El diagnóstico genético preimplantacional (DGP) es el diagnóstico de enfermedades genéticas en un embrión humano antes de la implantación en la mucosa uterina, es decir, antes del embarazo. Por lo general, para el análisis, se realiza una biopsia de un blastómero en un embrión en la etapa de trituración (4-10 blastómeros). Con el transporte materno de una patología genética, es posible una biopsia de los cuerpos polares 1 y 2 del óvulo antes de la fertilización. En los últimos años, ha habido una tendencia hacia una transición a una biopsia del trofectodermo (la capa externa de células) en la etapa de blastocisto (el quinto día del desarrollo del embrión) [1] . El diagnóstico genético preimplantacional se plantea como una alternativa al diagnóstico prenatal . Su principal ventaja es que al usarlo no se produce una interrupción selectiva del embarazo, y la probabilidad de tener un hijo sin una enfermedad genética diagnosticada es bastante alta. Por lo tanto, el PGD es un procedimiento adicional a las tecnologías de reproducción asistida y requiere fertilización in vitro (FIV) . ( Tabla de contenido en inglés )
La idea del diagnóstico genético preimplantacional apareció incluso antes del nacimiento del primer niño FIV. En 1967 se publicó un artículo de R. Edwards ( RG Edwards ) y R. Gardner ( RL Gardner ) sobre la biopsia de embriones de conejo para determinar el sexo antes de la implantación, en el que los autores predecían la aparición de tecnologías similares en humanos [2] . Sin embargo, el diagnóstico genético preimplantacional en humanos solo fue posible a principios de los años 90, cuando se alcanzó un nivel tecnológico suficiente de fertilización in vitro y se desarrolló la reacción en cadena de la polimerasa , que permite el análisis de ADN en células individuales.
En 1989, se realizó el primer intento exitoso de determinar el sexo utilizando el análisis PCR de un blastómero tomado de un embrión en la etapa de escisión (6-8 blastómeros) [3] . El primer parto exitoso después de un procedimiento similar en parejas con riesgo de enfermedad recesiva ligada al cromosoma X tuvo lugar en 1990 [4] .
En 1990 se diagnosticó una enfermedad monogénica antes de la fecundación, la técnica incluía análisis PCR de los cuerpos polares del óvulo [5] .
El primer nacimiento de un niño después del diagnóstico por PCR preimplantacional de una enfermedad monogénica ( fibrosis quística ) tuvo lugar en 1992 [6] .
Posteriormente, para determinar el sexo del embrión, así como las anomalías cromosómicas, se empezó a utilizar el método de hibridación fluorescente in situ (FISH). Desde 2012, el método FISH para la detección de anomalías cromosómicas ha sido reemplazado gradualmente por la hibridación genómica comparativa. El método PCR sigue siendo indispensable para el diagnóstico de enfermedades monogénicas.
El diagnóstico genético preimplantacional (DGP) está indicado en parejas portadoras de un reordenamiento cromosómico o enfermedad monogénica. Ejemplos de enfermedades monogénicas son la fibrosis quística , la enfermedad de Tay-Sachs , la anemia de células falciformes , la hemofilia A, la miodistrofia de Duchenne y muchas otras.
Además, el DGP se realiza en parejas con mayor riesgo de anomalías congénitas en los hijos, que no se asocia a la portación de mutaciones diagnosticadas. Tales casos incluyen parejas donde la edad de la madre es mayor de 35 años; cuando la edad del padre es mayor de 39 años; si el padre tiene trastornos graves de la espermatogénesis; en parejas con aborto espontáneo habitual; en parejas con repetidos intentos fallidos de FIV.
En el caso de un riesgo aumentado indeterminado de tener un hijo con anomalías congénitas, se realiza un DGP de nueve cromosomas, que se asocian con las enfermedades congénitas más comunes. Estos son el cromosoma 13 ( síndrome de Patau ), el cromosoma 15 ( síndrome de Prader-Willi ), el cromosoma 16, el cromosoma 17, el cromosoma 18 ( síndrome de Edwards ), el cromosoma 21 ( síndrome de Down ), el cromosoma 22 ( síndrome de la pupila de gato ), así como el sexo . cromosomas X e Y (diversas anomalías numéricas, incluido el síndrome de Shereshevsky-Turner y el síndrome de Klinefelter ).
El DGP se realiza en algunos casos, no relacionados con una posible patología genética del feto, la finalidad de dicho diagnóstico es el nacimiento de un niño con determinadas características genéticas. Tales casos incluyen, por ejemplo, PGD, llevado a cabo para prevenir el conflicto Rhesus .
Hay casos en los que el PGD se realiza en una o más células tomadas de una biopsia de embriones preimplantados para probar la compatibilidad con los antígenos leucocitarios humanos (HLA). El objetivo del procedimiento es iniciar un embarazo en el que el feto sea compatible con HLA con un hermano afectado que necesite un trasplante de células madre hematopoyéticas. [7] [8] Un ejemplo de ello es el caso cuando un donante compatible con HLA nació utilizando PGD para la terapia celular de la anemia de Fanconi en un probando [9] . En este caso se excluyó la anemia de Fanconi y se seleccionó el tipo de histocompatibilidad requerido . En Rusia se describió el caso clínico de una niña de 6,9 años con insuficiencia medular, para cuyo tratamiento nació un donante sano HLA idéntico. El tratamiento fue exitoso para el receptor e indoloro para el donante. [diez]
El diagnóstico previo a la implantación solo es posible dentro del ciclo de tratamiento de FIV .
A diferencia de la FIV convencional, en la que se añade una gran cantidad de espermatozoides al óvulo, antes del diagnóstico preimplantacional, la fecundación se realiza mediante inyección intraplasmática de espermatozoides ( ICSI ), es decir, se inyecta el semen en el óvulo “manualmente” mediante instrumentos microquirúrgicos. El procedimiento ICSI es necesario debido a que al recolectar cuerpos polares o blastómeros, existe el riesgo de que el material genético de un espermatozoide que no participó en la fertilización ingrese al análisis junto con la célula embrionaria.
La preparación para el ciclo de tratamiento y el ciclo de tratamiento de FIV con DGP en sí prácticamente no difiere del ciclo de tratamiento de FIV habitual:
Si un trastorno genético se hereda de una mujer, entonces se pueden seleccionar embriones "sanos" probando solo cuerpos polares, sin tocar el embrión mismo. También es posible probar solo blastómeros. O se puede realizar un estudio secuencial de cuerpos polares, luego blastómeros.
El esquema de PGD que se utilizará para cada caso específico se determina en consulta con un genetista o un consultor de PGD especialmente capacitado al planificar el PGD.
Durante la primera división de la meiosis, el ovocito de primer orden se divide, dando como resultado la formación del ovocito de segundo orden y un pequeño cuerpo de primera reducción (ambas células con un conjunto haploide de cromosomas). Durante la segunda división de la meiosis, como resultado de la división del ovocito de segundo orden, se forman un óvulo y un segundo cuerpo de reducción. El primer cuerpo de reducción a veces también se divide en dos células pequeñas idénticas. Como resultado de estas transformaciones del ovocito de primer orden, se forman un óvulo y tres cuerpos de reducción, donde tanto el óvulo como los cuerpos de reducción tienen un conjunto haploide de cromosomas. Por lo tanto, los cuerpos polares pueden examinarse para determinar si el óvulo ha heredado un defecto genético.Después de la fertilización de los óvulos por los espermatozoides en las condiciones del laboratorio embriológico, se desarrolla el embrión, las células se dividen. El tercer día, el embrión consta de 6-8 blastómeros. Y en el tercer día, se toma material biológico para la investigación genética, la llamada "biopsia de embrión", es decir, la extracción de un blastómero (y, a veces, también cuerpos polares) del embrión utilizando microherramientas especiales. El procedimiento no interfiere con el desarrollo posterior del embrión. Mientras se realiza el diagnóstico genético, los embriones continúan desarrollándose en un medio de cultivo adecuado hasta ser transferidos a la cavidad uterina al 5° día de desarrollo. En ese momento, el embrión debería haber alcanzado la etapa de blastocisto.
Antes de la transferencia, el embriólogo evalúa la estructura y forma de los embriones. Se compara el resultado del diagnóstico genético con la morfología de los embriones y se concluye qué embriones son recomendables para transferir al útero. Se seleccionan para la transferencia los embriones con las mejores características morfológicas sin alteraciones genéticas.
El análisis se realiza en muy poco tiempo. Para el análisis de blastómeros solo se dispone de 2 días, ya que el embrión no puede continuar su desarrollo fuera del cuerpo de la madre más allá del estadio de blastocisto (5º día después de la fecundación), por lo que el estudio debe realizarse en este breve tiempo.
Un enfoque alternativo es llevar a cabo PGD en un criociclo. En este caso, se realiza una biopsia al 5º día de desarrollo, e inmediatamente después de la misma, los embriones se someten a criopreservación . Al mes siguiente se realiza el diagnóstico genético y se transfieren al útero los embriones recomendados sin mutaciones durante el siguiente ciclo. La práctica de un ciclo desconectado tiene una serie de ventajas: menor riesgo de hiperestimulación , más material y tiempo para análisis, biopsia menos traumática para el embrión. La desventaja del criociclo es el mayor tiempo desde el inicio de la estimulación hasta la transferencia del embrión [1] .
La hibridación fluorescente in situ (FISH) es un método de análisis citogenético que se utiliza para identificar y localizar secuencias de ADN específicas en los cromosomas en metafase y en los núcleos en interfase . Este método utiliza sondas de ADN , que son una secuencia de nucleótidos de tamaño limitado que es complementaria a una región específica de ADN nuclear. La sonda lleva una "etiqueta", es decir, contiene nucleótidos asociados con un fluoróforo (una molécula capaz de fluorescencia). Después del procedimiento de hibridación , en el caso de la formación de una molécula de sonda de ADN híbrida y el ADN objetivo en la preparación citogenética en estudio, se puede observar el brillo de secuencias específicas de ADN en los cromosomas o en los núcleos usando un microscopio fluorescente .
La reacción en cadena de la polimerasa es un método basado en la copia selectiva múltiple de una determinada región del ADN utilizando enzimas en condiciones artificiales ( in vitro ). En este caso, solo se copia el área que cumple las condiciones especificadas, y solo si está presente en la muestra en estudio.
La capacidad de diagnosticar antes del embarazo es la principal ventaja del PGD. Tal diagnóstico minimiza el riesgo de que el desarrollo del feto tenga que ser interrumpido por razones genéticas. Además, en el ciclo FIV-PGD se suelen obtener varios embriones, lo que permite seleccionar un embrión sin alteración genética. Las desventajas del PGD son la necesidad de someterse a un ciclo de tratamiento de FIV y un costo bastante alto. Sin embargo, los beneficios del PGD y la experiencia en varias clínicas alrededor del mundo prueban la efectividad de esta tecnología. Hoy en día, el PGD brinda a los pacientes con una patología hereditaria una forma alternativa de reducir el riesgo de embarazo con un feto enfermo y el nacimiento de un niño con una enfermedad genética. Hay que tener en cuenta que el DGP no puede sustituir por completo al diagnóstico prenatal. Debido a la gravedad de la patología hereditaria, que se verifica durante el PGD y el diagnóstico prenatal, es necesario aplicar todos los métodos de investigación y diagnóstico de confirmación para excluir un defecto genético.
Kuliev, A., Rechitsky, S. y Simpson, JL (2020). Pruebas Genéticas Preimplantacionales Prácticas. Archivado el 12 de julio de 2020 en Wayback Machine Springer Nature. ISBN en línea 978-3-030-43157-0 Archivado el 12 de julio de 2020 en Wayback Machine .