Нельзя недооценивать важность определения генетического статуса плода во время беременности. Во-первых, диагноз дает семье подготовиться к возможным медицинским проблемам в будущем и, возможно, предотвратить развитие некоторых осложнений. Во-вторых, в случае тяжелых генетических нарушений он позволяет семье принять решение относительно пролонгирования беременности.

Недавние открытия в области современных молекулярных технологий значительно повысили возможность диагностики генетических патологий плода во время беременности (см. рисунок).

Цель настоящей статьи — обзор методов, используемых в настоящее время.

Многие генетические синдромы вызваны:

1) серьезными хромосомными аберрациями,

2) микроделециями и микродупликациями,

3) моногенными мутациями (Менделевское наследование).

Менделевские нарушения включают синдромы, вызванные моногенными мутациями, которые могут передаваться по Х-сцепленному, аутосомно-доминантному или аутосомно-рецессивному типу наследования. Другие типы генетических аномалий, таких как мультифакториальные (вызванные как рядом изменений во множестве генов, так и воздействием факторов окружающей среды), митохондриальные (вызванные мутациями митохондриального генома) или импринтинг-связанные нарушения (вызванные аномалиями метилирования по разным генетическим причинам), в данной статье не рассматриваются.

Серьезные хромосомные аберрации. Этот тип генетических аномалий может быть выявлен при кариотипировании плода. С этой целью производится биопсия ворсин хориона между 11—13-й неделями беременности или амниоцентез, начиная с 16-й недели. Каждый отдельный участок хромосомы содержит большое число различных генов. Это значит, что даже малейшая хромосомная аберрация может привести к изменению функционирования множества генов и, следовательно, к тяжелым клиническим проявлениям. Регулярный анализ кариотипа выявляет нестабильность приблизительно 5—10 мегабаз, в то время как в высокоустойчивом кариотипе определяется нестабильность около 3 мегабаз. Для сравнения, размер генома человека — почти 3000 мегабаз.

Скрининг на анеуплоидию плода в I триместре беременности. Эффективный скрининг на трисомию по 21-й хромосоме и некоторых других видов анеуплоидий может быть выполнен в I триместре беременности. Скрининг, включающий определение толщины воротниковой зоны (ВЗ) плода, концентрации свободного β-чХГ сыворотки матери и РАРР-А, может выявить около 90% случаев трисомии 21-й хромосомы и других основных анеуплоидий с частотой ложноположительных результатов, равной 5%. Дополнительными параметрами, которые можно определить с целью повышения частоты выявления аномалий, являются оценка толщины носовой кости и кровотока в венозном протоке, печеночной артерии и в трикуспидальном клапане. Проведение биохимического скрининга на 9—10-й неделе и ультразвуковое сканирование на 12-й неделе могут еще больше повысить частоту выявления анеуплоидий плода [9].

При беременностях двойней скрининг на хромосомные аномалии включает вычисление риска с учетом сочетания возраста матери и толщины ВЗ плода [8]. Частота выявления хромосомных аномалий может быть также повышена дополнительным проведением биохимического анализа крови матери. При дихориальной двойне в I триместре уровни свободного β-чХГ сыворотки матери и РАРР-А приблизительно в 2 раза выше, чем при одноплодной беременности, однако при монохориальной двойне уровни этих гормонов ниже, чем при дихориальной [12].

Скрининг на анеуплоидию плода во II триместре беременности. Частота выявления некоторых анеуплоидий плода во II триместре равна 30% при учете только возраста матери, 60—65% — с учетом сочетания возраста матери и уровня альфа-фетопротеина и β-чХГ, 65—70% — с дополнительным исследованием уровня свободного эстриола и 70—75% — с дополнительным определением уровня ингибина А, при этом частота ложноположительных результатов равна 5% [5]. Если измеряется уровень общего чХГ, а не свободного, то частота выявления снижается на 5%.

Важно подчеркнуть, что только лишь возраст матери является недостаточным критерием для пренатального скрининга на анеуплоидию, и он не должен использоваться как основание для рекомендации инвазивного тестирования при том, что можно провести биохимическое исследование.

Ультразвуковое исследование плода и хромосомные анеуплоидии. Наличие «слабых маркеров» при УЗИ плода повышает риск присутствия анеуплоидии плода, однако они не являются определяющими. Индивидуальные слабые маркеры различаются в зависимости от связи с плодовой анеуплоидией. Выявление нескольких слабых маркеров повышает значимость их обнаружения в сравнении с выявлением тех же маркеров по отдельности [7, 17]. Фетальные сонографические маркеры, связанные с повышенным риском анеуплоидии плода (а также нехромосомных нарушений), включают утолщение ВЗ, эхогенный кишечник, легкую степень вентрикуломегалии, эхогенные внутрисердечные очаги и кисты сплетений хориона. Дополнительные маркеры, такие как одна пупочная артерия, пиелэктазия и расширенная большая цистерна, связаны с повышенным риском нехромосомных нарушений, если обнаруживаются по отдельности [16].

В заключение для точной оценки генетического риска плода необходимо уметь объединять и анализировать все известные факторы прежде, чем пациент даст информированное согласие на проведение инвазивных диагностических процедур.

Скрининг на анеуплоидию плода в крови матери. Недавно было доказано, что определение синдрома Дауна плода путем секвенирования циркулирующей, свободной от клеток, ДНК плода в материнской плазме является надежным тестом с высокой чувствительностью и специфичностью [4, 11]. Однако для определения трисомии по 13-й и 18-й хромосомам требуется соответствующий биоинформатический анализ последовательности генов из-за различного содержания чХГ.

Риск повторного рождения больного ребенка в паре, которая уже имеет ребенка с серьезной хромосомной аберрацией, зависит от конкретного вида аномалии, однако в большинстве случаев он очень мал, за исключением тех семей, где один из родителей является носителем стойкой хромосомной перестройки.

Микроделеции и микродупликации. При этом виде генетических аномалий хромосома приобретает и теряет менее 3 мегабаз (Мб). Кариотипирование не может выявить такие тонкие повторы и потери менее 3 Мб. Решение этой проблемы стало возможным с появлением FISH-анализа. Эта технология основана на гибридизации специфичных геномных зондов с участком хромосомы. Если определенный участок генома отсутствует, то флюоресцентный сигнал будет отсутствовать. FISH-анализ используется для определения синдромов, вызванных микроделециями и микродупликациями, при подозрении на какое-либо заболевание, например, синдром Ди-Джорда или Виллиамса.

Когда нет возможности заподозрить какой-либо диагноз, выявление изменения числа малых геномных копий может быть достигнуто при помощи сравнительной геномной гибридизации (СГГ). СГГ-исследование — недавно разработанная технология, основанная на гибридизации двух образцов ДНК (одна — от пациента, другая — контроль), маркированных разными флюоресцентными красками с микроматрицей определенных фрагментов ДНК, фиксированных на предметном стекле. Таким образом, при помощи СГГ-исследования недавно было выявлено и охарактеризовано множество новых синдромов, вызванных микроделециями и микродупликациями. Используемое в настоящее время СГГ-исследование всего генома позволяет выявить изменение числа копий в 100—200 кб, а новое поколение СГГ-исследования олигонуклеотидов имеет разрешение в 30 кб. У 16% пациентов с умственной отсталостью, дисморфическими чертами и/или врожденными пороками развития можно выявить микроделеции или микродупликации [13].

Риск повторного рождения больного потомства в случае наличия в семье больного с синдромом, вызванным микроделецией или микродупликацией, обычно мал, однако в редких случаях стойких семейных субтеломеразных транслокаций или инсерций он может достигать 50% [10].

Моногенные заболевания. Мутации в одном гене могут быть выявлены при помощи анализа специфических мутаций или параллельным секвенированием большого числа генов с использованием новой технологии, называемой «секвенирование следующего поколения». Это дает нам возможность в одном исследовании определить последовательность всех кодирующих генов за несколько недель за 2000$. Также возможно секвенирование целого генома, однако цена на это исследование будет значительно выше, чем цена за секвенирование только тех частей генома, которые кодируют белки.

Почему нам так важно знать тип наследования и точную генетическую основу заболевания? В тех случаях, когда у ребенка есть Менделевское генетическое заболевание, тип наследования определяет риск повторного рождения больного потомства у родителей. Например, если заболевание было унаследовано по аутосомно-рецессивному типу, то оба родителя здоровы, но каждый является носителем мутации в одной из двух копий одного и того же гена, что приводит к развитию специфического заболевания. У такой пары риск рождения больного ребенка равен 25% при каждой беременности, в то время как этот же риск при беременности у здорового потомства очень низок — менее 1%. Однако при Х-сцепленном типе наследования риск повторного рождения больного ребенка у здоровых женщин в семье может достигать 25%. Поэтому умение различать типы наследования позволяет точно оценить репродуктивные риски здоровых членов семьи. Необходимо помнить, что множество синдромов вызвано мутациями нескольких генов (иногда сотнями генов, например, умственная неполноценность) с различными паттернами наследования. Иногда уже после того, как мы проконсультируем семью относительно определенного типа наследования, появляется новая информация о дополнительных паттернах наследования, меняя, таким образом, показатели риска повторного рождения больного ребенка. Например, считалось, что синдром Корнелии Де Ланге передается по аутосомно-доминантному типу и всегда появляется спорадично из-за новых мутаций у больных, однако недавно был открыт ген, вызывающий развитие Х-сцепленной формы заболевания, что привело к высокому риску повторного рождения больного ребенка у членов семьи, пораженных этим заболеванием. Вопрос повторного консультирования семей, которые обращались к специалистам раньше, с целью обсуждения с ними этой новой информации о возможном повышенном риске повторного рождения больного потомства имеет очень большое значение.

Генетическое консультирование и ПГД

Предлагать проведение пренатальной диагностики тем членам семьи, которые находятся в группе риска, возможно только после выявления определенного хромосомного или молекулярного дефекта, который явился причиной генетического заболевания у больного члена семьи. С тех пор, как появились методы цитогенетической или молекулярной диагностики, пренатальная диагностика стала выполняться с использованием специфичных диагностических исследований ворсин хориона или амниоцитов. ПГД проводится при ЭКО в виде генетического исследования эмбриона в целях выявления генетической аномалии. В матку переносятся только здоровые эмбрионы, что таким образом позволяет избежать необходимости прерывания беременности из-за тяжелого заболевания плода.

Если так и не удается выявить молекулярный дефект у больного члена семьи, пренатальная или преимплантационная диагностика невозможны. Вариантами для данной пары являются аборт, донорство спермы или ооцитов, в зависимости от типа наследования (донорство ооцитов в случае Х-сцепленного или митохондриального типа; донорство спермы или ооцитов — в случае аутосомно-рецессивного типа наследования) или селекция пола плода в случае Х-сцепленного заболевания в семье. Селекция пола плода может быть выполнена с целью предупреждения повторного рождения больного мальчика, определение пола плода в материнской крови в настоящее время доступно уже с 7-й недели беременности [6]. Все эти репродуктивные варианты должны быть обсуждены с будущими родителями во время генетической консультации.

Профилактика возникновения Менделевских заболеваний в общей популяции

Только малое число генетических заболеваний можно успешно лечить. Поэтому очень важно выявлять пары, которые находятся в группе риска рождения генетически больного ребенка. На уровне популяции возможен скрининг носителей мутаций в рамках крупномасштабной программы по профилактике генетических заболеваний, которая успешно проводится в определенных популяциях с высокой частотой носителей специфичных генных заболеваний [1]. Однако этот подход применим только в определенных ситуациях, когда родоначальник мутации является причиной высокой частоты случаев заболевания в отдельной группе населения. В некоторых странах скрининг на синдром ломкой Х-хромосомы и спинальной мышечной атрофии в общей популяции стал стандартом [14, 15].

Доступность секвенирования следующего поколения позволит проводить превентивный генетический скрининг даже в тех популяциях, в которых не удалось выявить родоначальника мутации [2]. Этот подход должен повысить возможность предупреждения рождения детей, страдающих тяжелыми генетическими заболеваниями, у которых нет эффективного лечения.

С развитием новых технологий появляется множество вопросов: будет ли в будущем применяться секвенирование следующего поколения всего генома в программе превентивного генетического скрининга родителей? Будет ли использоваться этот метод в диагностике всех Менделевских заболеваний плода в образцах амниотической жидкости? В ДНК плода, полученных отдельно от крови матери? Что мы будем делать с нежеланной информацией, полученной при помощи этих технологий, такой как предрасположенность к раку, сахарному диабету или психическим нарушениям? Наша задача заключается в активном обсуждении этих вопросов с целью определения этических норм в отношении новых геномных технологий.