Какова частота хромосомного мозаицизма в бластоцистах человека и может ли биопсия трофэктодермы(ТЭ) точно предсказать хромосомное строение внутренней клеточной массы(ВКМ)?
Неудачи имплантации, самопроизвольный выкидыш и врожденные дефекты у людей связаны с хромосомным дисбалансом. У молодых женщин 10-20% эмбрионов аномалия эмбрионов возникает в результате мейотической ошибки в яйцеклетке. Доля таких эмбрионов резко увеличивается с возрастом матери. Кроме того, первые клетки после делений в раннем эмбриональном периоде очень подвержены ошибкам митотической сегрегации хромосом, которые не зависят от возраста матери. Митотические ошибки приводят к наличию 2 (или более) различных цитогенетических популяций клеток в эмбрионе, определяемых как хромосомный мозаицизм. Мозаичные эмбрионы могут состоять из смеси нормальных и аномальных клеток, но также и из клеток с различными отклонениями. Лежащие в основе механизмы сегрегации хромосом у предимплантационных эмбрионов человека до конца не изучены, но пока, по-видимому, являются многофакторными.
Изначальное применение PGT-A (Harper et al., 1995; Munné et al., 1994) в попытке идентифицировать хромосомно нормальные эмбрионы на стадии 8 клеток показали, что хромосомный мозаицизм поражал до 91% этих эмбрионов. При этом в ходе анализа РКИ по хромосомному мозаицизму выявил уменьшение мутаций по мере достижения эмбрионами стадии бластоцисты(Santos et al., 2010). Однако, цитогенетический анализ 5-10 клеток ТЭ после биопсии все еще выявляет хромосомный мозаицизм в бластоцистах (Fragouli et al, 2019), при этом все еще остается открытым вопрос соответствия полученных результатом биопсии ТЭ с генетическим составом ВКМ, т.к диагноз, основанный только на образце ТЭ, может не отражать весь эмбрион и, в частности, ВКМ, которая сформирует плод.
В недавних исследованиях были проанализированы многочисленные биопсии эмбрионов, включая ВКМ эмбрионов, пожертвованных для исследований, которые выявили хромосомый мозаицизм в 14-80%, кроме того, те же исследования показали, что коэффициент соответствия между хромосомным содержанием ВКМ и ТЭ варьировался от 18% до 86%. Но, поскольку этот тип исследований мозаицизма основывается на эмбрионах, пожертвованных для исследования, были изучены только небольшие когорты эмбрионов. Более того, в предыдущих исследованиях в основном использовались эмбрионы, которые были отобраны на основе аномального результата PGT-A, что приводит к существенному искажению отбора.
Несмотря на недостаточные знания об истинной частоте мозаицизма и показателях соответствия между цитогенетическим строением ТЭ и ВКМ, PGT-A предлагается все большему числу пациентов по всему миру. Для определения точности PGT-A важно уточнить, в какой степени цитогенетический анализ одного образца ТЭ является репрезентативным для ВКМ. В этом исследовании изучались бластоцисты хорошего качества, полученные из криоконсервированных эмбрионов в Erasmus MC, университетский медицинский центр, Роттердам, пожертвованных для исследования, которые не были предварительно цитогенетически протестированы. Были проведены биопсии ТЭ и ВКМ, хромосомное строение было определено с помощью NGS
Хромосомный мозаицизм наблюдался (определяемый как наличие цитогенетически различных клеток в одной или обеих эмбриональных линиях) у 59% проанализированных эмбрионов.
В исследовании показатели соответствия варьировались от 50% до 86% и со строгой цитогенетической точки зрения, результаты биопсии ТЭ показали низкий уровень соответствия с результатами ВКМ, однако, когда результаты биопсии были классифицированы как высоко- или низкомозаичные, было замечено, что 86% эмбрионов с высокой мозаичностью или аномальной биопсией ТЭ также имели высокую мозаичность или аномальную ВКМ. Кроме того, 88% эмбрионов с нормальной или низкомозаичной ТЭ были с цитогенетически нормальной или низкомозаичной ВКМ.
Текущие результаты подтверждают недавние клинические исследования, классифицировавшие перенесенные эмбрионы с низкой или высокой мозаичностью на основе биопсии ТЭ (Spinella et al., 2018; Viotti et al., 2021b). Они заметили, что эмбрионы с биопсией ТЭ с высокой мозаичностью имели более низкие показатели имплантации и живорождения, чем эмбрионы с биопсией ТЭ с низкой мозаичностью или нормальной ТЭ. Эмбрионы с низкой мозаичностью ТЭ имели клинические результаты, сопоставимые с таковыми у нормальных эмбрионов (Spinella et al., 2018). Аналогичные наблюдения были сделаны в двойном слепом исследовании, в котором также были перенесены эмбрионы с диагнозом низкой мозаичности (Сapalbo et al., 2021). В совокупности эти исследования собирают доказательства того, что перенос эмбриона с низким уровнем мозаицизма при биопсии ТЭ может привести к рождению здорового ребенка в 36-42% случаев (Сapalbo et al., 2021; Spinella et al., 2018; Viotti et al., 2021a).
Ранее утверждалось, что мозаицизм в биопсиях ТЭ является результатом технических артефактов NGS, поэтому мозаицизм не следует учитывать при диагностике PGT-A. Однако исследования, проведенные в течение последних 30 лет с использованием множества различных цитогенетических методов, твердо установили, что мозаицизм является распространенным биологическим явлением. Исследования показывают наличие небольшого количества аномалий в большинстве бластоцист человека. На более поздних стадиях развития, в ворсинках хориона первого триместра, может наблюдаться генерализованный или ограниченный мозаицизм только в 1-2% беременностей. Появляется все больше свидетельств того, что снижение мозаичности во время эмбрионального развития является результатом избирательного элиминации анеуплоидных клеток и/или вытеснения их нормальными клетками, как недавно предположили исследования, проведенные на эмбрионах мышей (Bolton et al., 2016; Singla et al., 2020; Zhou et al., 2019). В соответствии с этой идеей, бластоцисты человека, которые были диагностированы как мозаичные с помощью PGT-A, имели как более высокие уровни клеточной пролиферации, так и апоптоза по сравнению с нормальными эмбрионами (Victor et al., 2019), более того, наблюдения за мозаичными эмбрионами человека, культивируемыми in vitro, показывают, что доля анеуплоидных клеток уменьшается после длительного культивирования на этапах периимплантации(Popovic et al, 2019; Santos et al, 2010).
Для дальнейшей оценки результатов имплантации мозаичных эмбрионов в недавнем исследовании было проведено цитогенетическое наблюдение после переноса мозаичных эмбрионов. В результате чего не было подтверждено наличия хромосомного мозаицизма у плода или ребенка. Однако эти исследования были в основном ограничены слюной новорожденного и несколькими образцами амниотической жидкости, в то время как ткани, представляющие наибольший интерес (ворсины хориона первого триместра и/или плацента), не исследовались.
Ограничения исследования:
• небольшой размер выборки
• возможное загрязнение образца ВКМ клетками ТЭ или бесклеточной ДНК из бластоцеля
• остается неизвестным, применимы ли полученные результаты также к свежим эмбрионам, поскольку все эмбрионы были заморожены-разморожены и хранились в течение длительного времени.
Текущие результаты показывают, что хромосомный мозаицизм все еще распространен на стадии бластоцисты, отрицательно влияющий на уровень цитогенетической согласованности между ТЭ и ВКМ. Однако, несмотря на это, было обнаружено, что почти во всех случаях биопсия с высокой мозаичностью или аномалией ТЭ точно предсказывала, что ВКМ также будет с высокой мозаичностью или аномалией, кроме того, эмбрионы с нормальной или низкомозаичной биопсией ТЭ в основном содержали нормальную или низкомозаичную ВКМ. Таким образом, полученные данные подтверждают мнение о том, что диагностика мозаичных эмбрионов после PGT-A на основе NGS и проведение различия между высокой и низкой мозаичностью, является клинически значимой (Viotti et al., 2021a).
Поскольку влияние аномальных клеток на развитие эмбриона человека все еще исследуется, интерпретация результатов PGT-A по-прежнему требует осторожности. пациенты, направляющиеся на PGT-A, должны быть проинформированы о технических и биологических ограничениях, а в случае обнаружения мозаичности - о неопределенных клинических исходах после переноса мозаичных эмбрионов. В таких случаях может быть предложена пренатальная диагностика или, по крайней мере, НИПТ.
