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Gli embrioni sani mostrano difetti cromosomici
I test genetici progettati per estirpare gli embrioni che è improbabile che diventino bambini sani dopo la fecondazione in vitro (IVF) vengono spesso somministrati alle coppie che ricevono un trattamento, anche se sembra avere scarso impatto sui tassi di gravidanza. Un nuovo studio che coinvolge lo screening genetico ad alta risoluzione getta la pratica in nuovi dubbi, dimostrando che la maggior parte delle cellule anche negli embrioni sani hanno tali difetti cromosomici.
Collega i punti: Ciascun punto in questo test array rappresenta un pezzo di DNA del test. Il colore determina la somiglianza tra il DNA del test e un altro campione di riferimento.
Evelyne Vanneste e i suoi colleghi al Università Cattolica di Lovanio , in Belgio, ha utilizzato nuove tecniche di screening a risoluzione più elevata per analizzare le cellule di embrioni di tre o quattro giorni di 23 coppie fertili di età inferiore a 35 anni. Gli embrioni vengono generalmente analizzati in questa fase dello sviluppo perché gli embrioni meno maturi contengono meno informazioni e gli embrioni più sviluppati sono più difficili da trasferire.
Vanneste e i suoi colleghi hanno scoperto che oltre il 90% delle cellule presentava alcune anomalie cromosomiche, una scoperta che spiega in qualche modo perché gli esseri umani hanno tassi di fertilità così bassi in generale. Ma significa anche che alcuni embrioni utilizzabili possono essere scartati dopo lo screening.
Lo screening genetico preimpianto (PGS) di solito comporta la reazione a catena della polimerasi (PCR), che rileva i disordini genetici amplificando un pezzo specifico di DNA mutato, o l'ibridazione fluorescente in situ (FISH), che consente di controllare i difetti strutturali dei cromosomi rispetto al normale cromosomi ma non è in grado di eseguire lo screening di tutti i cromosomi contemporaneamente. Di conseguenza, i problemi cromosomici che possono impedire una gravidanza di successo possono essere persi.
Vanneste e i suoi colleghi hanno utilizzato due strumenti più recenti, un array SNP e un array BAC, per cercare errori cromosomici nell'intero genoma. L'array SNP può identificare variazioni in brevi pezzi di DNA, mentre l'array BAC può analizzare pezzi di cromosoma più grandi per errori strutturali. Il team ha studiato le cellule di 23 embrioni prelevati da nove coppie con fertilità normale che erano sottoposte a trattamento IVF per escludere embrioni con malattie genetiche specifiche. Con sorpresa dei ricercatori, hanno scoperto che il 90% delle cellule aveva pezzi di cromosomi duplicati o mancanti. Non solo, ma gli errori sono cambiati in cellule diverse prelevate dallo stesso embrione.
Ciò suggerisce che gli embrioni umani hanno naturalmente un'elevata instabilità cromosomica, almeno durante i primi cicli di divisione cellulare. Lo stesso è stato osservato nei macachi ma non nei topi, afferma Vanneste, e la ragione evolutiva di ciò non è ancora chiara. Forse, l'instabilità è un meccanismo che può generare rapidamente diversità genetica, consentendo così un adattamento più rapido ai cambiamenti ambientali, afferma.
I risultati di Vanneste possono in parte spiegare il tasso di fertilità relativamente basso degli esseri umani di circa il 30%, ma il tasso è ancora molto più alto del 10% di embrioni apparentemente geneticamente normali trovati dal suo team. Ciò significa che molti embrioni devono continuare a svilupparsi in bambini sani anche se i loro cromosomi hanno difetti in questa fase. Man mano che l'embrione cresce, mutazioni complementari nelle sue cellule possono compensarsi a vicenda, oppure cellule senza difetti cromosomici possono popolare preferenzialmente l'embrione.
I vantaggi dello screening preimpianto sono già oggetto di accesi dibattiti, dal momento che gli errori cromosomici si verificano frequentemente nelle donne anziane che possono produrre pochi ovuli per cominciare, che hanno una peggiore possibilità di successo dell'impregnazione a seguito di biopsie invasive per rimuovere le cellule per lo screening genetico.
Nessuno di noi è veramente normale, quindi in realtà stiamo sprecando il nostro tempo a cercare la normalità, afferma Stuart Lavery, un consulente specializzato in medicina riproduttiva all'Hammersmith Hospital di Londra, Regno Unito Se fai uno screening abbastanza forte, non troverai mai un normale embrione.
Né Lavery né Vanneste suggeriscono di rinunciare completamente allo screening della fecondazione in vitro, ma entrambi sostengono che i cromosomi di embrioni più o meno sviluppati possono fornire risultati più affidabili perché l'instabilità cromosomica non è poi un problema. Cambiare il punto temporale dell'analisi genomica in un'analisi del corpo polare in una fase precedente o in una fase successiva mediante biopsia di blastocisti potrebbe essere un approccio migliore alla selezione di embrioni geneticamente normali per il trasferimento, afferma Vanneste.
I corpi polari sono cellule rimaste dalle divisioni cellulari meiotiche che formano l'uovo che contengono solo il DNA della madre e quindi non possono mostrare errori del padre o derivanti dopo la fecondazione. Ma il metodo è delicato sull'embrione e gli errori cromosomici presenti nei corpi polari sono trasportati da tutte le cellule dell'embrione, fornendo una forte giustificazione per scartare embrioni con errori.
Al contrario, la blastocisti umana ha circa 100 cellule a cinque giorni di vita, alcune delle quali formeranno la placenta piuttosto che i tessuti del feto. Ciò consente la rimozione di diverse cellule, il che rende più facile l'analisi genetica e include il DNA derivato dal padre. L'instabilità cromosomica è meno pronunciata in questa fase, ma fino a poco tempo non era pratico analizzare le cellule di blastocisti perché è molto più difficile trasferirle. Ma le tecniche più recenti che comportano il congelamento degli embrioni stanno rendendo più pratica l'analisi della blastocisti seguita da un successivo trasferimento.
Lavery afferma che l'analisi del corpo polare potrebbe avvantaggiare in particolare le donne anziane con solo poche preziose uova rimaste. Per le donne più giovani, le biopsie di blastocisti possono offrire risultati più promettenti, dice.
Tuttavia, gli array SNP e BAC sono ancora relativamente costosi. Un altro metodo meno costoso per analizzare i cromosomi umani, chiamato ibridazione genomica comparativa (CGH), è stato sviluppato da Elpida Fragouli del Nuffield Department of Obstetrics and Gynaecology, presso l'Università di Oxford, e Reprogenetics, nel Regno Unito. Questo approccio consente di esaminare tutte le 23 coppie di cromosomi umani delle blastocisti con una risoluzione leggermente inferiore.
Con CGH, il DNA estratto dall'embrione viene amplificato, etichettato in verde e mescolato con il normale DNA di riferimento etichettato in rosso. La miscela viene quindi distribuita su vetrini insieme ai cromosomi in metafase (fase iniziale) a cui si lega la miscela di DNA. I cromosomi sono condensati in forme distinte e il rapporto tra fluorescenza verde e rossa lungo la lunghezza di ciascun cromosoma indica se i cromosomi dell'embrione hanno perso o duplicato pezzi evidenti. I risultati clinici preliminari che utilizzano la tecnica sugli embrioni di blastocisti sono stati promettenti, afferma Fragouli.