Генетическое тестирование покажет происхождение анеуплоидии

Анеуплоидия в эмбрионе может быть результатом ошибок мейоза, в результате которых возникают анеуплоидные гаметы. После оплодотворения анеуплоидная яйцеклетка или сперматозоид передает свою ошибку всем потомкам. В этом случае хромосомная аномалия есть во всех клетках эмбриона. У таких эмбрионов снижена жизнеспособность, они реже имплантируются и чаще абортируются. Второй источник анеуплоидии — ошибки митоза уже после образования эмбриона. В таком случае эмбрион состоит как из эуплоидных, так и из анеуплоидных клеток (мозаицизм). Как он отражается на здоровье эмбриона, до конца не ясно.

Вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ) могут сопровождаться тестированием эмбрионов на анеуплоидию. Это увеличивает шансы на успешную имплантацию и рождение здорового ребенка. Биопсия отбирается на стадии бластоцисты (пятый или шестой день развития). Определяется число копий каждой хромосомы и ее отдельных участков. Если анеуплоидия есть во всех клетках эмбриона, ее обнаружение обычно не представляет трудностей, однако в случае мозаицизма могут быть осложнения. Обычно если определяется присутствие 1,2–1,8 хромосом, говорят о мозаичной моносомии, а в присутствии 2,2–2,8 хромосом — о мозаичной трисомии. Некоторые лаборатории выбирают другие показатели. Все это создает сложности в определении частоты встречаемости мозаицизма. Чтобы прояснить этот вопрос, исследователи из США разработали и валидировали метод, который позволяет определить происхождение анеуплоидии в бластоцисте.

Для определения родительского происхождения анеуплоидии сначала идентифицировали информативные родительские SNP, где один родитель — гомозигота по одной аллели, а второй — гомозигота по альтернативной аллели. В норме эмбрионы будут гетерозиготами в этих позициях. В случае трисомии распределение будет 2:1, и можно определить происхождение лишней аллели. При моносомии распределение будет уже 0:1 (потеря гетерозиготности).

Чтобы показать, что анеуплоидия является результатом ошибки митоза, тоже выявляются информативные SNP, где один родитель является гетерозиготой, а другой — гомозиготой. То есть существуют три копии одного аллеля и одна копия альтернативного («уникального») аллеля. Если трисомия произошла из-за ошибки митоза, то будет видно случайное распределение уникальной аллели. Если же ошибка была в мейозе, число уникальной аллели будет увеличено. В случае моносомии ошибку в митозе можно идентифицировать через число копий в присутствии гетерозиготности.

Чтобы валидировать новый подход, авторы сначала проанализировали набор положительных контролей. Для этого использовали данные биопсии эмбрионов с мужским кариотипом (n=279). Их единственная X-хромосома происходит от матери. Действительно, анализ верно предсказал материнское происхождение X-хромосомы в 100% случаев.

Во втором наборе были эмбрионы с несбалансированным кариотипом (n=68). В данном случае определяли происхождение хромосом у эмбрионов от пар со структурными перестройками. Анализ позволил верно предсказать материнское происхождение транслокации в 34 из 34 случаев и отцовское происхождение в 34 из 34 случаев.

В третьем случае брали множество биопсий эмбрионов (n=71) с анеуплоидией различного происхождения. В случае ошибок мейоза повторная биопсия должна показать такие же результаты по анеуплоидии, а в случае ошибок митоза результаты биопсий могут различаться. Анеуплоидию в результате ошибок мейоза (5 в отцовских гаметах и 59 в материнских) верно определили во всех 64 случаях. Однако анеуплоидию в результате ошибок митоза при повторной биопсии определили только в шести случаях из семи (86%). В четвертом валидационном наборе сравнили сходимость данных об анеуплоидии, полученных двумя различными способами.

В конце авторы проанализировали плоидность 2277 эмбрионов. Большая часть эмбрионов (71%) не содержала хромосомных аномалий, так что эмбрионы классифицировали как эуплоидные. В 27% эмбрионов была выявлена анеуплоидия, причиной которой были ошибки мейоза. И только 2% эмбрионов содержали аномалии, появившиеся в результате ошибок митоза, их классифицировали как мозаики.

Число ошибок мейоза нарастало с возрастом матери, при этом число ошибок митоза оставалось на постоянном уровне. Чаще всего анеуплоидия затрагивала хромосомы 15, 16, 21 и 22, а причиной чаще всего были ошибки мейоза у матери.

Как вырастить яйцеклетку из хвоста самца