Neue vielversprechende Methoden der Pränataldiagnostik De nouvelles méthodes de diagnostic prénatal très prometteuses

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1 Labormedizin Pränatale Medizin Médecine de laboratoire Médecine prénatale Neue vielversprechende Methoden der Pränataldiagnostik De nouvelles méthodes de diagnostic prénatal très prometteuses Flurina Saner, Olav Lapaire, Johanna Büchel, Heidrun Schönberger, Evelyne Huhn, Gwendolin Manegold-Brauer, Basel Nicht-invasive Pränataltests (NIPT) stellen eine neue zuverlässige Methode zur Früherkennung der häufigsten Aneuploidien dar. Die Sensitivität und Spezifität der NIPT zur Erkennung einer fetalen Trisomie 21 liegen bei >99% bei einer falsch-positiven Rate von 0,1 0,4%. Insbesondere bei Frauen mit erhöhtem Risiko für Aneuploidien, z.b. bei fortgeschrittenem mütterlichem Alter oder bei erhöhtem Risiko im Ersttrimestertest (ETT), kann die NIPT sinnvoll eingesetzt werden. Eine qualifizierte Beratung der Schwangeren als Entscheidungsgrundlage für jede Form der Pränataldiagnostik ist von zentraler Bedeutung. In einem Kollektiv mit sehr hohem Risiko und insbesondere bei auffälligen Ultraschallbefunden ist die NIPT nicht primär indiziert, da etwa 30% der Chromosomenstörungen mittels NIPT nicht detektiert werden. Les diagnostics prénataux non invasifs (DPNI) représentent une nouvelle méthode fiable d identification précoce des aneuploïdies les plus fréquentes. La sensibilité et la spécificité des DPNI pour l identification d une trisomie 21 fœtale sont >99% avec un taux de faux-positifs compris entre 0,1 et 0,4 %. Les DPNI peuvent être utilisés de manière judicieuse en particulier chez les femmes avec un risque élevé d aneuploïdie, par exemple un âge de maternité avancé ou un risque élevé au dépistage du premier trimestre. Une consultation spécialisée des futures mères comme base décisionnelle pour chaque forme de diagnostic prénatal est d une importance centrale. Dans un groupe à risque très élevé et en particulier en cas d anomalies suspectées à l échographie, le DPNI n est pas une indication primaire, étant donné qu environ 30% des altérations chromosomiques ne sont pas détectées par DPNI. In der Schweiz wird der Mehrzahl der Schwangeren zwischen der 11. und 14. Schwangerschafts woche (SSW) der sog. Ersttrimestertest (ETT) angeboten, der auf Basis des mütterlichen Alters und zweier maternaler Serumparameter (beta-hcg und PAPP- A) in Kombination mit der sonografischen Nackenfaltenmessung eine Risikokalkulation für Trisomie 21, 13 und 18 erlaubt. Die Messung der Nackenfalte, die bei Trisomien, aber auch anderen chromosomalen Aberrationen, fetalen Syndromen oder Fehlbildungen verbreitert sein kann, ist bei einer Scheitelsteisslänge des Fetus von mm durchführbar. Mit einer Sensitivität von etwa 90% und einer falsch-positiven Rate von 3 5% können so die häufigsten numerischen Chromosomenanomalien erkannt werden [1]. Die Kosten der Sonografie sowie des ETT werden in der Schweiz von den Krankenkassen übernommen. Die meisten Schwangeren nehmen die Option der Sonografie in der SSW und des ETT wahr (Abb. 1). In den Mutterschutzrichtlinien ist zusätzlich ein zweites fetales Organscreening in der SSW vorgesehen. Dabei ist der Fokus neben Fehlbildungen der Organe und kindlichem Wachstum auch auf sog. Softmarker als indirekte Hinweiszeichen für Aneuploidien gerichtet. Zu den Softmarkern gehören unter anderem das hypoplastische Nasenbein, eine aberrierende rechte Arteria subclavia (ARSA), die Plexuschoroideus-Zysten oder der «white spot» im Herzen. Nachteile der Softmarker sind deren niedrige Sensitivität und hohe falsch-positive Rate [2]. Eine dritte Ultraschalluntersuchung in der SSW ist gängige Praxis, da sich zahlreiche Erkrankungen des Feten, insbesondere eine späte Wachstumsretardierung, Fruchtwasseranomalien, aber auch Fehlbildungen des Gehirns, Urogenital- und Gastrointestinaltrakts häufig erst im dritten Trimenon diagnostizieren lassen. Ergibt sich aus dem ETT eine Risikoeinschätzung, welche grösser ist als das durchschnittliche Risiko einer 35-jährigen Schwangeren (1:300), oder zeigen sich sonografische Auffälligkeiten, wird der Patientin in der Regel eine weitere diagnostische Abklärung empfohlen. Zur Erkennung von numerischen und strukturellen Chromosomenanomalien ist die invasive 2

2 HAUSARZT PRAXIS 2015; Vol. 10, Nr. 7 MEDIZIN AKTUELL Abbildung: Archiv OÄ Dr. G. Manegold-Brauer, Abteilung für Ultraschall in Gynäkologie und Geburtshilfe, Basel Abb. 1: 4D-Ultraschallbild eines Feten in der 11. SSW Diagnostik mittels Chorionzottenbiopsie oder Amniozentese ab der 11. bzw. 16. Schwangerschaftswoche nach wie vor der Goldstandard. Das mit einer invasiven Abklärung verbundene Abortrisiko liegt bei 0,5 1%, sodass die Indikation sehr streng und nur nach ausführlicher Aufklärung der Patientin gestellt werden sollte [3]. Methode der nicht-invasiven Pränataltests (NIPT) Die heutigen NIPT beruhen auf der Entdeckung von Dennis Lo, dass zellfreie fetale DNA im Plasma und Serum der Mutter detektiert werden kann [4,5]. Seit 2012 sind NIPT in der Schweiz zur Testung der häu- figsten fetalen Aneuploidien verfügbar. Die Kosten von etwa CHF müssen von den Patientinnen derzeit selbst getragen werden. Die im mütterlichen Kreislauf zirkulierende, zellfreie DNA besteht zu etwa 10 13% aus fetaler (plazentarer) DNA, die während der gesamten Schwangerschaft von der Plazenta ins mütterliche Blut abgegeben wird und nach der Geburt innerhalb weniger Stunden nicht mehr nachweisbar ist. Mittels Next Generation, auch als Massive Parallel Genomic bezeichnet, können diese Bruchstücke der zellfreien DNA innerhalb weniger Tage sequenziert werden. In der Schweiz sind aktuell vier verschiedene NIPT verfügbar (Tab. 1). Diese bieten eine Testung auf eine fetale Trisomie 21, 13, 18 und eine Ge schlechtsbestimmung an. Beim Whole Genome (PraenaTest, Prendia ) wird die gesamte zellfreie DNA (mütterliche und kindliche zellfreie DNA) amplifiziert und sequenziert. Nach Zuordnung der DNA-Fragmente zum entsprechenden Chromosom wird die Menge der DNA-Fragmente mit einem Referenzgenom verglichen. Bei einer fetalen Trisomie 21 findet sich entsprechend des kleinen fetalen Anteils an der gesamten zellfreien DNA ein kleiner Mengenunterschied im Vergleich zur Referenz. Das sog. Targeted (Harmony ), bei dem nur Fragmente bestimmter Zielchromosomen (z.b. Chromosom 21, 13 und 18) amplifiziert und sequenziert werden, ist eine etwas kostengünstigere Analyse. Eine andere Methode, bei der eine Unterscheidung maternaler von fetaler DNA anhand der Se quen zierung von Single Nucleotide Polymorphisms (SNP) möglich ist, liegt dem Panorama-Test zugrunde. Die SNP-Technologie hat den Vorteil, dass Triploidien erkannt werden, da es sich nicht um einen reinen Mengenvergleich der DNA handelt. Er eignet sich hingegen nicht in Situationen, bei denen der Fetus genetisch nicht mit den maternalen Leukozyten ver- Tab. 1: In der Schweiz derzeit erhältliche NIPT (Stand ) Firma Name Testangebot Angeboten ab SSW Methode Dauer (d) Gemini Ariosa Diagnostics (USA) Harmony Chromosome Selective 9 14 Ja Genesupport (CH) Prendia strukturelle Chromosomenanomalien seltene autosomale Trisomien Lifecodexx (D) PraenaTest Whole Genome Whole Genome 15 Ja Ja Natera (USA) Panorama-, Test TM Triploidien, best. Mikrodeletionen SNP Targeted 9 12 Nein 3

3 Tab. 2: Vergleich Pränataldiagnostik zur Früherkennung einer Trisomie 21 ETT NIPT CVS/AC Zeitfenster SSW ab 9./10. SSW ab 11. SSW (CVS) ab 16. SSW (AC) Sensitivität 85 94% >99% (für Trisomie 21) Goldstandard Spezifität 95 98% >99% (für Trisomie 21) Goldstandard Falsch-positiv Rate 3 5% 0,1 0,4% Goldstandard ETT = Ersttrimestertest; NIPT = nicht-invasiver Pränataltest; CVS = Chorionzottenbiopsie; AC = Amniozentese modifiziert nach [9] wandt ist, z.b. nach mütterlicher Knochenmarkstransplantation oder nach einer Eizellspende. Für Zwillingsschwangerschaften und Geschlechtschromosomenstörungen ist die Erfahrung mit NIPT insgesamt noch sehr gering, dennoch werden sie von den meisten Firmen angeboten. Um ein aussagekräftiges Resultat zu erzielen, ist ein Mindestanteil an zellfreier fetaler DNA im mütterlichen Blut von 4 8% nötig. Bis zu 5% der Analysen können aufgrund einer zu geringen Menge an fetaler DNA nicht ausgewertet werden. Rolle der NIPT in der Pränataldiagnostik Ein Vorteil der NIPT im Vergleich zum ETT für die Erkennung von Aneuploidien liegt in der deutlich geringeren Rate an falsch-positiven Resultaten (0,1 0,4% vs. 3 5%). Auch die hohe Sensitivität und Spezifität ermöglichen eine zuverlässige Erkennung der drei häufigsten Chromosomenstörungen, ohne das Risiko einer invasiven Diagnostik einzugehen. Die Sensitivität zur Erkennung einer Trisomie 21 liegt bei >99%, bei 89% für Trisomie 13 und für Trisomie 18 bei 98% [6]. Der positiv prädiktive Wert (PPV) und damit die Wahrscheinlichkeit, dass ein Fetus mit einem positiven Testresultat auch tatsächlich erkrankt ist, hängen entscheidend von der Prävalenz der Erkrankung im Kollektiv ab. Der PPV beträgt bis zu 91% in Hochrisiko kollektiven [7] und ist im Niedrigrisikokollektiv mit 45% deutlich geringer [8]. Der negative prädiktive Wert beträgt allerdings auch im Niedrigrisikokollektiv 100%, sodass bei einem Tab. 3: Grundzüge des NIPT-Beratungsgesprächs Die Detektionsrate für Trisomie 21 übertrifft andere pränatale Screeningtests. Nicht alle durchgeführten NIPT-Tests liefern ein Ergebnis (bis zu 5%). Die NIPT erlaubt keine definitive Diagnose. Ein positives Resultat im NIPT muss mittels invasiver Diagnostik bestätigt werden. Das Spektrum der Ergebnisse der NIPT ist weit weniger umfangreich als die konventionelle Karyotypisierung. negativen Ergebnis eine fetale Trisomie 21 weitestgehend ausgeschlossen werden kann [8]. Es ist aber festzuhalten, dass die NIPT nicht als diagnostische Tests eingestuft werden können. Dies bedeutet in der Praxis, dass ein auffälliges Resultat, z.b. vor Durchführung eines Schwangerschaftsabbruchs, mittels einer invasiven Diagnostik bestätigt werden muss. Zeitfenster und Analysedauer Ein NIPT ist je nach Anbieter ab der neunten bzw. zehnten SSW bis zur Geburt möglich. Die Verarbeitung der Probe nimmt in der Regel ca. zehn Arbeitstage in Anspruch, sodass die getestete Person nach spätestens zwei Wochen mit einem Resultat rechnen kann. Eine Expressverarbeitung innerhalb von einer Woche wird z.t. ebenfalls angeboten. Wer soll sich testen lassen? Als generelle Screeningtests sind die NIPT zum jetzigen Zeitpunkt nicht zu empfehlen. Die betreuenden Frauen- und Hausärzte sollten jedoch heute alle Schwangeren über die Möglichkeit der NIPT aufklären. Dem ärztlichen Beratungsgespräch kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu [9]. Insbesondere die jeweiligen Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen Methoden und ethische Überlegungen sollten dabei eine Rolle spielen. Die wichtigsten Punkte bei der Beratung für eine NIPT sind in Tabelle 2 und 3 und Abbildung 2 zusammengefasst. Die Frage nach einem generellen NIPT-Screening im Rahmen der gesetzlichen Schwangerenvorsorge wird national und international diskutiert. Da ein generelles Screening zu erheblichen Kosten führen würde, scheint ein zweizeitiges Screening auf Basis der Resultate des ETT kosteneffizienter. In der Schweiz sind es jedoch vor allem die Patientinnen mit einem niedrigen oder mittleren Risiko für fetale Aneuploidien, die eine NIPT durchführen lassen [6]. Das Bedürfnis nach einer höheren Sicherheit bei der Diagnostik einer Trisomie scheint somit unabhängig von der Risikokalkulation der häufigste Grund für die Durchführung der NIPT zu sein. Gemäss den Guidelines der ACOG, ISUOG und SGGG können die NIPT vor allem in folgenden Situationen erwogen werden [10]: Mütterliches Alter >35 Jahren Auffälliger ETT mit unauffälliger Sonografie Trisomie in einer vorherigen Schwangerschaft Balancierte Robertson sche Translokation der Eltern. Die NIPT wird nicht empfohlen bei einem auffälligen Ultraschallbefund wie beispielsweise einer deutlich erhöhten Nackentransparenz oder einer fetalen Anomalie, da etwa 30% der Chromosomenstörungen durch die NIPT nicht detektiert werden [11,12]. In diesem Fall wird eine invasive Diagnostik empfohlen. Zu bedenken ist dabei in diesem Hochrisikokollektiv auch die Verzögerung einer definitiven Diagnostik durch vorgeschaltete NIPT. Anders gestaltet sich die Beratung bei Eltern, die bei Vorliegen einer fetalen Anomalie, insbesondere bei einer Trisomie 21, die Schwangerschaft in jedem 4

4 HAUSARZT PRAXIS 2015; Vol. 10, Nr. 7 MEDIZIN AKTUELL Abb. 2: Entscheidungsbaum für die pränatale Beratung ETT niedriges Risiko (<1:300) hohes Risiko (>1:300) Ultraschall unauffällig NT > 95. Perzentile fetale Anomalien best. hereditäre familiäre Erkrankungen Risiko >1:50 im ETT Ultraschallkontrollen NIPT invasive Diagnostik NT = Nackentransparenz Fall fortführen möchten. Hier kann eine NIPT ein Instrument darstellen, um sich auf eine mögliche Erkrankung des Kindes einzustellen, ohne die Schwangerschaft zu gefährden. Ein Entscheidungsbaum, wie er in Abbildung 2 dargestellt ist, kann bei der Beratung einer schwangeren Patientin helfen. Zukunft der Pränataldiagnostik Eine Erweiterung des Spektrums an Chromosomenstörungen, welche mittels NIPT diagnostiziert werden können, ist aufgrund der raschen Entwicklung dieser Technologie zu erwarten. Schon jetzt werden strukturelle Chromosomenanomalien, insbesondere Mikrodeletionen, in das breite Angebot der Analysen aufgenommen. Eine Validierung für die jeweiligen Erkrankungen steht noch aus. Es ist denkbar, dass bei immer schnelleren und somit kostengünstigeren Analysen der NIPT die Serumbiochemie (beta-hcg und PAPP-A) überflüssig wird und der ETT als breite Screeningmethode für Aneuploidien abgelöst wird. Die Sonografie in der SSW mit der Nackenfaltenmessung und der frühen Organdiagnostik wird jedoch weiterhin essenzieller Bestandteil der Schwangerenvorsorge bleiben. Der rasante medizinische Fortschritt im Bereich der pränatalen Diagnostik bedingt eine differenzierte Beratung der Schwangeren. Mit einer Zuweisung an ein universitäres Perinatalzentrum zur Beratung über den aktuellen Stand der Möglichkeiten kann die Entscheidung im Sinne des Patientenempowerments gefördert werden. Dr. med. Flurina Saner Assistenzärztin Universitäts-Frauenklinik Basel Spitalstrasse 21, 4031 Basel Dr. med. Gwendolin Manegold-Brauer Oberärztin Abteilung Ultraschall in Gynäkologie und Geburtshilfe FMH Gynäkologie und Geburtshilfe DEGUM II Universitäts-Frauenklinik Basel Spitalstrasse 21, 4031 Basel Literatur: 1. Kagan KO, et al.: Screening for trisomies 21, 18 and 13 by maternal age, fetal nuchal translucency, fetal heart rate, free beta-hcg and pregnancy-associated plasma protein-a. Hum Reprod 2008; 23(9): Agathokleous M, et al.: Meta-analysis of second-trimester markers for trisomy 21. Ultrasound Obstet Gynecol 2013; 41(3): Tabor A, Alfirevic Z: Update on procedure-related risks for prenatal diagnosis techniques. Fetal Diagn Ther 2010; 27(1):

5 4. Lo, YM, et al.: Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum. Lancet 1997; 350(9076): Lapaire O, et al.: Georg Schmorl on trophoblasts in the maternal circulation. Placenta 2007; 28(1): Manegold-Brauer G, et al.: A new era in prenatal care: non-invasive prenatal testing in Switzerland. Swiss Med Wkly 2014; 144: w Song Y, et al.: Noninvasive prenatal testing of fetal aneuploidies by massively parallel sequencing in a prospective Chinese population. Prenat Diagn 2013; 33(7): Bianchi DW, Rava RP, Sehnert AJ: DNA sequencing versus standard prenatal aneuploidy screening. N Engl J Med 2014; 371(6): Han CS, Platt LD: Noninvasive prenatal testing: need for informed enthusiasm. Am J Obstet Gynecol 2014; 211(6): Committee Opinion No. 545: Noninvasive prenatal testing for fetal aneuploidy. Obstet Gynecol 2012; 120(6): Salomon LJ, et al.: ISUOG consensus statement on the impact of non-invasive prenatal testing (NIPT) on prenatal ultrasound practice. Ultrasound Obstet Gynecol 2014; 44(1): Manegold-Brauer G, et al.: Uptake of non-invasive prenatal testing (NIPT) and impact on invasive procedures in a tertiary referral center. Arch Gynecol Obstet

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