Оценка внеклеточной ДНК как метод неинвазивного преимплантационного генетического тестирования эмбрионов в программах лечения бесплодия методами вспомогательных репродуктивных технологий

DOI

https://dx.doi.org/10.18565/aig.2022.6.13-19

Лисицына О.И., Макарова Н.П., Долгушина Н.В.
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Москва, Россия

На эффективность программ ВРТ оказывают влияние ряд факторов, ключевой из которых – качество эмбриона, переносимого в полость матки. Оценка качества эмбриона чаще всего проводится на основании морфологических критериев, а также результатов преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии (ПГТ-А). Однако, данные методы имеют ряд ограничений.
Детекция внеклеточной геномной и митохондриальной ДНК в отработанной культуральной среде открыла новые перспективы для развития неинвазивных методов диагностики в репродуктивной медицине. К настоящему моменту в ряде научных работ уже прослежено возможное проведение неинвазивного ПГТ-А (ни-ПГТ-А). Оценена частота соответствия результатов, полученных при анализе внеклеточной ДНК (вкДНК) отработанной культуральной среды, и результатов оценки ДНК эмбриона при исследовании полярных телец, клеток трофэктодермы и всего эмбриона. В данном обзоре подробно обсуждаются диагностические возможности использования методов ни-ПГТ-А в отработанной культуральной среде, а также эффективность и дальнейшие перспективы их использования в клинической практике. Особое внимание уделено техническим аспектам эмбриологического и лабораторного этапов. Обозначены основные направления для дальнейшего полного изучения проблемы.
Заключение: Новый неинвазивный подход к оценке качества эмбрионов позволит с большей эффективностью проводить выбор эмбрионов с высоким потенциалом к дальнейшему развитию, продолжающейся беременности и рождению здорового ребенка. Указанная методика позволит большему числу пациентов получить необходимую медицинскую помощь, сократит время до наступления беременности, а также сделает диагностический процесс более экономически эффективным.

внеклеточная ДНК

геномная ДНК

неинвазивное преимплантационное генетическое тестирование на анеуплоидии (ни-ПГТ-А)

отработанная культуральная среда

Полный текст статьи
доступен в "Библиотеке Врача"

Ajduk A., Zernicka-Goetz M. Quality control of embryo development. Mol. Aspects Med. 2013; 34(5): 903-18. https://dx.doi.org/10.1016/j.mam.2013.03.001.
Ferrick L., Lee Y.S.L., Gardner D.K., Sakkas D. Reducing time to pregnancy and facilitating the birth of healthy children through functional analysis of embryo physiology. Biol. Reprod. 2019; 101(6): 1124-39. https://dx.doi.org/10.1093/biolre/ioz005.
Тимофеева А.В., Калинина Е.А., Драпкина Ю.С., Чаговец В.В., Макарова Н.П., Сухих Г.Т. Оценка качества эмбриона по профилю экспрессии малых некодирующих РНК в культуральной среде эмбриона в программах ВРТ. Акушерство и гинекология. 2019; 6: 79-86.
Ярыгина С.А., Смольникова В.Ю., Калинина Е.А., Эльдаров Ч.М., Гамисония А.М., Макарова Н.П., Бобров М.Ю. Анализ метаболитов в различных средах культивирования эмбрионов человека. Акушерство и гинекология. 2020; 11: 114-23.
Валиахметова Э.З., Кулакова Е.В., Скибина Ю.С., Грязнов А.Ю, Сысоева А.П., Макарова Н.П., Калинина Е.А. Неинвазивное тестирование преимплантационных эмбрионов человека in vitro как способ прогнозирования исходов программ экстракорпорального оплодотворения. Акушерство и гинекология. 2021; 5: 5-16.
Zmuidinaite R., Sharara F.I., Iles R.K. Current advancements in noninvasive profiling of the embryo culture media secretome. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22(5): 2513. https://dx.doi.org/10.3390/ijms22052513.
Natsuaki M.N., Dimler L.M. Pregnancy and child developmental outcomes after preimplantation genetic screening: a meta-analytic and systematic review. World J. Pediatr. 2018; 14(6): 555-69. https://dx.doi.org/10.1007/s12519-018-0172-4.
Shi W.H., Jiang Z.R., Zhou Z.Y., Ye M.J., Qin N.X., Huang H.F. et al. Different strategies of preimplantation genetic testing for aneuploidies in women of advanced maternal age: A systematic review and meta-analysis. J. Clin. Med. 2021; 10(17): 3895. https://dx.doi.org/10.3390/jcm10173895.
Bhatt S.J., Marchetto N.M., Roy J., Morelli S.S., McGovern P.G. Pregnancy outcomes following in vitro fertilization frozen embryo transfer (IVF-FET) with or without preimplantation genetic testing for aneuploidy (PGT-A) in women with recurrent pregnancy loss (RPL): a SART-CORS study. Hum. Reprod. 2021; 36(8): 2339-44. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/deab117.
Cimadomo D., Rienzi L., Capalbo A., Rubio C., Innocenti F., Garcia-Pascual C.M. et al. The dawn of the future: 30 years from the first biopsy of a human embryo. The detailed history of an ongoing revolution. Hum. Reprod. Update. 2020; 26(4): 453-73. https://dx.doi.org/10.1093/humupd/dmaa019.
Малышева О.В., Пендина А.А., Ефимова О.А., Чиряева О.Г. Предымплантационное генетическое тестирование. В кн.: Коган И.Ю., ред. Экстракорпоральное оплодотворение. Практическое руководство для врачей. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2021: 357-67.
Rubio C., Racowsky C., Barad D.H., Scott R.T., Simon C. Noninvasive preimplantation genetic testing for aneuploidy in spent culture medium as a substitute for trophectoderm biopsy. Fertil. Steril. 2021; 115(4): 841-9. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2021.02.045.
Brouillet S., Martinez G., Coutton C., Hamamah S. Is cell-free DNA in spent embryo culture medium an alternative to embryo biopsy for preimplantation genetic testing? A systematic review. Reprod. Biomed. Online. 2020; 40(6):779-96. https://dx.doi.org/10.1016/j.rbmo.2020.02.002.
Leaver M., Wells D. Non-invasive preimplantation genetic testing (niPGT): The next revolution in reproductive genetics? Hum. Reprod. Update. 2020; 26(1): 16-42. https://dx.doi.org/10.1093/humupd/dmz033.
Xu J., Fang R., Chen L., Chen D., Xiao J.P., Yang W. et al. Noninvasive chromosome screening of human embryos by genome sequencing of embryo culture medium for in vitro fertilization. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2016; 113(42): 11907-12. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1907472116.
Stigliani S., Anserini P., Venturini P., Scaruffi P. Mitochondrial DNA content in embryo culture medium is significantly associated with human embryo fragmentation. Hum. Reprod. 2013; 28(10): 2652-60. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/det314.
Navarro-Sánchez L., García-Pascual C., Rubio C., Simón C. Non-invasive preimplantation genetic testing for aneuploidies: an update. Reprod. Biomed. Online. 2022; 44(5): 817-28. https://dx.doi.org/10.1016/j.rbmo.2022.01.012.
Tomic M., Vrtacnik Bokal E., Stimpfel M. Non-invasive preimplantation genetic testing for aneuploidy and the mystery of genetic material: A review article. Int. J. Mol. Sci. 2022; 23(7): 3568. https://dx.doi.org/10.3390/ijms23073568.
Chen Y., Gao Y., Jia J., Chang L., Liu P., Qiao J. et al. DNA methylome reveals cellular origin of cell-free DNA in spent medium of human preimplantation embryos. J. Clin. Invest. 2021; 131(12): e146051. https://dx.doi.org/10.1172/JCI146051.
Rubio C., Simón C. Noninvasive preimplantation genetic testing for aneuploidy: Is the glass half-empty or half-full? Fertil. Steril. 2021; 115(6): 1426-7. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2021.04.002.
Huang L., Bogale B., Tang Y., Lu S., Xie X.S., Racowsky C. Noninvasive preimplantation genetic testing for aneuploidy in spent medium may be more reliable than trophectoderm biopsy. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019; 116(28): 14105-12. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1907472116.
Rubio C., Navarro-Sánchez L., García-Pascual C., Ocali O., Cimadomo D., Venier W. et al. Multicenter prospective study of concordance between embryonic cell-free DNA and trophectoderm biopsies from 1301 human blastocysts. Am. J. Obstet. Gynecol. 2020; 223(5): 751.e1-13. https://dx.doi.org/10.1016/j.ajog.2020.04.035.
Hanson B.M., Tao X., Hong K.H., Comito C.E., Pangasnan R., Seli E. et al. Noninvasive preimplantation genetic testing for aneuploidy exhibits high rates of deoxyribonucleic acid amplification failure and poor correlation with results obtained using trophectoderm biopsy. Fertil. Steril. 2021; 115(6): 1461-70. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2021.01.028.
Ho J.R., Arrach N., Rhodes-Long K., Ahmady A., Ingles S., Chung K. et al. Pushing the limits of detection: investigation of cell-free DNA for aneuploidy screening in embryos. Fertil. Steril. 2018; 110(3): 467-475.e2. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2018.03.036.
Vera-Rodriguez M., Diez-Juan A., Jimenez-Almazan J., Martinez S., Navarro R., Peinado V. et al. Origin and composition of cell-free DNA in spent medium from human embryo culture during preimplantation development. Hum. Reprod. 2018; 33(4): 745-56. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dey028.
Kuznyetsov V., Madjunkova S., Antes R., Abramov R., Motamedi G., Ibarrientos Z. et al. Evaluation of a novel non-invasive preimplantation genetic screening approach. PLoS One. 2018; 13(5): e0197262. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0197262.
Capalbo A., Romanelli V., Patassini C., Poli M., Girardi L., Giancani A. et al. Diagnostic efficacy of blastocoel fluid and spent media as sources of DNA for preimplantation genetic testing in standard clinical conditions. Fertil. Steril. 2018; 110(5): 870-879.e5. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2018.05.031.
Belandres D., Shamonki M., Arrach N. Current status of spent embryo media research for preimplantation genetic testing. J. Assist. Reprod. Genet. 2019; 36(5): 819-26. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-019-01437-6.
Capalbo A., Poli M., Rienzi L., Girardi L., Patassini C., Fabiani M. et al. Mosaic human preimplantation embryos and their developmental potential in a prospective, non-selection clinical trial. Am. J. Hum. Genet. 2021; 108(12): 2238-47. https://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2021.11.002.
Rubio C., Rienzi L., Navarro-Sánchez L., Cimadomo D., García-Pascual C.M., Albricci L. et al. Embryonic cell-free DNA versus trophectoderm biopsy for aneuploidy testing: concordance rate and clinical implications. Fertil. Steril. 2019; 112(3): 510-9. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2019.04.038.
Hammond E., Shelling A., Cree L. Nuclear and mitochondrial DNA in blastocoele fluid and embryo culture medium: evidence and potential clinical use. Hum. Reprod. 2016; 31(8): 1653-61. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dew132.
Viotti M., Victor A.R., Barnes F.L., Zouves C.G., Besser A.G., Grifo J.A. et al. Using outcome data from one thousand mosaic embryo transfers to formulate an embryo ranking system for clinical use. Fertil. Steril. 2021; 115(5): 1212-24. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2020.11.041.
Leigh D., Cram D.S., Rechitsky S., Handyside A., Wells D., Munne S. et al. PGDIS position statement on the transfer of mosaic embryos 2021. Reprod. Biomed. Online. 2022; 20: S1472-6483(22)00150-X. https://dx.doi.org/10.1016/j.rbmo.2022.03.013.
Mounts E.L., Zhu S.O., Sanderson R., Coates A., Hesla J. Mosaic embryo diagnosis correlated with abnormal 15q duplication syndrome in offspring. Fertil. Steril. 2019; 112(3): e241-2. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2019.07.1375.
Li X., Hao Y., Chen D., Ji D., Zhu W., Zhu X. Non-invasive preimplantation genetic testing for putative mosaic blastocysts: a pilot study. Hum. Reprod. 2021; 36(7): 2020-34. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/deab080.

Поступила 15.03.2022

Принята в печать 01.06.2022

Лисицына Ольга Игоревна, аспирант, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации, o_yazykova@inbox.ru, https://orcid.org/0000-0002-7775-3508, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Макарова Наталья Петровна, д.б.н., в.н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации, np_makarova@oparina4.ru,
https://orcid.org/0000-0003-1396-7272, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Долгушина Наталия Витальевна, д.м.н., профессор, заместитель директора – руководитель департамента организации научной деятельности,
Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения
Российской Федерации, n_dolgushina@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0003-1116-138X, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.

Вклад авторов: Лисицына О.И., Макарова Н.П., Долгушина Н.В. – концепция и дизайн исследования, написание и редактирование текста.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование: Работа проведена без привлечения дополнительного финансирования третьих лиц.
Для цитирования: Лисицына О.И., Макарова Н.П., Долгушина Н.В.
Оценка внеклеточной ДНК как метод неинвазивного преимплантационного генетического тестирования эмбрионов в программах лечения бесплодия методами вспомогательных репродуктивных технологий.
Акушерство и гинекология. 2022; 6: 13-19
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2022.6.13-19

Лисицына О.И., Макарова Н.П., Долгушина Н.В.

Ключевые слова

Список литературы

Об авторах / Для корреспонденции

Также по теме