NIPT in Deutschland. Bernd Eiben Institut für Laboratoriumsmedizin und Klinische Genetik Rhein Ruhr amedes group D Essen Willy Brandt Platz 4

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1 NIPT in Deutschland Bernd Eiben Institut für Laboratoriumsmedizin und Klinische Genetik Rhein Ruhr amedes group D Essen Willy Brandt Platz 4

2 2013 Deutschland Schwangerschaften Lebendgeburten (2013) mean mat. age at birth (years) total 30,8 1. child 29,3 2. child 31,7 3. child 33,0 4. child 34,2

3 Dilemma: -niedrige Geburtsrate bei steigendem maternalen Alter -hohe Erwartungshaltung an die Wunschschwangerschaft und ein perfektes Baby -alle Risiken sollen möglichst ausgeschaltet werden

4 Eine exakte pränatale Diagnostik setzt gegenwärtig einen invasive Eingriff voraus. CVS oder Amniocentese Abortrisiko hierdurch ca. 0,3-1% daher besser vorher Screening

5 Wie hoch ist die eingriffsbezogene Abortrate wirklich? Fachgesellschaft Abortrisiko AC CVS UK National Health Service 1 % 1-2% Royal College of Obstetricians and Gynaecologists (RCOG) 1 % 1-2% American College of Obstetricians & Gynecologists 0, % 0, % Society of Obstetricians and Gynaecologists of Canada %

6 Trotzdem hat ein invasiver Eingriff gewisse Risiken! Ein Screeningtest ist oft hilfreich, das individuelle Risiko für Aneuploidien einzuschätzen

7 Recommendation of the German Society Human Genetics Nov

8 Recommendation of the Fetal Medicine Foundation Deutschland 2013 gynäkologie + geburtshilfe 2013; 18 (2)

9 Except in exceptional circumstances, the following are not recommended: 1. The use of maternal age as a sole criterion for aneuploidy risk assessment. Committee Approved, February 2nd, 2015 ISPD Board Approved, April, 8th, 2015 This Statement replaces Prenat Diagn Jul;33(7): First trimester measurement of NT with no additional tests. 3. Conventional screening tests for chromosome abnormalities following successful and unambiguous cfdna screening. GOAL OF FETAL ANEUPLOIDY RISK EVALUATION Every pregnant woman should have the opportunity to receive the best possible estimate of her personal risk for fetal chromosome abnormalities.

10 NIPT AUF DEM DEUTSCHEN MARKT Option 1: T21 only (440 ) Option 2: T13,18, 21 + Geschlecht (550 ) Option 3: T13,18, 21 + Gonos (660 ) Option 1: T13,18, 21 + Gonos + Triploidy (449 ) Option 2: T13,18, 21 + Gonos + Triploidy + DiGeorge/microdel (549 ) Prenatalis NIPT Option 1: T13,18, 21 (427,94 ) Option 2: T13,18, 21 + Gonos. (544,51 ) Option 1: T13,18, 21 (399 ) Option 2: T13,18, 21 + Geschlecht (429 ) Option 3: T13,18, 21 + Gonos.(449 )??

11 h"p:// die- Schwangerscha=- zum- Nervenkrieg- wird.html

12 aber dabei ist das NIPT recht leicht verständlich.. im maternalen Plasma finden sich zellfreie DNA Fragmente

13 Woher stammt die freie DNA im Plasma? In welcher Form liegt sie vor? cfdna stammt aus apopto.schen Zellen: der Mu"er der fetalen Placenta (Trophoblast)

14 - durchschni"liche Fetale Frak.on liegt bei 10% zwischen SSW - verringert sich mit zunehmenden mat. Gewicht

15 Verschieden Methoden zur fetalen DNA Analyse Massively Parallel Shotgun Sequencing Targeted Sequencing Targeted Sequencing Lifecodexx/ Sequenom PraenaTest Verinata Verifi Ariosa Harmony Natera Panorama COUNTING first generation NIPT SNPs second generation NIPT

16 Die counting Methode kann nicht zwischen fetaler und maternaler cff DNA unterscheiden. Es werden die Menge der DNA-Fragmente des zu untersuchenden Chromosom mit der eines Referenzchromosoms verglichen ==> statistische Bestimmung 8 % 6 % % of Genome 4 % 2 % 0 % X Y Chromosome

17 counting Methode normale Schwangerschaften Tris.21 Schwangerschaften Non-invasive prenatal assessment of trisomy 21 by multiplexed maternal plasma DNA sequencing: large scale validity study BMJ 2011; 342 doi: /bmj.c7401 (Published 11 January 2011) Cite this as: BMJ 2011;342:c Rossa W K Chiu, professor 1, Ranjit Akolekar, clinical research fellow 3, Yama W L Zheng, student 1, Tak Y Leung, professor 2, Hao Sun, assistant professor 1, K C Allen Chan, associate professor 1, Fiona M F Lun, postdoctoral fellow 1, Attie T J I Go, professor 4, Elizabeth T Lau, department manager and honorary assistant professor 5, William W K To, consultant 6, Wing C Leung, consultant 7, Rebecca Y K Tang, consultant 8, Sidney K C Au-Yeung, consultant 9, Helena Lam, consultant 10, Yu Y Kung, obstetrician 11, Xiuqing Zhang, manager 1213, John M G van Vugt, professor 4, Ryoko Minekawa, postdoctoral fellow 3, Mary H Y Tang, consultant and honorary clinical associate professor 5, Jun Wang, professor 12, associate director 13, Cees B M Oudejans, associate professor 4, Tze K Lau, professor 2, Kypros H Nicolaides, professor 3, Y M Dennis Lo, professor 112 Amedes integrated diagnostics & eiben 2013

18 Vorteil der Counting Methode: auch bei Mehrlingsschwangerschaften (n=62) und nach Eizellspende einsetzbar Nachteil: arbeitet nicht bei den Autosomen gleich zuverlässig! Grundsätzliches Bei allen NIPT Verfahren gibt falsch positive und falsch negative Befunde!

19 Warum kann es zu falsch pos. und falsch neg. Befunden kommen? Amedes integrated diagnostics & eiben 2013

20 NIPT: Harmony Test (counting method) ETS: Brahms & FMF UK algorithm

21 NIPT: Harmony Test (counting method) ETS: Brahms & FMF UK algorithm

22 ein weiteres Problem besonders der counting Methode: je geringer der Anteil der freien fetalen DNA, desto schlechter die Diskriminierung zwischen euploid und aneuploid beim Feten, da die mat. freie DNA alles überdeckt Amedes integrated diagnostics & eiben 2013

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24 geringe fetale Fraktion und falsch negativ Rate der counting Methode % Fetal Frac.on Coun.ng Sensi.vity >8% >99% 4-8% 75% All but four of the 212 [T21] cases are above a Z- score of 3, and these four occur at fetal frac.ons of 7% or less. Canick, Prenatal Diagnosis, July 2013

25 Zusammenfassung der Counting Methode 1: amplifiziert alle Chromosomen, wertet aber nur die Chromosomen 21, 18, 13, X und Y aus 2: benötigt ein Referenzchromosom ==> damit keine Triploidiedetektion möglich 3: hat bei verschiedenen Autosomen unterschiedlich hohe Detektionsraten 4: auch Mehrlingsschwangerschaften und bei Eizellspenden einsetzbar 5: sehr empfindlich gegenüber geringer fetaler DNA Konzentration (fetale Fraktion) ==> falsch negative Resultate

26 Die 2. Generation des NIPT

27 SNP = Single Nucleotide Polymorphism A DNA sequence variation occurring when a single base pair (nucleotide) - A, T, C, or G is changed. These are normal genetic changes that occur in every person Not for Further Reproduction or Use 27

28 Die SNP Methode amplifiziert nicht das gesamte Genom, sondern nur die interessierenden Anteile durch aktuell verbesserten Algorythmus jetzt bis 2,8% 23

29 Panorama TM untersucht SNPs Ablauf des Panorama Tests Plasma = Maternal + Fetal DNA SNP Sequencing Maternal + Fetal Genotype Maternal blood Buffy coat = Maternal DNA SNP Sequencing Maternal Genotype Fetal Genotype

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32 Der Panorama Test ist die einzige NIPT Methode, die den Fetus und die Mutter unterscheiden kann! höhere Genauigkeit auch bei niedrigeren fetalen Fraktionen 26

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34 Clinical experience and follow-up with large scale single-nucleotide polymorphism based non-invasive prenatal aneuploidy testing Peer Dar, M.D. Kirsten J. Curnow, Ph.D. Susan J. Gross, M.D. Megan P. Hall, Ph.D. Melissa Stosic, Ms Zachary Demko, Ph.D. Bernhard Zimmermann, Ph.D. Matthew Hill, Ph.D. Styrmir Sigurjonsson, Ph.D. Allison Ryan, Ph.D. Milena Banjevic, Ph.D. Paula L. Kolacki, M.S. Susan W. Koch, M.S. Charles M. Strom, M.D. Ph.D. Matthew Rabinowitz, Ph.D. Peter Benn, D.Sc. PII: S (14) DOI: /j.ajog To appear in: American Journal of Obstetrics and Gynecology Accepted Date: 6 August 2014

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36 Gibt es Unterschiede in den Detektionsraten zwischen hoch und niedrig Risikogruppen? NIPT Findings 2 Clinical Outcomes 3 N High- Risk Calls (%) TP FP PPV Low- Risk (<35 years) 11, (1.0%) % High- Risk ( 35 years) 11, (2.4%) %

37 American Journal of Obstetrics & Gynecology JANUARY 2015

38 Aufklärungsbogen und Einverständniserklärung zum Panorama-Test (Nicht-Invasiver Pränatalscreeningtest NIPT) Welche Informationen liefert der Panorama- Test? Mit dem Panorama-Test werden bestimmte Chromosomen des Ungeborenen vorgeburtlich auf zahlenmäßige Abweichungen hin untersucht. Menschen besitzen 23 Chromosomenpaare. Insgesamt also 46 Chromosomen, zwei für jedes Paar. Die ersten 22 Paare sind von 1 bis 22 durchnummeriert. Das letzte Paar bestimmt das Geschlecht. Mädchen besitzen zwei X-Chromosomen und Jungen ein X- und ein Y-Chromosom. Gesundheits- und Entwicklungsprobleme entstehen dann, wenn ein zusätzliches Chromosom auftritt oder ein Chromosom fehlt. 1. Wenn ein zusätzliches Chromosom vorhanden ist also 3 identische Chromosomen statt 2 handelt es sich um eine Trisomie. 2. Wenn ein Chromosom fehlt also nur einmal statt zweimal vorhanden ist handelt es sich um eine Monosomie. Der Panorama-Test (Nicht-Invasiver pränataler Screening-Test der Firma Natera) bestimmt das Risiko von Schwangeren für das Vorliegen einer kindlichen Trisomie 21, 18 oder 13, sowie einer zahlenmäßigen Störung der Geschlechtschromosomen mit der höchsten momentan erreichbaren Genauigkeit für einen nichtinvasiven Test. Durch diese Untersuchung wird bestimmt, ob Sie ein sehr geringes Restrisiko für eine solche Erkrankungen des ungeborenen Kindes haben oder ob bei Ihnen ein sehr stark erhöhtes Risiko festzustellen ist. Durchführung und Grenzen des Panorama-Tests Der Test setzt eine Blutabnahme bei Ihrer betreuenden Frauenärztin bzw. Ihrem betreuenden Frauenarzt von 20 ml voraus. Aus dieser Blutprobe wird Ihre genetische Information, die DNA, und die Ihres ungeborenen Kindes isoliert. Die kindliche DNA stammt aus Zellen des kindlichen Nährgewebes (Plazenta), die spontan in

39 oft scheiterte der Wunsch nach NIPT an den Kosten. ab Mai DiGeorge +100

40 -Versicherungsfall sehr unwahrscheinlich -Haftungsübernahme durch Natera und Amedes -Brief ist für den Panorama Test nicht richtig, denn. der Test benötigt keine CE Markierung, er wird nach amerikanischem Recht durchgeführt (dort nach CLIA zertifiziert) andere Versicherer gewähren Schutz aber ab Juli 2014 besteht auch eine CE Zertifizierung für Europa

41 Ultraschall in der Medizin 2014 Medizinische Genetik 2014

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43 Neuerungen Was sind Mikrodeletionen? -Mikrodeletionen sind sehr kleine Strukturveränderungen unter Verlust von chromosomalen Materials -können in der Regel mit der normalen Zytogenetik nicht festgestellt werden -es gibt eine sehr große Anzahl von Mikrodeletionen

44 2015 in press

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46 bei schwangeren unter 30 Jahren: mehr Mikrodeletionssyndrome als +21 1/10 1/100 Down Syndrome 1/999 Panorama Microdeletion Panel

47 22q11.2 Deletion = DiGeorge Syndrom Outcome will depend on the size & the genes involved Confidential and Privileged