SSW early PE term PE Hypertonus

26 Contingent Screening Combined Screening Alter, NT, FHR, ß-HCG, PAPP-A positiv Risiko > 1:100 Kontrollgruppe 1:100>Risiko<1:1000 negativ Risiko < 1:1000 < 5% der Schwangeren DR 85-90% 20-25% der Schwangeren DR 5-10% > 70% der Schwangeren DR 2-3%

27 25 Jahre Strukturdefekte Gonosomen Triploidie Trisomien 13,18,21 Anteil der Trisomien in allen Altersgruppen 70-80% gesamt 1,0% 35 Jahre Strukturdefekte Gonosomen Triploidie Trisomien 13,18,21 gesamt 1,5% 40 Jahre Strukturdefekte Gonosomen Triploidie Trisomien 13,18,21 gesamt 2,9%

28 ETS und Chromosomenanomalien Trisomie 21/18/13 > 1:100 NT > 3,5 mm unauffällig 5% 0,5% Trisomie 21 91% 54% Trisomie 18/13 94% 59% 45,X 86% 82% übrige Gonosomen * 8% 5% Triploidien 89% 14% submikroskopisch * 13% 5% Syngelaki Fetal Diagn Ther 2014 (Zahlen gerundet)

29 Häufigkeiten von Aneuploidien Aneuploidien (%) n=212 Übrige Pathologie 11% Gonosomen 7% Trisomie 13 6% Trisomie 18 16% Trisomie 21 60% Trisomie 21 Trisomie 18 Trisomie 13 Gonosomen Übrige Pathologie praenatal.de ETS n= Kagan et al 2014

30 Contingent Screening: ETS+NIPT Karyotyp Invasiv bei ETS Trisomie > 1:50 plus NIPT bei ETS 1:50 1:1000 unauffällig 2,3% 2,4% Trisomie 21 83,5% 97,6% Trisomie 13,18 87,2% 97,9% Gonosomen 60,0% 93,3% Sonstige Pathologie 69,9% 69,9% Alle Aneuploidien 81,1% 94,1% CVS/AC 3,4% praenatal.de ETS n= Kagan et al 2014

31 Fokussierung auf Trisomie 21 birgt die Gefahr, dass Schwangere auf andere wichtige(re) Untersuchungen verzichten.

32 Strategie NIPT 11+ : Goldstandard Screening-US 8+1 bis 10+6 ETS SSW Aneuploidie Frühe Organdiagnostik PE-Screening Fet/Plazenta auffällig NT > 95. Perz., DV,TR >1:100 <1:100 >1:1000 <1:1000 CVS ggf. +microarray cff DNA oder Punktionsdiagnostik

33 Isolierte Marker im 2. Trimenon Marker RR Echogener Focus 0,95 Lateralventrikel erweitert 3,81 Nackenfalte 3,79 Milde Pyelektasie 1,08 Kurzer Humerus 0,78 Kurzer Femur 0,61 Aberrante A. subclavia dextra 3,94 Nasenbeinhypoplasie 6,58 Agathokleous 2013 UOG

34 Screening auf Mikrodeletionen

35 NIPT und Mikrodeletionen Syndrom Prävalenz* (1 auf) Größe (Mb) Auswirkungen 22q ,0 (85%) Herz (conotruncal), Gaumen, Immunsystem, Sprache, milder Entwicklungsrückstand, 1p ,5 (40%) ID Angelman (70%) 7% UPD 10% UBE3A Prader-Willi (70%) 25% UPD ID, Krämpfe Hypotonie, Adipositas, ID Hypogonadismus Cri-du-chat Schwere ID, Mikrocephalie Wolf-Hirschhorn Mb Schwere ID, Skelett, Herz * bei Lebendgeborenen

36 Prävalenz und prädiktiver Wert: microdel Detektionsrate 100%, falsch positiv 0,1%, n= Tests Prävalenz 1: PPV 5% Betroffene 5 richtig positiv falsch positiv Gesamtzahl positiv Prädiktiver Wert % falsch positiv 95%

37 Punktionsdiagnostik: Neue Zahlen Punktion Kontrolle Datenpool Amniozentese 0,81 0,67 0,11 CVS 2,18 1,79 0,22 21 Studien von1.506 Akolekar 2014 UOG Amniozentesen Chorionzottenbiopsien Indikationen zur Punktionsdiagnostik sind u.u. auch Ursache einer erhöhten Fehlgeburtsgefährdung Verlustrate muss individualisiert beurteilt werden

38 Bitte nach Hause mitnehmen! Hinweis auf NIPT ist Pflicht Falsch positive Befunde sind unvermeidbar Nicht auf Trisomie 21 fokussieren! ETS muss Grundlage der Beratung sein Die Prävalenz bestimmt die FPR Punktionsdiagnostik bei Experten: 0,1%

39 Praenatal-Medizin und Genetik Düsseldorf Köln