Pränatale genetische Diagnostik

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1 Pränatale genetische Diagnostik

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3 Vorgeburtliche Diagnostik Überblick der Testverfahren Die pränatale Diagnostik ermöglicht den Nachweis von genetisch bedingten Erkrankungen und Entwicklungsstörungen vor der Geburt. Erste Hinweise auf eine genetische Störung zeigen sich häufig in einem auffälligen Ultraschallbefund. Ultraschall und Untersuchungen an mütterlichem Blut Sonografische Untersuchungen am Fötus (z.b. die Nackentransparenzmessung) und biochemische Tests an mütterlichem Blut sind heute Standard. Eine Kombination der beiden Methoden wird beim Ersttrimester-Screening 1 angewandt. Ergibt sich das Bild einer Risikoschwangerschaft, ist eine invasive Entnahme von Zellen fetaler Herkunft mit anschliessender genetischer Analyse angezeigt. Mit neuen nicht-invasiven genetischen Untersuchungen durchgeführt an fetaler DNA aus dem Blut der Mutter können gute Voraussagen über das Vorliegen von Trisomien gemacht werden. Materialbedingt sind diesen Testverfahren aber Grenzen gesetzt 2. Invasive Diagnostik Erst mit den Untersuchungen, die nach einer Chorionbiopsie ab der 11. Schwangerschaftswoche oder nach einer Fruchtwasserpunktion ab der 15. Schwangerschaftswoche erfolgen, können genetische Störungen mit Sicherheit diagnostiziert oder zahlreiche Syndrome und Erkrankungen ausgeschlossen werden. Im Folgenden informieren wir Sie über die Techniken, das Vorgehen sowie die diagnostischen Möglichkeiten unserer Laboranalysen an Chorionzotten und Fruchtwasserzellen. 1 Risikoberechnung für die Trisomien 21, 18 und 13 mittels biochemischen Messungen (freies β-hcg, PAPP-A), Ultraschall (z.b. Nackentransparenzmessung) und der Einbeziehung des mütterlichen Alters. 2 Untersucht werden bei dieser Analytik fragmentierte und zellfreie fetale DNA, die während der Schwangerschaft in geringen Mengen im Blut der Mutter vorkommt. Sie stammt aus der extraembryonalen Trophoblastenschicht der Chorionzotten.

4 Unsere Methoden 1. Chromosomenanalyse Nach wie vor ist die konventionelle Chromosomenanalyse die am häufigsten eingesetzte Methode in der pränatalen genetischen Diagnostik. Die Basis dieser Analyse ist die Zellkultur. Die benötigte Zellkulturdauer hängt vom Ausgangsmaterial ab. Zellen aus dem Fruchtwasser brauchen für das Wachstum mehr Zeit als Zellen aus teilungsaktiven Chorionzotten. Während der Zellteilungsphase werden die Chromosomen sichtbar. Unter dem Lichtmikroskop können sie ausgezählt und fotografiert werden. Für die Analyse der Struktur werden die Chromosomen in einem Karyogramm paarweise nach ihrer Grösse angeordnet. Männliches Karyogramm (Karyotyp 46,XY) Weibliches Karyogramm (Karyotyp 46,XX)

5 Analyse an Chorionzotten Bereits sehr früh in der Embryogenese werden Zellen zur Bildung des Chorions, dem fetalen Teil der Plazenta, bestimmt. In der Chorionzotte bilden diese Zellen die äussere Trophoblastenschicht, während die innere Schicht, das Mesenchym, mesodermalen Ursprungs ist. Aus der Chorionzotte können die Chromosomen nach einem Tag untersucht werden. Diese Erstanalyse am teilungsaktiven Trophoblasten bietet bereits ein sehr sicheres Ergebnis über den Chromosomenzustand beim Kind. Die Bestätigung sowie ein Ausschluss von seltenen kleinen Veränderungen erfolgt dann Tage später an der Mesenchymschicht. T M Querschnitt Chorionzotte: Äussere Schicht (rosa gefärbt): T=Trophoblast > Erstresultat Innere Schicht: M=Mesenchym > Zweitresultat Analyse an Fruchtwasserzellen Die Zellen im Fruchtwasser stammen von abgeschilferten Zellen der Haut, des Mundbereiches und des Urogenitaltraktes des Kindes. Nur ein geringer Anteil dieser Zellen ist vital. In der Fruchtwasseruntersuchung müssen die noch vitalen Zellen zur Teilung angeregt und vor der Chromosomenanalyse mehrere Tage kultiviert werden. Zur Überbrückung der Wartezeit können mit einem Fruchtwasser-Schnelltest 1 vorab die häufigsten numerischen Chromosomenstörungen, wie z.b. die Trisomie 21, ausgeschlossen werden. 1 Fruchtwasser-Schnelltest mittels PCR (Polymerase Chain Reaction) oder FISH (Fluoreszenz In Situ Hybridisierung) auf die Trisomien 21, 18, 13 & numerische Störungen der Geschlechtschromosomen X und Y.

6 2. Array CGH Die konventionelle Chromosomenanalyse kann heute mit der Array CGH (Comparative Genomic Hybridization) ergänzt werden. Auch hier werden wie beim konventionellen Verfahren in einem einzigen Analyseschritt alle Chromosomen das gesamte Genom untersucht, jedoch mit einer hundertfach höheren Auflösung. Mit der Array CGH werden auch sehr kleine Chromosomenveränderungen erkannt. Beispiele sind die sogenannten Mikrodeletionen, die Krankheitsbilder wie das 22q11.2 (DiGeorge)-, das 1p36- oder das Wolf- Hirschhorn-Syndrom verursachen. Im Analyseverlauf wird DNA aus den fetalen Zellen isoliert, mit einem Farbstoff markiert und zusammen mit einer andersfarbig markierten Referenz-DNA mit Sonden auf einem Microchip hybridisiert. Zusätzliche oder fehlende fetale DNA führt zu einer Farbverschiebung der normalen Mischfarbe. Array CGH: Ausschnitt des Microchips nach der Hybridisierung

7 Ein Scanner liest die Farbsignale, die mit spezieller Software den entsprechenden Chromosomenregionen zugeordnet werden. Ist eine Chromosomenregion verdoppelt (Duplikation) oder verloren gegangen (Deletion), weichen die Signalpunkte in die eine oder andere Richtung von der Normalachse ab. Auf diese Weise wird das gesamte Genom detailliert dargestellt, was auch als molekulare Karyotypisierung bezeichnet wird. Array CGH: Mikrodeletion, die zum 22q11.2 (DiGeorge)-Syndrom führt Von besonderer Bedeutung ist die Array CGH Methode, wenn ein auffälliger Ultraschallbefund vorliegt, die konventionelle Chromosomenanalyse oder der Schnelltest aber normale Resultate ergaben. In unserem Labor wird diese Analytik zudem routinemässig für ein Screening auf wiederholt auftretende Mikrodeletionen eingesetzt. Die Methode hat allerdings auch Grenzen. So können z.b. balanzierte Chromosomenveränderungen, welche die konventionelle Chromosomenanalyse detektiert, nicht erkannt werden. Die sichersten Testergebnisse resultieren also aus dem kombinierten Einsatz von konventionellen und molekulargenetischen Methoden.

8 3. Molekulare Genetik Weder mit Array CGH noch der konventionellen Chromosomenanalyse können kleinste Veränderungen in einem Gen (z.b. Punktmutationen) erkannt werden. Hier kommt die molekulare Diagnostik zum Zug. Mit ihrer Hilfe können krankheitsverursachende Mutationen ausgeschlossen oder nachgewiesen werden. In der Pränataldiagnostik kommt diese Analyse in der Regel nur dann in Frage, wenn familiär ein schweres, diagnostizierbares Erbleiden vorliegt oder der Ultraschallbefund auf einen spezifischen Gendefekt hinweist. Einige wenige Erbleiden sind in unserer Bevölkerung jedoch so häufig, dass es sinnvoll sein kann, diese auch ohne familiäres Vorkommen vorgeburtlich beim Kind auszuschliessen. Bekannte Beispiele dafür sind die Cystische Fibrose (CF) oder das Fragile X Syndrom. DNA-Sequenz Für die molekulare Diagnostik wird DNA aus den Zellen isoliert. Mit PCR-Verfahren werden bestimmte Abschnitte davon vervielfacht. Danach werden die Sequenz oder die Länge der amplifizierten Fragmente bestimmt, wodurch Mutationen in einem Gen erkannt werden. Molekulargenetische Screeninguntersuchungen (z.b. CF) erfolgen nur auf ausdrücklichen Wunsch der Schwangeren und nach entsprechender Information durch den behandelnden Arzt. Bei familiären Erbleiden ist den Eltern eine genetische Beratung vor der Schwangerschaft zu empfehlen.

9 Indikationen Kassenpflicht Bei folgenden Indikationen übernimmt die Krankenkasse die Kosten einer pränatalen genetischen Diagnose als Pflichtleistung: Pränatale Untersuchung Alter der Mutter ( 35 Jahre) Ultraschallbefund Erhöhte Risikowerte nach Ersttrimester-Screening oder anderen nichtinvasiven Analysen Familiäre Vorgeschichte mit Neuralrohrdefekt, Chromosomenstörung oder Spontanaborten Trägerschaft einer balanzierten Chromosomenveränderung (z.b. Translokation) Familiäre Belastung mit einer bekannten bereits charakterisierten genetischen Erkrankung Array CGH Hinweis auf ein Mikrodeletions/-duplikations-Syndrom, z.b. aufgrund mehrerer auffälligen Ultraschall-Markern Auffälliger Befund nach konventioneller Chromosomenanalyse (z.b. Markerchromosom, de-novo-translokation)

10 Analyseverlauf Basis: Chorionzotten Routineanalyse Chromosomenanalyse (Karyotyp) an Zellen des Trophoblasten: 1 bis 2 Arbeitstage Mikrodeletionsscreening + Bestätigung des Karyotyps an Zellen des Mesenchyms 1 : bis ca. 10 Arbeitstage Spezialanalysen: Array CGH 2 : bis ca. 10 Arbeitstage Molekulargenetik: bis ca. 10 Arbeitstage Beispielresultate der Routineanalysen an Chorionzotten Chromosomen aus einer Trophoblastenzelle (Karyotyp 46,XX) In einem Teil der Mesenchymzellen zusätzlich vorliegendes Isochromosom des kurzen Arms des Chromosoms 8 1 Analyse basiert auf der Array CGH Methode. Die Liste der Mikrodeletionen ist auf unserer Webseite publiziert. 2 Für die Interpretation von allfälligen unklaren kleinen Chromosomenveränderungen (Kopienzahlvarianten = CNVs) wird Blut der Eltern benötigt.

11 Analyseverlauf Basis: Fruchtwasser Routineanalyse Chromsomenanalyse (Karyotyp) + α-fetoprotein im Fruchtwasser: 9-14 Arbeitstage Spezialanalysen: Mikrodeletionsscreening + Bestätigung des Karyotyps 1 : bis ca. 10 Arbeitstage Schnelltest/Ausschluss der häufigsten Chromosomen- Aberrationen 2 : PCR oder FISH: 1-2 Arbeitstage Array CGH 3 : bis ca. 10 Arbeitstage Molekulargenetik: bis ca. 10 Arbeitstage Beispielresultate von Spezialanalysen an Fruchtwasserzellen Zellkern mit Signalen der Chromsomen X (grün), Y (rot), 18 (blau) Chromosomen hybridisiert mit der Sonde für das ganze Chromosom 9 (rot) 1 Analyse basiert auf der Array CGH Methode. Die Liste der Mikrodeletionen ist auf unserer Webseite publiziert. 2 Trisomien 21, 18, 13 & numerische Störungen der Geschlechtschromosomen X und Y. 3 Für die Interpretation von allfälligen unklaren kleinen Chromosomenveränderungen (Kopienzahlvarianten = CNVs) wird Blut der Eltern benötigt.

12 Hinweise und Einschränkungen Methoden/Material Die unten aufgeführten Situationen sind selten. Dennoch ist es wichtig, dass die schwangere Frau und ihr Partner bei der Durchführung der entsprechenden genetischen Untersuchungen davon Kenntnis haben. Chromosomenanalysen: Ein auffälliger Chromosomenbefund (z.b. Translokation) kann die Untersuchung der Eltern erforderlich machen. Array CGH: Die hochauflösende genomweite Array CGH - Analyse kann Befunde zutage bringen, die in der pränatalen Situation auch nach Mituntersuchung der Eltern medizinisch schwierig zu beurteilen sind. Die Ergebnisse können auch auf nicht bekannte bereits familiär vorliegende, spät eintretende Erkrankungen hinweisen. Chorionzottenbiopsien: Bei der Analyse an Chorionzotten können Chromosomenstörungen entdeckt werden, welche auf die Plazenta beschränkt sind und beim Kind nicht vorliegen. Die Begrenzung der Störung zeigt sich in einer Diskrepanz zwischen Erst-und Zweitresultat bzw. einem Mosaikbefund. Unter Umständen ist zur Überprüfung der Ergebnisse eine Fruchtwasseruntersuchung notwendig.

13 Genetische Beratung Fragen zur Pränataldiagnostik Technische Entwicklungen eröffnen auch in der Pränataldiagnostik neue Möglichkeiten. Dennoch können genetische Defekte, welche die Gesundheit schwerwiegend beeinträchtigen, nie vollständig ausgeschlossen werden. In der genetischen Beratungsstelle erhält die Patientin von einem Facharzt für medizinische Genetik kompetente Auskunft zu genetischen Fragen und zu Diagnosemöglichkeiten sowie eine persönliche Begleitung bei Problemen im Zusammenhang mit genetischen Erkrankungen.

14 Über uns Labor Genetica AG Das Privatlabor Genetica in Zürich ist ein unabhängiges, auf Humangenetik spezialisiertes Diagnostiklabor mit einer langjährigen und ausgewiesenen Erfahrung in der Pränataldiagnostik. Das Labor ist akkreditiert und die Dienstleistungen entsprechen den neuesten wissenschaftlichen Standards und den höchsten Qualitätsansprüchen. Kontakt Genetica AG Humangenetisches Labor und genetische Beratungsstelle Weinbergstrasse Zürich T F [email protected] Öffnungszeiten Labor Montag bis Freitag von 8.00 bis Uhr Genetica AG

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16 Genetica AG Humangenetisches Labor und genetische Beratungsstelle Weinbergstrasse Zürich T F [email protected]