Пренатальное тестирование: от материнского возраста к ДНК плода

В последнее десятилетие высоконадежное внутриутробное тестирование произвело революцию в пренатальной диагностике, начало которой 50 лет назад положил амниоцетез. С новыми возможностями появились и неизвестные ранее вызовы, связанные с консультированием, этическими нюансами и рентабельностью.

Генетика играет первостепенную роль в прогнозе и выявлении рисков у пациентов, планирующих стать родителями, ведь любая генетическая или хромосомная аномалия может привести к нарушению функций организма и в конечном счете к заболеванию. Прогресс в области генетики крайне важен в клинической медицине — чем современнее диагностические методы и глубже познания врача, тем больше шансов обнаружить генетические нарушения, лежащие в основе большинства болезней у детей и взрослых.

В норме человеческий геном содержит 23 пары 46 хромосом. Если в процессе деления клетки происходит ошибка, особенно на этапе формирования хроматиды, теряется целая хромосома — геном лишается генов этой хромосомы и соответствующих белков и, следовательно, теряет фенотип. Это приводит к функциональным потерям в развитии организма, соответствующим утраченным генам. Аналогично может случиться так, что гаметы, сперматозоиды у мужчин и яйцеклетки у женщин, образуются в развивающемся плоде или после рождения, из-за чего появляются лишние хромосомы или исчезают необходимые — развивается анеуплоидия.

Анеуплоидия чаще всего встречается в виде трисомии, когда к 46 хромосомам прибавляется еще одна. Типичный пример — синдром Дауна с дополнительной хромосомой в 21‑й паре и геномным набором из 47 хромосом. Человек с трисомией демонстрирует задержку развития и умственную отсталость с нарушениями физического развития и типичным изменением черт лица. Также анеуплоидия нередко наблюдается в виде моносомии, то есть потери одной хромосомы из пары, из-за чего общее число хромосом снижается до 45. Например, она лежит в основе синдрома Тернера, характеризующегося потерей одной Х-хромосомы из пары половых хромосом, что приводит к низкому росту, недоразвитию вторичных половых признаков и умственной отсталости. 

Пренатальная диагностика анеуплоидий плода требует инвазивного тестирования путем забора ворсинок хориона (хорионбиопсии) на 10–15‑й неделе беременности или забора околоплодных вод (амниоцентеза) с 16‑й недели. Однако это дорогостоящие исследования, которые примерно в 1 % случаев заканчиваются потерей беременности, поэтому инвазивная пренатальная диагностика показана только тем пациентам, которых при пренатальном скрининге отнесли к группе высокого риска анеуплоидий. 

За последние 50 лет пренатальный скрининг на наличие анеуплоидий был сосредоточен на трисомии 21. Начинали в 1970‑х годах, связывая возраст матери с частотой выявления (ЧВ) 30 % и ложноположительной частотой (ЛПЧ) 5 %, затем перешли к комбинированному тесту на возраст матери и биохимии сыворотки крови во II триместре в 1980‑х и 1990‑х годах с ЧВ 60–70 % и ЛПЧ 5 %. В последние 20 лет удалось дойти до комбинированного исследования возраста матери, определения на УЗИ толщины воротникового пространства (ТВП) плода и анализа сывороточных белков — свободного β-хорионического гонадотропина человека (β-ХГЧ) и связанного с беременностью белка плазмы-A (PAPP-A) в I триместре с ЧВ 90 % и ЛПЧ 5 %. 

Самым распространенным тестом остается комбинированный пренатальный скрининг, который проводится в I триместре на трисомии 21, 18 и 13 и рассчитывается на основании комбинации возраста матери, ТВП, ЧСС плода и сывороточных белков крови (β-ХГЧ и PAPP-A). Так удается выявить около 90 % случаев трисомии 21 и 95 % — трисомий 18 и 13 при ЛПЧ около 5 % (то же для инвазивных тестов). Можно добиться и большей эффективности, например расширить комбинированный тест, включив в него другие сонографические маркеры I триместра — наличие или отсутствие носовой кости плода, измерение пульсационного индекса венозного протока плода (ВП-ПИ) и наличие или отсутствие регургитации потока через трикуспидальный клапан; так можно повысить уровень обнаружения анеуплоидий до более чем 95 % и снизить ЛПЧ до 3 %. 

В конце 1990‑х два независимых исследователя из России и Китая, работавшие в Оксфорде, описали ДНК плода, циркулирующую в материнской крови на ранних сроках беременности. Провести прямой анализ эмбриональных клеток, выявленных в материнском кровообращении, было сложно главным образом из-за недостаточного их количества (1 : 10 000 – 1 : 1 000 000). Акцент сместился на анализ внеклеточной ДНК плода (вкДНК) с концентрацией почти в 25 раз выше, чем у ядерных кровяных клеток в аналогичном объеме цельной материнской крови. В начале этого десятилетия появилась возможность диагностировать некоторые хромосомные аномалии плода, фактически используя свободную ДНК плода из крови матери. Тест состоит из простого забора примерно 10 мл крови у женщины после 10‑й недели беременности, выделения ДНК и определения количества хромосом. Особое внимание уделяют трисомиям 13, 18 и 21 и половым хромосомам, числовые аномалии которых могут указывать на синдром Тернера или Клайнфельтера. Результаты обычно готовы уже через неделю. Анализ вкДНК в материнской крови может выявить около 99 % случаев трисомии 21, 97 % трисомии 18 и 92 % трисомии 13 с соответствующими ЛПЧ 0,08, 0,15 и 0,20 %. 

В материнской крови с 4–5‑й недели беременности циркулирует фракция фетальной ДНК в количестве от 3 до 12 %, в зависимости от гестационного срока. Неинвазивное пренатальное тестирование (НИПТ) заключается в выделении вкДНК и последующей оценке при помощи секвенирования, ПЦР или микроматричного анализа. Однако тест будет действительным только при достаточном количестве ДНК плода (не менее 4 % материнской крови). На фоне других тестов НИПТ выгодно выделяется очень высокой точностью в определении числовых изменений хромосом — его ЛПЧ составляет менее 0,1 %, что позволяет отказываться от инвазивных тестов. НИПТ быстро интегрировался в акушерскую практику во многих странах мира (в Голландии и Бельгии он предлагается бесплатно) и позволил определять дальнейшие патологии плода, например микроделеции и редкие аутосомные трисомии. Однако при планировании теста и оценке его результатов важно внимательно проконсультировать пациентку, так как технические возможности теста не всегда соответствуют клинической пользе. 

Первые исследования оказались столь успешными, что появилась надежда отказаться от хорионбиопсии и амниоцентеза, чреватых потерей беременности. Из более крупных последующих исследований известно, что положительный результат НИПТ на трисомию 21 говорит о поражении плода в большинстве случаев, но не всегда. Поэтому, если женщина решает сохранить беременность, необходимо подтвердить результаты инвазивным путем. Тест в рамках программы скрининга должен иметь высокую ЧВ аномалий и низкую ЛПЧ. 

Есть два основных метода пренатального тестирования вкДНК — таргетный и полногеномный. Таргетный основан на захвате и амплификации конкретных фрагментов вкДНК из хромосом или областей, представляющих клинический интерес; обычно определяются аномалии хромосом 13, 18, 21, X и Y. Полногеномный (ПГ) тест основан на методе массового параллельного секвенирования фрагментов вкДНК материнской плазмы и применяется для обнаружения всех видов анеуплоидий, делеций и дупликаций размером более 7–10 Мб. Так можно идентифицировать беременность с риском мозаичной и немозаичной редкой аутосомной трисомии. 

Фетальная вкДНК в материнском кровотоке ошибочно называется «фетальной», поскольку в основном происходит из плацентарной ткани, поэтому не всегда отражает генетический статус плода. Любое состояние, обнаруженное с помощью вкДНК-ПГ, нужно подтвердить инвазивным диагностическим тестом (хорионбиопсией или амниоцентезом). Тестирование вкДНК используют по всему миру, и ПГ-метод предлагается чаще, чем таргетный, ограничивающийся скринингом трех основных трисомий. ПГ-тест вкДНК позволяет обнаружить другие хромосомные аберрации плода, в чем и состоит его преимущество, хотя на другой чаше весов находятся риск ложноположительных результатов, беспокойство родителей, рост числа инвазивных диагностических процедур и проблемы консультирования. Поэтому важно с осторожностью подходить к определению диагностических запросов с помощью теста, выявляющего редкие генетические состояния. 

Однако все еще недостаточно изучены общая эффективность (чувствительность, специфичность и прогностическая ценность положительного результата), а также клиническое применение и валидность для выявления редких аутосомных анеуплоидий и микроделеций с помощью скрининга вкДНК в масштабе всего генома. Например, большинство микроделеций относительно редки, с распространенностью обычно от 1 : 10 000 до 1 : 50 000. Чаще всего они представлены синдромом делеции 22q11.2 (синдром Ди Джорджи или велокардиофациальный синдром) — мультисистемным заболеванием, вызванным субмикроскопической делецией на длинном плече хромосомы 22. Согласно недавним публикациям, его распространенность не превышает 1 : 1000. В целом это вторая по распространенности генетическая причина задержки развития плода и врожденного порока сердца плода после трисомии 21, и встречается она чаще, чем трисомии 18 и 13 вместе взятые. Фенотипические признаки варьируют: чаще всего это умственная отсталость, задержка психомоторного развития, задержка роста, мышечная гипотония, врожденные пороки сердца, расщелина неба, типичные черты лица и иммунодефицит. У большинства носителей (85 %) есть делеция 3 Мb с примерно 45 функциональными генами, а оставшиеся 15 % — «атипичные» делеции, обычно в области 3 Mb. Только 10 % людей наследуют хромосомный дефект от родителя, и, более того, зачастую родитель может иметь умеренный фенотип, нераспознаваемый даже специалистами в этой области. Поэтому пользу скрининга на синдром 22q11.2 с помощью тестирования вкДНК сложно переоценить. 

Сегодня тестирование вкДНК — дорогостоящий метод, поэтому нецелесообразно использовать его в качестве первой линии диагностики. Его нужно назначать выборочно, в качестве дополнительного исследования после проведения комбинированного скрининга I триместра, который позволит точно определить срок беременности, своевременно выявить многие серьезные дефекты плода и предвидеть широкий спектр осложнений беременности, включая преждевременные роды и преэклампсию. 

Более чем за пять десятилетий точность и безопасность программ скрининга и диагностики многократно улучшились и появился близкий к идеальному НИПТ, хотя решение врач и пациентка должны принимать взвешенно и обдуманно, учитывая не только плюсы, но и ограничения.