NGS – секвенирование следующего поколения

Метод PGD NGS (доимплантационная диагностика на основе платформы секвенирования следующего поколения) использует самые современные техники секвенирования человеческого генома (непосредственной расшифровки генетической информации) для обследования эмбрионов и открывает новые диагностические возможности.

Метод применяется в рамках экстракорпорального оплодотворения и позволяет получить комплексную информацию о ДНК эмбриона в отношении болезней или генетических мутаций. Это дает врачам необычайный шанс помочь тем парам, которые подвергаются повышенному риску возникновения генетических аномалий у плода. Это первое решение такого рода во всем мире.

До сих пор в случае наличия соответствующих показаний возможно было проведение доимплантационной диагностики PGD с применением техники FISH или микроматрицы (aCGH). Обе техники являются эффективными, однако у них имеются свои ограничения.

Доимплантационная диагностика с секвенированием следующего поколения PGS-NGS 360™:

  • Возможность исследования всех 24 хромосом одновременно с недостижимой ранее точностью – на уровне 99,999% (Q50 по Phred Quality Score)!
  • Возможности исследований в направлении различных моногенных заболеваний известной генетической этиологии!
  • Достоверный результат
    В исследовании PGS-NGS 360º™ каждому образцу присваивается дополнительный молекулярный код, что исключает возможность какой-либо ошибки с момента получения материала от эмбриона. Дополнительно на достоверность анализа влияет непосредственное соединение расшифровки ДНК с получаемой информацией. Благодаря чипам в технологии полупроводников свет частицы ДНК находит непосредственное отображение в электронном сигнале.

  • Безопасность эмбриона – снижение количество биопсий для диагностики
    Как правило достаточно одной биопсии эмбриона, чтобы получить достоверный результат. В прежних методах случалось, что биопсию и анализ приходилось повторять.

  • Возможность объединения исследования хромосом и моногенных заболеваний в одном анализе!
    До настоящего времени не было возможности сочетать исследование хромосомных анеуплоидий и моногенных заболеваний. Сегодня, благодаря NGS это возможно, достаточно одной биопсии эмбриона.

  • Метод NGS признан референтным для всех других техник
    О секвенировании ДНК говорится как о референтном методе (эталоне для других методов), главным образом, ввиду непосредственного характера расшифровки генетического материала. Остальные методы (FISH и микроматрицы) используют индикаторы и свет как маркеры изменений и косвенно исследуют генетический материал. По этой причине в настоящее время наблюдается отказ от этих методов в пользу применения NGS.

  • Более низкая стоимость анализа
    Специальная конструкция аппарата PGM обеспечивает возможность значительно сократить издержки исследования по сравнению с прежними методами. Благодаря этому мы увеличиваем доступность доимплантационной диагностики PGD для Пациентов.

Основным преимуществом новой технологии PGS-NGS 360™ INVICTA является необычайная чувствительность и точность применяемого метода.

Методология анализа подбирается в соответствии с потребностями данного пациента.

Диагностика PGD/ PGS-NGS находит применение в рамках процедуры ЭКО. Сначала женщина проходит этап гормональной стимуляции, а из ее яичников, стимулируемых к более интенсивному функционированию, получают материал, из которого развиваются яйцеклетки (так называемая процедура забора яйцеклеток). После получения, в эмбриологической лаборатории клетки соответственно подготавливаются и оплодотворяются спермой, сданной партнером пациентки. Из них развиваются эмбрионы. Спустя 5 дней в стадии бластоцисты из эмбрионов получают материал для анализа. Он попадает в Лабораторию молекулярной биологии INVICTA, где подготавливается и анализируется в специальном устройстве. Пациентке вводятся исключительно эмбрионы лишенные генетических аномалий, благодаря чему пара получает более высокие шансы обзавестись здоровым ребенком, у которого не будет синдромов, являющихся следствием нарушений количества хромосом или мутации отдельных генов.

В INVICTA возможно получение материала из 5-6 дневных эмбрионов в стадии бластоцисты – в этом случае выполняется анализ клеток трофоэктодермы. Как одна из немногих клиник в мире, мы даем пациентам такую возможность.

INVICTA располагает собственной Лабораторией молекулярной биологии, поэтому нет необходимости отправки полученного из эмбрионов материала в другой центр, осуществляющий анализы. Это значительно сокращает время ожидания результата и увеличивает эффективность всей процедуры. В случае получения материала из эмбрионов в стадии бластоцисты и исследования анеуплоидий, может оказаться необходимым замораживание эмбрионов.

Да. В настоящее время INVICTA является единственной клиникой в мире, стандартно выполняющей такие анализы.

Много зависит от индивидуальной ситуации пациентов – в 99% случаев анализ позволяет определить, здоров ли эмбрион или имеет генетическую отягощенность. Шансы на рождение здорового ребенка зависят от количества здоровых эмбрионов, состояния здоровья и возраста пациентки, а также протекания беременности. Диагностика PGD является единственным решением, позволяющим обнаружить аномалии ДНК на таком раннем этапе развития. Введение пациентке здорового эмбриона повышает эффективность самой программы ЭКО.

Стандартное исследование включает все 24 хромосомы (22 хромосомы и 2 хромосомы пола – X и Y) и проводится с точки зрения анеуплоидий (нарушений количества хромосом), которые в большинстве своем приводят к смерти эмбриона. Остальные вызывают серьезные генетические пороки, такие как синдромы Дауна, Тернера, Эдвардса, Патау или Клайнфельтера. Метод также используется для анализа с точки зрения мутаций в отдельных генах. Сначала диагностику проходят будущие родители, чтобы определить, каков риск в их случае. Пара, у которой диагностируются опасные для плода мутации, направляется на специально предназначенную для них согласно результатам диагностику PGD.

В случае пар из группы риска, которые решатся на диагностику PGD, всегда рекомендуется проведение пренатальной диагностики во время беременности. Стоит помнить о том, что такие анализы позволяют исключить у плода не только генетические аномалии, но и пороки развития, не зависящие от ДНК.

До сих пор в диагностике PGD использовали главным образом два метода – FISH (технология, использующая флуоресцентную микроскопию и применяющаяся для анализа больших генетических пороков) и микроматрицы (так называемые aCGH, использующиеся для анализа хромосом). Новейшим методом анализов является секвенирование ДНК следующего поколения (NGS).

  • PGS-NGS – это необычайно чувствительный метод. Анализ включает несколько сотен тысяч расшифровок на каждую хромосому. Такие методы, как aCGH (микроматрицы) позволяли изучить только несколько десятков пунктов на хромосоме и требовали знания конечной секвенции, поэтому они давали значительно меньше информации. Сейчас исследование одного фрагмента ДНК может выполняться несколько сотен раз, позволяя провести широкий анализ, дающий необычайно достоверный и точный результат.
  • Секвенирование ДНК является методом так называемой непосредственной расшифровки генетической информации. Поэтому он является референтным методом для всех остальных методик. Другими словами, любой другой метод должен быть подтвержден секвенированием. Секвенирование следующего поколения еще больше углубляет эту разницу и во всем мире становится недосягаемым образцом в исследованиях огромного количества ДНК одновременно.
  • О секвенировании ДНК следующего поколения (NGS) говорится как о референтном методе (эталоне для других методов), главным образом, ввиду его непосредственного характера. Все остальные методы (FISH и микроматрицы) используют индикаторы и свет как маркеры изменений. При этом необходимо пользоваться сложной оптикой, которая бывает аварийной и не всегда дает достоверный результат. По этой причине в настоящее время наблюдается отказ от этих методов в пользу применения NGS.
  • В исследовании числа хромосом каждая подсчитывается несколько десятков тысяч раз, что дает несравненную достоверность и точность PGS-NGS; какая-либо неточность в отдельном измерении не будет влиять на результат исследования, как это имеет место в технике aCGH, где каждая хромосома подсчитывается самое большее до двадцати раз. NGS также не имеет конкуренции в исследовании наших генов. Каждый из них расшифровывается несколько сотен раз, сводя к минимуму риск ошибочной расшифровки. По сравнению с остальными техниками, при которых информация считывается от 2 до нескольких раз.
  • Дополнительно на достоверность анализа влияет непосредственное соединение расшифровки ДНК с получаемой информацией. Благодаря чипам в технологии полупроводников свет частицы ДНК находит непосредственное отображение в электронном сигнале, который интерпретируется однозначно. Иначе дело обстоит в косвенных техниках, где прочтение информации не исходит непосредственно из ДНК, а только из световых явлений и их регистрации. Это очевидно создает дополнительный источник ошибки и снижает достоверность исследования.
  • В исследовании PGS-NGS каждому образцу присваивается дополнительный молекулярный код, что исключает возможность какой-либо ошибки с момента получения материала от эмбриона. Подготовка образца к анализу осуществляется без переноса его за пределы пробирки, в которую он был помещен при получении. В случае других техник исследуемый образец не отличается от других, поэтому ошибка человека играет более серьезную роль, особенно когда при значительном количестве этапов анализы выполняются на образцах с большим количеством манипуляций.
  • NGS в технологии полупроводников позволяет прочитать полную непрерывную запись ДНК, а не отдельные, сильно отдаленные друг от друга места, как это имеет место в технологии микроматрицы. Мы можем сравнить это с известной игрой в «соедините точки», где вместо того, чтобы увидеть целую картинку, мы получали какое-то очертание в соответствии с идеей отгадывающего, как соединить точки. NGS предоставляет нам фотографию в высоком разрешении, тогда как микроматрицы – листок бумаги с точками.
  • Есть возможность выполнения комплексного исследования замороженных эмбрионов, без предварительного изучения проблемы генетической природы. Если пара уже реализовала программу ЭКО, а о своей генетической отягощенности узнала после ее окончания, она может попросить выполнить анализ клеток эмбрионов, депонированных в банке. Благодаря этому женщине не придется вновь проходить через этап стимуляции, а весь процесс будет намного дешевле.
  • Выполнение анализов ДНК будущих родителей рекомендуется еще до того, как пара начнет пытаться зачать ребенка. Как женщина, так и мужчина – несмотря на хорошее состояние здоровья – могут быть носителями генетической мутации. Новый метод позволяет установить, какие из этих аномалий могут влиять на риск возникновения порока у ребенка данных двух человек. На основании этих сведений, если угроза заболевания у плода высока, пара может принять решение выполнить оплодотворение ЭКО с доимплантационной диагностикой и исключить тем самым риск. Для некоторых людей это единственный шанс иметь здоровое потомство.

Да, доимплантационная диагностика (перед перенесением эмбриона) выполняется только в рамках процедуры ЭКО – материал для анализа получают во время биопсии эмбриона, еще до беременности женщины.

Перед принятием решения о проведении доимплантационной диагностики PGD необходима консультация с врачом-гинекологом или генетиком. Специалист подтвердит, имеются ли для данной пары показания для выполнения таких исследований.

Нет, для доимплантационных исследований отбираются только эмбрионы соответствующей морфологии. Они должны быть хорошего качества, чтобы полученный материал был пригоден для диагностики и чтобы остальные клетки могли развиваться дальше. Слабого качества эмбрионы не квалифицируются на биопсию и далее для анализа PGD. Это также соответствует рекомендациям Европейского общества репродуктивной медицины и эмбриологии ESHRE.

Стоит помнить о том, что на диагностику PGD пары квалифицируются по конкретным поводам. К показаниям относятся, в том числе, носительство генетических заболеваний, возраст будущих родителей, привычные выкидыши или неправильный кариотип партнера/партнерши. Иногда генетическая ошибка настолько нарушает развитие оплодотворенного яичка, что происходит доклиническое (бессимптомное) прекращение беременности или клинический выкидыш. Любая женщина несет риск того, что в результате оплодотворения в ее матке разовьется эмбрион или плод, отягощенный большим хромосомным пороком. У пар с проблемой привычных выкидышей – даже если известна их причина – PGS-NGS повысит шанс на получение правильной беременности и рождение здорового ребенка.

Каждый эмбрион обладает уникальным кодом ДНК, каждый отличается от другого. Исследование PGD в случае существенного риска появления генетического порока у плода должно проводиться у всех эмбрионов (то есть также в очередных циклах в рамках ЭКО). Только в этом случае есть возможность выявить потенциальные пороки.

Даже теоретически такая возможность очень ограничена, поскольку касается исключительно тех генов, которые вносят родители, а не всего спектра вариантов данной физической характеристики. Кроме того, PGD в Польше не выполняется для того, чтобы ребенок выглядел определенным способом или имел определенный пол. Анализ направлен исключительно на диагностику эмбриона с точки зрения генетической отягощенности, которая может привести к развитию генетических болезней. Оно проводится по конкретным медицинским показаниям, а не по чьей-либо прихоти.