Fetale Zellen im mütterlichen Blut

:: Nicht-invasive Untersuchungsmethoden ::

Sie greifen (bis auf eine Blutabnahme) nicht in den Körper der Patientin ein. Dazu gehören:

  • Ultraschalluntersuchung
  • Biochemische Parameter (z.B. Triple-Test)
  • Nackenfaltenmessung im Rahmen des Ersttrimester-Screenings

Erst-Trimester-Screening:

  • Ultraschall, PAPP-A, HCG (im Serum der Mutter)
  • Nackentranzparenzmessung
  • 11.-13. Schwangerschaftswoche (SSW)

Das Erkennen eines Down-Syndroms liegt bei 86-90%

Seit der Einführung des Ersttrimesterscreenings ist die Zahl der invasiven Eingriffe deutlich zurückgegangen.

Index

:: Nicht-invasive Methoden
:: Invasive Methoden
:: Fetale Zellen im mütterlichen Blut
:: PraenaTest®
:: Eine neue Methode
:: Testergebnisse
:: Quellenangabe

:: Invasive Untersuchungsmethoden

Eine definitive Diagnose können diese nicht-invasiven Methoden bisher nicht liefern. Jeder Verdacht auf eine Chromosomenstörung muss mit einer invasiven Methode bestätigt werden. Sie bedeuten einen Eingriff in den Körper der Schwangeren. Dazu gehören:

  • Chorionzottenbiopsie (CVS)
  • Amniozentese (AC)
  • Fetalblutentnahme (FBS)

Indikationen für invasive Diagnostik

  • Auffälliges Ersttrimesterscreening
  • Altersindikation
  • Ultraschallauffälligkeiten beim Kind
  • Genetisch bedingte familiäre Grunderkrankungen (monogen vererbte Erkrankungen)
  • Familiäre Chromosomentranslokationen

Das Verfahren erlaubt es, Zellen des ungeborenen Kindes zu gewinnen, an denen eine Chromosomenanalyse durchgeführt wird. Bei der zytogenetischen Untersuchung werden Anzahl und Struktur der Chromosomen untersucht und so eine definitive Diagnose über das Vorliegen oder den Ausschluss einer Aberration gestellt. Das Risiko, durch einen solchen invasiven Eingriff das Kind zu verlieren, wird mit ca. 0,2–1 % angegeben.

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:: Fetale Zellen im mütterlichen Blut

Entsprechend gross ist das Interesse an neuen Methoden, die es erlauben sollen, Befunde über das Kind zu gewinnen, ohne die Schwangerschaft zu stören. Die viel versprechendste ergibt sich aus einer einfachen Blutentnahme der werdenden Mutter.

Im Blut der Schwangeren kreisen nicht nur vereinzelte Zellen des Feten (etwa eine Zelle unter 10 Millionen ist fetaler Herkunft). Im Blutplasma der Mutter findet man auch frei schwimmende Stücke der kindlichen Erbsubstanz, der DNA. Ab etwa der neunten Schwangerschaftswoche besteht rund ein Zehntel der ungebundenen DNA im Blutplasma aus Erbgutfragmenten des Fötus oder der genetisch identischen Plazenta. Es sind zum Teil auch Reste aus abgestorbenen Zellen des Kindes, die im Kreislauf der Mutter zirkulieren. Dabei handelt es sich um Trophoblasten, die durch Apoptose oder Nekrose-Prozesse freigesetzt wurden.

Gelingt es, eine solche Zelle oder ein solches Stück zu gewinnen, dann lässt es sich mit der Technik der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) tausendfach vermehren. Oder die fetalen Zellen aus dem Blut der Mutter werden isoliert und einzelne der Chromosomen mit fluoreszierenden Markern (FISH-Analyse) sichtbar gemacht. 

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:: PraenaTest®

Der PraenaTest® bietet als neue nicht-invasive Methode die Möglichkeit, mit hoher Sicherheit die häufigste Form der Trisomie 21, die sogenannte „freie Trisomie 21“, beim Ungeborenen zu bestimmen. Es wird dazu lediglich 20 ml Blut aus einer Vene der Schwangeren entnommen.

Die Untersuchungsmethode basiert auf der Analyse zellfreier DNA (cell-free DNA, cfDNA). Dieses Erbmaterial, das nicht von Zellen umschlossen ist, liegt in Bruchstücken vor und zirkuliert im mütterlichen Blut. Es enthält neben mütterlicher DNA zu ca. 2-40% fetales Erbmaterial (cell-free fetal DNA, cffDNA).

Die Lebendauer der einzelnen Fragmente beträgt unter 2 Stunden. Innerhalb weniger Stunden nach der Geburt ist keine solche cffDNA mehr im Blut der Mutter nachweisbar. Mit dem nicht-invasiven PraenaTest® wird festgestellt, ob die Menge an kindlichem Erbmaterial für das Chromosom 21 erhöht ist, um eine Trisomie 21 beim Ungeborenen bestimmen zu können.

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:: Eine neue Methode

Der Nachweis

Der Nachweis erfolgt durch Next Generation sequencing (NGS). In den letzten Jahren wurden innovative Verfahren der Hochdurchsatz-Sequenzierung entwickelt, die unter dem Begriff „Next Generation Sequencing“, NGS,  zusammengefasst werden. Diese neuen Technologie-Plattformen beruhen auf der Idee der massiven parallelen Sequenzierung von Millionen DNA-Fragmenten in einem einzigen Sequenzierlauf. Aufgrund der gesteigerten Sequenzierleistung ist es nun erstmals möglich, die genetischen Grundlagen vieler Krankheitsbilder, insbesondere solcher mit ausgeprägter genetischer Heterogenität, umfassend zu analysieren.

Hierzu sequenziert man alle Gene (Genpanels), die der jeweiligen Krankheit zugrunde liegen, nachdem man diese Abschnitte aus dem Gesamt-Genom angereichert hat (Sequence Capture). Die Sequenzierung von DNA ist also das Auslesen der „Buchstaben” der DNA.

Die Methodik

1. Blutabnahme: 20 ml venöses Blut der Schwangeren

2. Plasmagewinnung: Isolierung des mütterlichen Blutplasmas

3. Extraktion zellfreier DNA: Die cfDNA wird aufgereinigt

4. Erstellung einer genomischer Bibliothek/Amplifizierung/Quantifizierung: Das gewonnene Erbmaterial liegt in kleinsten Mengen vor. Um es analysieren zu können, wird es in einer genomischen Bibliothek angelegt und vervielfältigt.

5. Sequence Capture: Genomische DNA wird zunächst fragmentiert und mit speziellen Adaptoren versehen. Verwendet werden reversible Terminator-Nukleotiden, die mit jeweils einem von vier unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markiert sind. Nach dem Aufbringen der Ausgangsprobe in Spuren einer Flusszelle (Flow Cell) werden die genomischen DNA-Moleküle in Clustern klonal amplifiziert, um die Signale für die Datenauswertung zu verstärken. Die gewünschten Genbereiche werden daher mittels Hybridisierung auf NimbleGen- Arrays gezielt angereichert.

6. Sequenzierung: Die angereicherten DNA-Fragmente werden schließlich auf einem Genome Sequencer FLX-System (Roche) im Hochdurchsatz sequenziert. In der Sequenzierreaktion wird pro Zyklus ein Nukleotid je Molekül eingebaut und das Fluoreszenzsignal aufgenommen. Die Abfolge der Farben wird schließlich für jede Koordinate direkt in genomische Sequenzen übersetzt.

7. Datenanalyse und z-score Berechnung/Auswertung über die PraenaTest®-Software

Methode NGS

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:: Testergebnisse

Ein negatives Testergebnis bedeutet, dass das Vorliegen einer Trisomie 21 beim ungeborenen Kind mit hoher Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Die Genauigkeit (Sensitivität) des PraenaTests®  liegt bei mindestens 95%, das entspricht einer Falsch-Negativ-Rate von 5%.

Ein positives Testergebnis bedeutet, dass das ungeborene Kind mit sehr hoher Sicherheit eine Trisomie 21 trägt. Danach wird der Patientin unbedingt empfohlen, eine humangenetische Beratung anzunehmen und das Ergebnis des PraenaTest® durch eine invasive Untersuchung (Amniozentese) diagnostisch abzuklären.  Die Spezifität des PraenaTests® liegt bei 99,5%, d.h. dies entspricht einer Falsch-Positiv-Rate von 0,5%.

Grenzen der Untersuchung

Derzeit kann lediglich eine freie Trisomie 21 bestimmt werden. Untersuchungsmethoden des mütterlichen Blutes auf Trisomie 13 und 18 sollen in naher Zukunft folgen.

Alle anderen Chromosomenstörungen, wie strukturelle Aberrationen oder von den Eltern vererbte Unbalanzen, können durch den PraenaTest® nicht erfasst werden. Auch seltene Formen einer Trisomie 21 können nicht sicher nachgewiesen werden können, zum Beispiel wenn nur Teile des Chromosoms 21 in dreifacher Kopienzahl vorliegen.

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:: Quellenangabe

Internetquellen:

:: PraenaTest® ::
:: Next Generation Sequencing ::
:: Fetale Zellen im mütterlichen Blut ::