Präimplantierte genetische Diagnostik (PGD)

Die Prä-Implantations-Diagnostik (PID) oder, wie sie im angloamerikanischen Raum bezeichnet wird, die Präimplantierte genetische Diagnostik (PGD), wurde ursprünglich als Alternative zur Pränatal-Diagnostik, welche entweder durch Amniozentese oder Chorionzottenbiopsie vorgenommen wird, entwickelt.

Die Pränataldiagnostik ist nur möglich, wenn die Schwangerschaft bereits etabliert ist, während die PID/PGD schon vor Eintritt einer Schwangerschaft am Embryo möglich ist.

Defekte, die man dabei entdeckt, können zur Zeit nicht korrigiert werden, aber Embryonen, die Träger dieser Defekte sind, sollen sich nicht weiterentwickeln können, sie werden daher nicht in die Gebärmutter transferiert.

Die PGD ist eine junge Technik, bei der die erheblichen theoretischen Risiken nicht genau evaluiert werden können. Daher ist die Frage ungeklärt und umstritten, ob Kinder, die nach einem solchen invasiven Eingriff (Biopsie) geboren werden, Schädigungen aufweisen, die sich auf den präimplantativen Eingriff zurückführen lassen.
Ausgeschlossen ist das jedenfalls nicht. Diese Tatsache hat ethische und juristische Implikationen.


Index

:: PID/PGD
:: Wann ist eine PGD sinnvoll?
:: PGD in der Praxis
:: Polkörper-Biopsie
:: Blastomerenbiopsie
:: Blastozystenbiopsie
:: Quellenangabe
:: weiterführende Artikel

 

:: Wann ist eine PGD sinnvoll?

Zunächst standen bei der Entwicklung der PGD geschlechtsgebundene Krankheiten im Vordergrund wie die Hämophilie oder Muskeldystrophie, die an das männliche Geschlecht gebunden sind, aber von der Frau übertragen werden.
Neben der Untersuchung auf monogene Erkrankungen wird die PGD inzwischen vornehmlich zur Feststellung chromosomaler Abweichungen (Aneuploidien) eingesetzt, seit ein Zusammenhang von Fehlgeburten und numerischen Chromosomenveränderungen erkannt wurde, die etwa für die Hälfte der Aborti verantwortlich sind.
Durch eine Überprüfung der Chromosomen soll das Problem der hohen Abortrate nach IVF gelöst werden, die durch das Einpflanzen von Eizellen mit Chromosomenaberrationen entstehen. Besonders Frauen im höherem Alter und mit wiederholten Aborti sollen am meisten von der PGD profitieren.

Mit zunehmendem Alter der Frau nimmt die Wahrscheinlichkeit schwanger zu werden ab. Viele IVF-Zentren weltweit berichten, dass die Implantationsrate bei Patientinnen mit einem Alter zwischen 35 und 42 Jahren um 30-50% niedriger liegt als bei Patientinnen zwischen 25 und 34 Jahren.
Die Abnahme der Implantationsrate bei Frauen fortgeschrittenen Alters liegt allerdings nicht an der mangelnden Fähigkeit der Gebärmutter, den Keim aufzunehmen, sondern in der schlechteren Qualität der zur Verfügung stehenden Eizellen.
Ein maßgebliches Qualitätsmerkmal ist die richtige chromosomale Ausstattung der Eizelle, d.h. ob während der Eizellreifung die Chromosomen richtig auf Eizelle und Polkörperchen verteilt wurden.
Chromosomenfehlverteilungen während der Eizellreifung sind häufig und nehmen mit zunehmendem Alter der Mutter zu.

Altersabhängig zeigen schon bis zu 50% der heranreifenden Eizellen genetische Defekte, viele dieser Eizellen können nicht befruchtet werden. Von den befruchteten Eizellen entwickeln sich ca. 50% bis zur Blastozyste, von diesen kann sich aber wieder nur ca. die Hälfte in der Gebärmutter einnisten. Von diesen frühen Schwangerschaften gehen nochmals ca. 30% zugrunde.

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:: Präimplantierte genetische Diagnostik in der Praxis

Die Frau wird stimuliert, eine Eizelle wird entnommen und untersucht. Dem Ergebnis folgt eine IVF oder ICSI.

Untersuchungsmethoden

Polkörper-Biopsie (PKB)

Es wird dazu einer oder beide Polkörper aus der Eizelle entfernt und mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) auf bestimmte genetische Defekte untersucht.

Cleavage stage biopsie

Die Biopsie mit Entnahme einzelner Zellen aus einem Embryo erfolgt nach der Befruchtung. Die entnommenen Zellen werden mittels PCR und FISH untersucht.

IVF (In-vitro-Fertilisation)

Bei dieser Behandlung werden Eizellen aus dem Eierstock entnommen und außerhalb des Körpers mit den Samenzellen zusammengebracht. Die Embryonen werden dann in die Gebärmutterhöhle übertragen. Die Gewinnung der Eizellen kann heute schonend unter Ultraschallsicht durchgeführt werden.

ICSI (Intrazytoplasmatische Spermieninjektion)

auch Mikro-Injektion genannt

Manchmal sind die Spermien des Mannes nicht in ausreichender Zahl vorhanden oder nicht beweglich genug, um in eine Eizelle einzudringen und dadurch eine Befruchtung herbeizuführen. Hier kann durch eine feine Kanüle ein einzelnes Spermium in die vorher entnommene Eizelle eingebracht werden.

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:: Polkörper-Biopsie (PKB)

Bei der Polkörper-Biopsie handelt es sich um ein technisch aufwendiges Verfahren, bei dem die genetische Integrität der Eizelle untersucht wird. Es wird dazu einer oder beide Polkörper entfernt und mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) auf bestimmte genetische Defekte untersucht.

1. Reifeteilung

1. ReifeteilungWährend der Eizellreifung teilt sich die Oozyte 1. Ordnung kurz vor der Ovulation (Eisprung) in eine große Eizelle und eine kleine Zelle, das 1. Polkörperchen (PK).

Das Polkörperchen enthält, genau wie die Eizelle, 23 bivalente (doppelfädige) maternale Chromosomen.

Die Eizelle wird damit zur Oozyte 2. Ordnung (sekundäre Oozyte).


2. Reifeteilung2. Reifeteilung

Die sekundäre Oozyte geht in die zweite Reifeteilung über, welche im Metaphasenstadium unterbrochen und erst bei einer allfälligen Befruchtung beendet wird (Vorkernstadium).

Nach der Befruchtung wird die 2. Reifeteilung vollendet.

Nachdem das Spermium in die Eizelle eingedrungen ist teilt sich die Eizelle erneut und produziert so das 2. Polkörperchen. Die Polkörperchen enthalten eine Kopie des genetischen Materials der Eizelle, werden für die weitere Entwicklung aber nicht gebraucht und degenerieren in der weiteren Entwicklung.


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Entnahme der Polkörperchen

1. Polkörper mit halbem, bivalentem (doppelfädigem) Chromosomensatz im Vorkernstadium

Polkörperbiopsie
    © Karlsruher IVF-Programm

1.und 2. Polkörperchen kurz nach der Befruchtung mit jeweils haploidem Chromosomensatz

1. und 2. Polkörper
    © Roland Graf, HLI-Tagung vom 23.10.99

Nach Eröffnung der Zona pellucida werden die Polkörperchen im perivitellinen Raum angesaugt und entnommen und schließlich mittels Fluoreszenz In Situ Hybridisierung untersucht.

Untersuchungsmethode

Es gibt einen FISH-Kit für Polkörperchendiagnostik für die Chromosomen 13,16,18,21,22, welche die häufigsten Ursachen bei Aborti darstellen. Pro FISH können 5 Chromosomenpaare in 5 Farben angefärbt werden.

Das Ergebnis dieser Untersuchung lässt auf die chromosomale Ausstattung der Eizelle schließen, und Eizellen mit spezifischen chromosomalen Fehlern können identifiziert werden.
Dadurch lässt man nur die Eizellen mit korrektem Chromosomensatz zur Befruchtung zu und selektiert so auf Embryonen, welche die beste Chance zur Implantation und nachfolgender Schwangerschaft haben.

Geeignet für:

  • für maternale Aneuploidien und unbalanzierte Chromosomenaberrationen
  • für Frauen, die Trägerinnen von balanzierten Translokationen sind
  • für Frauen mit erhöhtemRisiko für Aborti haben und/oder aus ungeklärten Gründen erfolglose IVF/ICSI-Cyclen hinter sich haben oder deren Behandlung immer in Spontanaborti endete
  • auch bei Frauen unter 35 Jahren kann die Polkörperchendiagnostik möglicherweise helfen, das Risiko einer Mehrlingsschwangerschaft bei gleich hoher Schwangerschaftswahrscheinlichkeit zu reduzieren.

Die Polkörperbiopsie (PKB) kann in Deutschland durchgeführt werden, weil die Untersuchungen an der Eizelle während des so genannten Vorkernstadiums erfolgen – bevor ein Embryo im Sinne des Embryonenschutzgesetzes entstanden ist.

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:: Blastomerenbiopsie

8-Zell-StadiumDie Biopsie mit Entnahme einzelner Zellen aus einem Embryo erfolgt üblicherweise am dritten Tag nach der Befruchtung im 6-8-Zell-Stadium des Embryos.

Hierbei werden aus der bereits befruchteten Eizelle (Embryo) ein bis zwei Zellen (Blastomeren) entnommen, auf die genetische Intaktheit entweder mittels Polymerase Chain Reaction (PCR) oder Fluorescence In Situ Hybridisation (FISH) untersucht und anschließend für den Embryotransfer ausgewählt.

Untersuchungsmethoden

Blastomerenbiopsie
© The IFC Resource Centre, Cambridge

Durchdringen von Zona pellucida und Ovomembran und Entfernen von mindestens zwei Blastomeren (Zellen).

Die PCR wird für die Analyse von einzelnen Gen-Defekten eingesetzt. Spezifische Gensequenzen können zunächst vermehrt und anschließend nachgewiesen werden.
Zu den genetischen Störungen, die am häufigsten mittels PCR diagnostiziert werden, gehören autosomal rezessiv und dominant sowie X-chromosomal vererbte Krankheiten.

Die FISH-Technik wird für die Chromosomen-Analyse im Rahmen der Abklärung geschlechtsgebundener Erkrankungen (X-chromosomale Erkrankungen), für chromosomale Abnormalitäten wie Translokationen, und zur Diagnostik von Aneuploidien eingesetzt.

Das Hauptproblem der FISH liegt jedoch darin, dass verschiedene Zellen eines Embryos unterschiedliche Chromosomenmuster aufweisen können (Mosaikbildung); bei etwa 18 Prozent der Embryonen liegt eine solche Mosaikbildung vor. In solchen Fällen lässt die Diagnose einer einzelnen Zelle einen Schluss auf die Konstitution der übrigen Zellen nicht zu.

Ein neueres Verfahren, die vergleichende Genom-Hybridisierung (Comparative Genome Hybridization (CGH)) ermöglicht einen Vergleich des Chromosomenmusters einer Zelle mit dem einer anderen Zelle, von der bekannt ist, dass sie einen normalen Chromosomensatz aufweist. Anders als bei der FISH können auf diese Weise Abweichungen in der Anzahl aller Chromosomen festgestellt werden.

Vorteil der Blastozystenbiopsie gegenüber der Polkörper-Biopsie:

  • Es können damit Mutter und Vater untersucht werden
  • Ergebnisse innerhalb 12-28 Stunden
  • für monogene Erkrankungen geeignet

Nachteil:

Um eine PID/PGD durchführen zu können, ist eine genügend große Anzahl von Embryonen erforderlich (ca. 10).

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:: Blastozystenbiopsie

BlastozytenDie Entnahme von Zellen im Blastozystenstadium (8-16-Zell-Stadium), etwa fünf bis sechs Tage nach der Befruchtung, bietet die Möglichkeit, mehr als zwei Zellen zu gewinnen.

Bei der Blastozystenbiopsie werden Zellen des Nährgewebes (Trophoblastzellen) entnommen, die später nicht den Embryo selbst, sondern den embryonalen Anteil der Plazenta bilden.

Vorteil gegenüber der Blastomerenbiopsie:

  • Es gibt mehr Zellen und somit mehr DNA, die untersucht werden kann
  • die Embryonen können kryokonserviert werden

Nachteil:

Auf Grund der in diesem Stadium bereits vorhandenen engeren Zellverbindungen ist die Gefahr der Zerstörung des Embryos größer als bei einer Blastomerenentnahme. Deshalb wird die PID an Zellen aus der Blastozyste nicht praktiziert.

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:: Quellenangabe

· Präimplantationsdiagnostik

Vortrag am 2. Zytogenetik Forum Österreich, 3. April 2004

Univ.Prof.Dr. Hans-Christoph Duba
Humangenetische Untersuchungs- und Beratungsstelle
Frauenklinik Linz
Lederergasse 47
A-4020 Linz

Internetquelle:

:: Künstliche Befruchtung (Referent Roland Graf) ::

:: weiterführende Artikel

:: Präimplantationsdiagnostik und embryonale Stammzellforschung ::