×
(PGD; PGS) ارزیابی سلامت جنین پیش از لانه‌گزینی

PGD;PGS  ارزیابی سلامت جنین پیش از لانه‌گزینی 

تشخیص ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی (PGD) به فرآیندی گفته می‌شود که در آن برای انجام تست‌‌‌های ژنتیکی، قبل از انتقال جنین به رحم یک سلول از جنین لقاح‌یافته در آزمایشگاه جدا می‌کنند. عبارت PGD اغلب آزادانه به کار می‌رود و اشاره به هرگونه تستی دارد که روی جنین قبل از انتقال آن به رحم انجام می‌شود. ولی بهتر است که تمایزی بین تشخیص ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی و غربالگری ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی قائل شویم:

  • تشخیص ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی (Preimplantation Genetic Diagnosis; PGD) شامل جدا کردن یک سلول از جنین قبل از انتقال آن به رحم است تا سلامت جنین را از نظر ناهنجاری‌های ژنتیکی خاص مانند سیستیک‌فیبروزیس آزمایش کنند.
  • غربالگری ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی (Preimplantation Genetic Screening; PGS) عبارت مناسب برای آزمایش کردن کلی کروموزوم‌ها در جنین است. PGS به دنبال تشخیص یک بیماری خاص نیست بلکه به دنبال غربال کردن جنینی با تعداد طبیعی کروموزوم با استفاده از تست کاریوتایپ یا تست آنیوپلوئیدی است.

در سال‌‌‌های اخیر تکنیک‌‌‌های نمونه‌برداری از جنین و تکنولوژی‌‌‌های ژنتیکی که روی سلول‌‌‌های جداشده از جنین‌ها استفاده می‌شوند پیشرفت‌‌‌های زیادی داشته‌اند. امروزه از مراحل مختلف تکوین تخمک و جنین می‌توان نمونه‌برداری کرد. درحال حاضر سه مرحله‌ی اساسی برای این نوع نمونه‌برداری‌ها وجود دارد:

نمونه‌برداری از جسم قطبی

نمونه‌برداری از جسم قطبی در مراحل اولیه‌ی جدا شدن جسم قطبی از تخمک و هنگامی‌‌ که امکان بررسی محتوای ژنتیکی آن وجود دارد انجام می‌شود. اولین جسم قطبی در تقسیم اول تخمک تولید می‌شود و می‌توان آن را جدا کرد و محتوای ژنتیکی آن یا هرگونه ناهنجاری ژنی مورد نظر را که احتمال دارد در آن باشد، بررسی کرد. هنگام نفوذ اسپرم به درون تخمک (به‌صورت طبیعی در محیط کشت یا با روش تزریق درون‌ سیتوپلاسمی اسپرم (ICSI)) و قبل از الحاق محتوای ژنتیکی هسته‌ی این دو، جسم قطبی دوم تولید می‌شود. اجسام قطبی عملکرد مشخصی جز کمک به تقسیم سلولی ندارند و محصولات جانبی تقسیم جنسی تخمک در نظر گرفته می‌شوند. هنگامی‌‌که لانه‌گزینی رخ ‌‌‌‌می‌دهد اجسام قطبی تجزیه می‌شوند و بخشی از جنین در حال تکوین به شمار نمی‌آیند.

جسم قطبی

جسم قطبی اول را بعد از جمع‌آوری تخمک‌ها توسط روش‌‌‌های میکروسکوپی جدا می‌‌کنند. در این روش جسم قطبی را در موقعیت مورد نظر (ساعت شش یا دوازده) با پیپت نگه داشته، شکاف‌ ریزی در ناحیه‌ی زونا پلوسیدا (ZP) یا پوسته‌ی خارجی جنین  ایجاد می‌‌کنند و با یک پیپت جسم قطبی را جدا می‌‌کنند. جسم قطبی دوم نیز به همین شیوه به درون پیپت شیشه‌ای مکیده می‌شود. تخمک‌‌‌های استفاده شده نیز به ظروف کشت برگردانده شده و انکوبه می‌شوند. نمونه‌گیری هم‌زمان از جسم اول و دوم، باعث کاهش استرس وارده بر اثر دستکاری میکروسکوپی شده و آنالیز‌‌های ژنتیکی در این روش فقط روی تخمک‌‌‌های لقاح‌یافته انجام می‌شود.

با بررسی کردن جسم قطبی اول یا اجسام قطبی اول و دوم با هم، آرایش ژنتیکی تخمک و سهم ژنتیکی مادری در جنین
نمونه‌برداری از اجسام قطبی
ایجادشده تعیین می‌شود. در بعضی موارد لازم است که این نوع تشخیص با انجام نمونه‌برداری از بلاستومر تأیید شود. نمونه‌برداری از جسم قطبی نیاز به جدا کردن سلول از خود جنین یا بافت‌‌‌های تشکیل‌دهنده‌ی جفت ندارد. گرچه هنوز احتمال آسیب به پتانسیل تکوینی جنین ایجاد شده با این نوع نمونه‌برداری وجود دارد. شواهدی وجود دارد که اجسام قطبی به تمایز مستقیم سلول‌ها در جنین اولیه کمک می‌‌کنند ؛ به‌عبارتی ممکن است این اجسام قطبی در تعیین اینکه کدام سلول‌ها پیش‌ساز‌‌های جنین (توده‌ی سلولی داخلی) و کدام پیش‌ساز جفت (تروفکتودرم) هستند، دخالت داشته باشند. نمونه‌برداری جسم قطبی برای زوج‌‌‌هایی که در آن‌ها سن خانم بالاست، ناقل جابه‌جایی کروموزومی یا یک وضعیت ژنتیکی ارثی است انجام می‌شود. از آن جایی که دو نمونه (اجسام قطبی یک و دو) به جای یک نمونه (بلاستومر روز سوم یا تروفکتودرم روز پنجم) برای کارآیی بالا آنالیز می‌شوند، استفاده از اجسام قطبی وقتی تعداد تخمک‌‌‌های بالغ بازیابی شده (متافاز دو) کمتر از پنج عدد است، ارجح‌تر است. در غیر این صورت جنین‌ها در انکوباتور نگه‌داری می‌­شوند و بهترین آن‌ها با توجه به کیفیت و زمان تقسیم در روز دوم و سوم انتخاب می‌شوند.

گرچه این تست مفید است ولی نیازمند تست‌‌‌های بیشتری در ادامه برای بالا بردن دقت می‌باشد زیرا ناهنجاری‌‌‌های ژنتیکی که از پدر به ارث می‌رسند در این روش شناسایی نمی‌شوند. از طرفی بعضی ناهنجاری‌‌‌های ژنتیکی هنگام لقاح رخ ‌‌‌‌می‌دهد و با این تست آشکار نمی‌شوند. در نتیجه نمونه‌برداری از اجسام قطبی یکسری محدودیت در تشخیص ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی ایجاد می‌کند.

نمونه‌برداری از بلاستومر یا جنین

نمونه‌برداری از بلاستومر یا جنین در روز سوم تکوین جنین ( 65 تا 72 ساعت بعد از لقاح) انجام می‌شود. در این مرحله جنین معمولاً حاوی چهار تا هشت سلول است. شکافی به اندازه‌ی 20-25µm در ناحیه‌ی زونا پلوسیدا یا پوسته‌ی خارجی جنین (ZP) با استفاده از یکی از روش‌‌‌های زیر ایجاد می‌شود:

روش مکانیکی: شکاف توسط سوزن میکروسکوپی ایجاد می‌شود و زمان‌بر است.
نمونه‌برداری از بلاستومر

روش شیمیایی: بلاستومر‌‌های انتخاب شده برای نمونه‌برداری در موقعیت مورد نظر قرار می‌‌گیرند (ساعت سه) و میکروسکوپ روی آن متمرکز شده و با نزدیک کردن پیپت حاوی محلول اسیدی (pH=2.35) و ریختن آن روی نقطه‌ای روی زونا پلوسیدا شکاف ایجاد می‌شود. مقادیر اضافی اسید موجود در محیط کشت با پیپت مکیده می‌شود.

روش لیزری: از یک میکرودریل غیرتماسی برای ایجاد شکاف استفاده می‌‌کنند و نیازی به جداکردن جنین‌ها از محیط کشت نیست. بلاستومر‌‌های انتخاب شده برای نمونه‌برداری در موقعیت مورد نظر قرار می‌‌گیرند (ساعت سه) و میکروسکوپ روی آن متمرکز شده و با نزدیک کردن پیپت به لبه‌ی بیرونی بلاستومر، یک تک بلاستومر به درون پیپت مکیده می‌شود. در صورت استفاده از لیزر، بلاستومر مورد نظر بر اساس ظاهر سیتوپلاسمی مطلوب و شکل هسته (در صورت رؤیت) انتخاب می‌شود.

بلاستومر‌‌های جداشده به درون محیط کشت منتقل می‌شوند. جنین نیز به محیط کشت جدید منتقل می‌شود و در انکوباتور نگه‌داری می‌شود. نمونه‌برداری بلاستومر برای نوترتیبی  یا بازآرایی کروموزوم‌ها (مانند جابه‌جایی یا وارونگی) درصورتی‌که زوجین کم‌تر از چهار جنین با کیفیت داشته باشند در روز سوم انجام می‌شود. در این مرحله‌ی اولیه از تکوین جنین، همه‌ی سلول‌ها شبیه هم هستند ؛ در نتیجه جدا کردن یک عدد سلول در این مرحله نباید تأثیر حیاتی در تکوین داشته باشد و جنین باید قادر به جبران سلول برداشته‌شده باشد و بعد از نمونه‌برداری از بلاستومر به تقسیم ادامه دهد. البته گاهی ممکن است انحراف در تقسیم سلولی باعث متفاوت شدن یک یا دو سلول دختری از سلول مادریشان شود که این پدیده موزائیسم نام دارد. وقتی تشخیص ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی از طریق نمونه‌برداری بلاستومر انجام می‌شود، موزائیسم اهمیت پیدا می‌کند زیرا امکان دارد سلول جدا‌شده نماینده‌ی کل سلول‌های جنینی نباشد. برای مثال، اگر طی PGD، نمونه‌ی بلاستومری جداشده غیرطبیعی باشد، کل جنین غیرطبیعی در نظر گرفته خواهد شد حتی اگر باقی سلول‌‌‌های موجود در جنین سالم باشند. خلاف این موضوع نیز صادق است؛ جنینی با هفت سلول غیرطبیعی و یک سلول طبیعی، طبیعی در نظر گرفته می‌شود اگر سلول هشتم سلولی باشد که نمونه‌برداری شده است و از لحاظ ژنتیکی طبیعی است. تحقیقات اخیر نیز نشان ‌‌‌‌می‌دهد که نمونه‌برداری که در مرحله‌ی بلاستومری انجام می‌شود مسئول کاهش احتمال کاشته شدن موفق جنین در رحم طی مراحل بعدی است. به همین خاطر گزینه‌ی پیشنهادی در خیلی از مراکز درمانی، نمونه‌برداری از تروفکتودرم است ؛ وقتی که تعداد جنین‌‌‌های موجود در روز سوم بیش از چهار عدد است. با این وجود نمونه‌برداری از بلاستومر گزینه‌ی خوبی برای آنالیز‌‌های ژنی در ناهنجاری‌‌‌های تک ژنی مادری یا پدری یا انواع HLA است.

 

نمونه‌برداری از تروفکتودرم

نمونه‌برداری از تروفکتودرم در روز پنجم بعد از لقاح انجام می‌شود. سلول‌‌‌های تروفکتودرم بافت‌‌‌های خارج جنینی هستند به این معنی که
نمونه‌برداری از تروفکتودرم
جزئی از جنین نخواهند بود و ساختار‌‌های پشتیبان مانند جفت و غشا را تشکیل ‌‌می‌دهند. نمونه‌برداری در مرحله‌ی بلاستوسیست از تکوین جنین انجام می‌شود که در آن تروفکتودرم شروع به خروج از زونا‌ پلوسیدا (پوسته‌ی خارجی جنین) می‌کند. به جای بلاستومر‌‌های منفرد، چندین سلول تروفکتودرم توسط پیپت نمونه‌برداری جدا می‌شوند. سلول‌‌‌های جداشده برای طبیعی بودن کروموزوم (PGS) یا برای یک نقص ژنی خاص(PGD)  آزمایش می‌شوند. نمونه‌برداری تروفکتودرم تبدیل به روش انتخاب جنین در آزمایشگاه‌‌‌های انجام‌دهنده‌ی لقاح آزمایشگاهی (IVF) شده است زیرا نرخ لانه‌گزینی را افزایش ‌‌‌‌می‌دهد. مهم‌ترین مزیت این روش تعداد سلول‌‌‌هایی است که می‌شود به دست آورد. معمولاً 10 سلول در روز پنجم نمونه‌برداری می‌شوند که سهم کوچکی از تعداد کل سلول‌‌‌های بلاستوسیست (70 تا 100 سلول) را تشکیل ‌‌‌‌می‌دهد. در نتیجه این روش تکوین جنین را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد و سلول‌‌‌های داخلی که جنین را تشکیل ‌‌می‌دهند دست‌نخورده باقی می‌مانند. با نمونه‌برداری تعداد زیادی سلول، مقدار محتوای ژنتیکی که آنالیز می‌شود افزایش می‌یابد و تشخیص آسان‌تر می‌گردد. مزیت دیگر این است که کشت جنین در مرحله‌ی بلاستوسیست سهم جنین‌‌‌های دارای نقص کروموزومی را به صفر می‌رساند و تعداد جنین‌‌‌های آنالیزشده را کاهش ‌‌‌‌می‌دهد. از طرفی نیاز به اضافه کردن چرخه‌ی انتقال جنین منجمدشده، هزینه را افزایش ‌‌‌‌می‌دهد زیرا بعد از نمونه‌برداری در روز پنجم، نتایج آزمایش‌های ژنتیکی سر موقع آماده نخواهد شد و جنین باید منجمد شود تا نتایج آماده شود. بنابراین وقفه‌ای یک ماهه تا قبل از انتقال جنین به رحم پیش می‌آید. همچنین این مرحله نیازمند پیشرفت جنین تا مرحله‌ی بلاستوسیستی می‌باشد و همه‌ی زوج‌ها جنین‌‌‌هایشان تا این مرحله رشد نخواهد کرد.

 

تشخیص ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی لزوماً همراه با روش‌های کمک‌باروری (ART) انجام می‌شود و حتی زوج‌‌‌های بارور و سالم باید تمامی مراحل مربوط به تیمار‌‌های ART از جمله القای رشد فولیکول‌‌‌های چندتایی، برداشت اُاوسیت 34 تا 36 ساعت پس از تزریق hCG و تلقیح آزمایشگاهی اُاوسیت‌ها را انجام دهند. در PGD، روش‌‌‌های تشخیصی بر پایه‌ی فناوری‌های مرتبط با DNA است. برای تشخیص جهش‌‌‌های تک‌ژنی مرتبط با بیماری‌‌‌های تک‌ژنی اکثراً از روش PCR استفاده می‌شود. در حالی که برای غربالگری آنیوپلوئیدی و ناهنجاری‌‌‌های ساختاری کروموزومی از روش FISH استفاده می‌‌گردد.

تعدادی از بيماری‌های ژنتيكی كه توسط روش‌‌‌های تشخیص ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی مورد بررسی قرار می‌‌گیرند عبارتند از : 

  • بیماری تی‌ساکس ؛

  • فیبروز‌سیستیک ؛

  • تالاسمی ؛
  • بیماری‌‌‌های مرتبط با کروموزوم X مانند هموفیلی و دیستروفی عضلانی ؛
  • آتروفی عضلانی‌ـ‌نخاعی.

به طور کلی پنج گروه اصلی از بیماران ازPGD  یا PGS استفاده می‌‌کنند:

  • بیمارانی که از روش IVF استفاده می‌‌کنند و زن بیشتر از 38 سال سن دارد ؛
  • بیمارانی از هر گروه سنی که شکست‌‌‌های متوالی در روش IVF داشته‌اند؛ معمولاً سه شکست یا بیشتر ؛
  • برای غربالگری بیماری‌‌‌های ژنتیکی وراثتی ؛
  • بیماران ناقل جابه‌جایی‌‌‌های کروموزومی ؛
  • بیمارانی که سقط‌‌‌های مکرر دارند.