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Verbesserung der pränatalen Tests
Viele schwangere Frauen lassen ihre ungeborenen Kinder auf genetische Anomalien wie das Down-Syndrom untersuchen. Standardtests können jedoch nicht alle Probleme erkennen, und viele äußerst schwerwiegende Erkrankungen bleiben bis zur Geburt unentdeckt. In einer neuen Studie haben Forscher des Baylor College of Medicine in Houston DNA-Chips verwendet, um ungeborene Babys auf mehr als 270 genetische Syndrome zu testen. Sie fanden heraus, dass dieses Verfahren eine detailliertere und genauere Ansicht des genetischen Profils des Fötus lieferte als der heute übliche Ansatz.
Farbkodierung: Microarrays wie das obige werden verwendet, um auf Chromosomenanomalien zu testen. Jeder Spot repräsentiert ein anderes DNA-Segment. Wenn der Fötus eine zusätzliche Kopie eines bestimmten DNA-Segments hat, ist der entsprechende Punkt rot. Fehlt dem Fötus ein DNA-Segment, erscheint der Punkt grün. Die Farbe Gelb zeigt an, dass der Fötus die richtige Anzahl von Kopien des DNA-Segments hat.
Das normalerweise für die pränatale Diagnose verwendete Verfahren ist die Karyotypisierung, bei der die Gesamtgröße und Form der Chromosomen untersucht werden, um Probleme zu identifizieren. Oder Wai Cheung , Direktor des Cytogenetics Laboratory von Baylor und einer der Leiter der neuen Studie, sagt, die neue Forschung zeige, dass DNA-Chips viel kleinere Chromosomenanomalien zuverlässig erkennen können, als es die Karyotypisierung zulässt. Und obwohl diese Anomalien von geringer Größe sein können, können sie große Auswirkungen haben. Viele der Krankheiten, auf die wir [in dieser Studie] getestet haben, verursachen geistige Verzögerungen und Probleme mit der körperlichen Entwicklung, sagte Cheung. Angelman-Syndrom , kann beispielsweise zu erheblichen Entwicklungsproblemen und Krampfanfällen führen.
Arthur Beaudet , der die Studie mit Cheung leitete und Vorsitzender der Baylor-Abteilung für Molekular- und Humangenetik ist, sagt, dass einige Eltern eine frühzeitige Diagnose wünschen, damit sie entscheiden können, ob sie eine Schwangerschaft abbrechen möchten oder nicht. Andere wollen einfach nur die Informationen, um auf die besonderen Bedürfnisse ihres Kindes vorzubereiten.
Der in der Studie verwendete DNA-Chip führt einen als Array Comparative Genomic Hybridization (aCGH) bekannten Prozess durch, bei dem nach einer abnormalen Anzahl von Kopien bestimmter DNA-Segmente gesucht wird. Normalerweise hat der Mensch zwei Kopien von jedem Segment. Zusätzliche oder fehlende Kopien können zu ernsthaften medizinischen Problemen führen. Jeder DNA-Chip enthält Hunderte von einzelsträngigen DNA-Segmenten, die jeweils an einer bestimmten Stelle in ein Stück Glas eingebettet sind. Die Forscher fügen dann einzelsträngige, fötale DNA-Abschnitte hinzu, die normalerweise aus dem Fruchtwasser stammen. Diese Stränge sind rot markiert. Dem Chip werden auch einzelsträngige DNA-Referenzsegmente hinzugefügt, die als Kontrollgruppe fungieren und grün markiert sind. Sobald die Fötus- und Kontrollstränge mit der eingebetteten DNA verbunden sind, wird die Anordnung der Farben auf dem Chip abgebildet und von einem Computer analysiert.
Grundsätzlich haben wir die Farbsignalintensität gemessen, sagte Cheung. Wenn der Fötus eine zusätzliche Kopie eines bestimmten DNA-Segments hat, erscheint der Fleck auf dem Chip, der diesem DNA-Segment entspricht, eher rot als grün. Fehlt dem Fötus ein DNA-Segment, erscheint der entsprechende Fleck auf dem Chip eher grün als rot. Und wenn der Fötus die richtige Anzahl von Kopien des DNA-Segments hat, sollte der Fleck gelb erscheinen.
Beaudet sagt, dass aCGH bereits mit großem Erfolg in der Pädiatrie eingesetzt wird, jedoch erst vor kurzem für die pränatale Diagnostik untersucht wurde. Obwohl die Stichprobe der Baylor-Studie klein war – nur 300 Fälle –, sagen die Forscher, dass sie die bisher größte ihrer Art ist. In der Studie, veröffentlicht in der aktuellen Ausgabe von Pränataldiagnostik identifizierten die Forscher sieben Fälle, in denen die aCGH-Ergebnisse neue Informationen über das Krankheitsrisiko lieferten, darunter zwei Fälle, die ansonsten übersehen worden wären.
Im Allgemeinen ist es eine großartige Studie, sagte DR. David Chitayat , Leiter des Programms für pränatale Diagnostik und medizinische Genetik am Mount Sinai Hospital in Toronto, Kanada. Aber wir müssen es ausbauen.
Die meisten Patienten, die an der Studie teilnahmen, suchten die Tests aufgrund des fortgeschrittenen Alters der Mutter auf. Chitayat sagt, er würde gerne Ergebnisse für ein breiteres Spektrum von Patienten sehen. Chitayat war nicht an der Baylor-Studie beteiligt, arbeitet jedoch an einem anderen Forschungsprojekt mit aCGH für die pränatale Diagnose und hofft, die Ergebnisse bald veröffentlichen zu können.
Wie bei jeder pränatalen Diagnostik bringt aCGH eine Vielzahl von Fragen mit sich, wie viel Information zu viel ist.
Der Nachteil von aCGH besteht darin, dass Sie diese Kopienzahlvarianten aufgreifen, die möglicherweise klinische Bedeutung haben oder nicht, und im schlimmsten Fall können [die Auswirkungen] unbekannt sein, sagt Diana Bianchi , Professor für Pädiatrie, Geburtshilfe und Gynäkologie an der Tufts University School of Medicine und Chefredakteur von Pränatale Diagnostik . Zu wissen, dass ein ungeborenes Kind genetische Anomalien hat, aber nicht zu wissen, wie sich diese auf die Entwicklung des Kindes auswirken könnten, könnte viele Eltern verängstigen und verwirren, sagt Bianchi.
Der Preis ist ein weiterer Faktor, der die Verwendung von aCGH behindern könnte. Beaudet sagt, dass ein Array derzeit 1.600 US-Dollar kostet. Das ist weit mehr als ein Karyotyp, der zwischen 500 und 700 Dollar kostet. (Die in der Studie berichteten Tests wurden gegen Gebühr durchgeführt.) Beaudet glaubt jedoch, dass der Preis eines Arrays erheblich sinken könnte, wenn das Volumen der durchgeführten Tests steigt.
Derzeit erfordern Karyotypisierung und aCGH auch invasive Verfahren – entweder die Entnahme von Fruchtwasser oder das Einbringen in Plazentagewebe – um Proben für Tests zu entnehmen, und es kann zu einer Fehlgeburt kommen. Der nächste große Durchbruch wäre, eine mütterliche Blutprobe oder einen mütterlichen Pap-Abstrich [testen] zu können, sagt Beaudet, damit das Baby nicht gefährdet wird. Mehrere Forschungsteams arbeiten derzeit an Techniken zur Isolierung von fetalen Zellen, die im Blutkreislauf einer schwangeren Frau herumschwimmen.