تشخیص ژنتيکي جنین پیش از لانه‌گزینی (PGD)

• 

PGD فناوری جدیدی در بررسی ژنتیکی  و تشخیص اختلالات احتمالی جنین، پیش از لانه‌گزینی در رحم مادر است که این امکان را برای افراد با شرایط خاص وراثتی فراهم می‌سازد تا از انتقال این ژن‌های معیوب به فرزندان خود جلوگیری کنند. PGD  همه روش‌های آزمایش سلول‌های یک جنین شامل بررسی کروموزوم ها و ژن‌های جنینی، پیش از انتقال به رحم مادر در طول یک دوره IVF/ICSI را شامل می‌شود.

وجود بيماري هاي ژنتيكي در زوجین یا خانواده های آنها،سن بالای مادر و عواملی از این قبیل مي تواند باعث افزايش خطر بروز ناهنجاري هاي كروموزومي در نوزاد شود. از این رو مبحث جلوگیری از تکرار بیمارهای ژنتیکی از گذشته با روش PND و در حال حاضر با استفاده از روش PGD مطرح بوده است. در روش  (Prenatal Diagnosis) PND یا تشخیص در حین بارداری، که پس از لقاح و بارداری طبیعی انجام می شود، بررسی و تشخیص ژنتیکی بین هفته های ۱۰ تا ۱۴ بارداری صورت می گیرد، که در صورت تشخیص اختلال در کروموزوم ها، تنها پیشنهاد، ختم بارداری می باشد. اما در روش PGD، چون لقاح به صورت خارج رحمی (IVF/ICSI)  صورت می گیرد، فقط جنین هایی که در بررسی های ژنتیکی سالم بوده اند، انتخاب و به رحم مادر منتقل می شوند؛ بنابراین صدمات جسمی وعاطفی سقط درمانی را به دنبال نخواهد داشت و در واقع تنها روش ممکن براي زوجيني است که در معرض داشتن فرزند مبتلا به بيماري­‌هاي ژنتيکي هستند ولی در ضمن به­‌دلايل قانوني، مذهبي و اعتقادی نمي­‌توانند سقط جنين را در صورت مبتلا بودن جنين به چنین مشکلاتی، انجام دهند.

در این روش آزمایشگاهی بسیار پیشرفته  که به تولد جنین های بدون اختلال و نقص ژنتیکی کمک می کند، آزمایش روی جنین هشت سلولی که حاصل لقاح مصنوعی (IVF یاICSI ) است، انجام می شود و در صورت اطمینان از سالم بودن جنین او را به رحم مادر منتقل می کنند تا به رشد طبیعی خود ادامه دهد.

بنابراین به کارگیری PGD در فرآیندهای درمانی لقاح آزمایشگاهی (IVF یا ICSI) می تواند باعث افزایش موفقیت آن شود زیرا جنين انتخاب شده از لحاظ ژنتیکی بررسی و سالم بودن آن تایید شده، بنابراین از شكل گيري و تولد كودكان با ناهنجاريهاي ژنتيكي یا اختلالات کروموزمی که ممکن است باعث سقط خود به خودی شود جلوگیری می گردد؛ همچنین در این روش براي برداشتن سلول هاي جنيني (بلاستومر) جهت بررسی، ناگزير سوراخي در پوسته جنيني يا زونا پلاسیدا ايجاد مي شود كه اين مجرا مي تواند مبدأ لانه گزيني بهتر جنين در رحم باشد. (هچینگ)

 

مراحل انجام آزمایش  PGD

مهم ترین اقدام پیش از انجام PGD، شناسايي جهش ژنتيکي مربوطه در والدين است. زوجين بايد به­‌منظور ارزيابي ريسک انتقال ناهنجاري ژنتيکي به فرزندانشان مورد مشاوره قرار گيرند. به‌خصوص اگر زوجين داراي ريسک بالايي براي انتقال ناهنجاري ‌هاي ساختماني يا بيماري­‌هاي تک ژني باشند. معمولاً در یک مرحله  دو تا سه ماهه، برای هر خانواده آزمایش اختصاصی روی تک سلول انجام می شود. پس از پایان این مرحله، انجام PGD  از نظر ژنتیکی امکان پذیر می باشد.

PGD  که در واقع به معنای نمونه برداری از جنین و ارسال یک سلول برای تعیین اختلال کروموزومی یا ژنی در آن جنین است، در یک دوره لقاح مصنوعی (IVF یا ICSI) آغاز می‌شود که شامل تمامی مراحل از جمله تحریک تخمدان با دارو، برداشتن تخمک و لقاح در آزمایشگاه و انتقال جنین می‌باشد. این آزمایش که معمولاً در روز سوم پس از لقاح در آزمایشگاه انجام می شود (باید حداقل ۵ جنین به ظاهر سالم ۶ تا ۸ سلولی تشکیل شده باشد)، ۴۸ ساعت طول می کشد که در صورت سالم بودن جنین در آزمایش، عمل انتقال به رحم مادر انجام می شود.  

 

 

البته نمونه برداری (بیوپسی) از جنین را می توان در مراحل مختلف رشد جنینی انجام داد. در گذشته فقط از تخمک نمونه برداری می کردند و در صورت سالم بودن پس از بررسی، آن را با نطفه مرد ترکیب و جنین حاصله را به رحم مادر منتقل می کردند ولی پس از مشاهده تعدادی نوزاد با اختلال کروموزومی، در حال حاضر نمونه برداری از جنین در روز سوم رشد جنین یعنی وقتی جنین ۶ تا ۸ سلولی است انجام می شود و یا در مواردی در روز ۵ تا ۶ رشد جنینی (بلاستوسیست) یا در مراحل پیشرفته تر رشد صورت می گیرد.

 

 

 

به طور کلی تشخیص پیش از لانه‌گزینی PGD شامل مراحل زیر است:

کشت جنین تا روز سوم، مرحله 6 تا 8 سلولي (یا بلاستوسیست)

• برداشتن یک یا دو سلول از جنین (بلاستومر)
• انجام PGD  روی سلول های برداشته شده براساس ماهیت بیماری از طریق یکی از دو روش مولکولی یا سیتولوژیک

1. مولکولی : کپی کردن DNA سلول از طریق فرآیندی به نام واکنش زنجیره‌ای Polymerase (PCR)برای تشخیص بیماری های تک ژنی
2. سیتولوژیک : آشکارسازي نواحي کروموزومي براي بيماري‌هاي کروموزومي با استفاده از روش (FISH) Fluorescent in situ Hybridization

• ارزیابی کد دنبالۀ DNA ، از طریق تحلیل مولکولی، برای تعیین امکان ارث بردن یک ژن مشکل‌ساز
• انتقال جنین پس از انجام آزمایش PGD‌ و شناسایی جنین های بدون مشکلات ژنتیکی  

 

 

 

موارد کاربرد PGD

تشخیص پیش از لانه‌گزینی برای هر زوجی که در معرض انتقال یک بیماری یا عارضه ژنتیکی است می‌تواند مفید باشد. افرادی که ممکن است کاندید آزمایش PGD‌ باشند عبارتند از:

• خانم های 35 سال و بالاتر (با افزایش سن میزان تولد نوزاد دچار سندرم داون (داشتن ۳ کروموزوم شماره ۲۱) حدود ۱۰ برابر افزایش می یابد و سایر اختلال های کروموزومی نیز حدود ۲ تا ۳ برابر می شود)
• زوجيني که حداقل يکي از طرفين، بر­اساس مطالعات فاميلي حامل يا مبتلا به يک بيماري ژنتيکي قابل وراثت باشد.
• حامل‌های اختلالات ژنتیکی وابسته به جنس (تشخيص جنسيت در بيماري هايي  مانند هموفيلي كه وابسته به جنس است و بروز آن به خصوص در پسران بيشتر از دختران است.)
• حامل‌های نقص‌های ژن منفرد (بيماري هاي تك ژني مانند تالاسمي كه ممكن است در نوزاد بروز كند)
• افرادی با اختلالات کروموزومی و یا خانواده هایی که سابقه تولد یک بچه ناقص یا عقب مانده دارند که ناشی از توارث آن اختلال از طریق ژن مخصوص یا اختلال در تعداد کروموزوم ها است؛ مثل داشتن یک فرزند مبتلا به سندرم داون یا سایر عقب ماندگی های ذهنی
• زنانی که سقط‌های مکرر ناشی از ناهنجاری های ساختمانی کروموزومی را تجربه کرده‌اند و عوامل ديگري براي سقط وجود نداشته است.
• مواقعي كه ناهنجاري هاي ساختاري مانند ترانس لوكيشن (جابه جا شدن قطعات كروموزومي)‌ در آزمايش كاريوتايپ زوجين وجود دارد.
• بیماران ناباروری که IVFهای ناموفق مکرر داشته‌اند. (بيش از 3 بار عمل IVF يا ميكرواينجكشن انجام داده اند،‌ اما منجر به حاملگي نشده است.)
• در زوجيني که به دلیل مشکل باروری از سوی مرد، کانديد ICSI (تزريق درون سيتوپلاسمي اسپرم) هستند.
• برای تعيين نوع آنتی ژن های لوکوسيت انسانی (HLA) در مواردی که فردی در خانواده نیاز به پیوند مغز استخوان داشته باشد و زوجین خواستار فرزند دیگری برای پیوند مغز استخوان یا استفاده از خون بند ناف آن برای درمان فرد بيمار خانواده هستند. اين کاربرد توسط خانواده هايی که افرادی با آنمی فانکونی يا تالاسمی بتا دارند استقبال می شود. ژن های HLA مربوط به سيستم ايمنی هستند و محصول حاصل از آنها مسئول شناسايی سلول های بيگانه است. در این صورت می توان از ابتدا با انجام PGD ، نوزاد متولد شده با HLA هماهنگی داشت.
• برای پیشگیری از سرطان یا بیماری هایی که در سنین بالا بروز می کند (مثلا با وجود یک ژن به نام 1 BRCA، فرد در سنین بالا مبتلا به اختلال های غدد یا سرطان می شود و می توان با انجام PGD از آن پیشگیری نمود).
• زوج های سالمی که مخالف ختم بارداری طی دوران بارداری هستند و می خواهند از ابتدا بارداری سالمی داشته باشند.
• آزمایش PGD‌ برای تعیین جنسیت نیز به کار می‌رود. اما چون برای انجام این کار نیاز به قرار گرفتن در یک دوره IVF حتی برای زوجینی که می توانند به صورت طبیعی باردار شوند، وجود دارد، معمولاٌ این کار توصیه نمی شود و فقط انتخاب جنسیت در مواردی که احتمال بروز یک بیماری وابسته به جنس مانند هموفیلی (که در پسرها بیشتر است) وجود داشته باشد، انجام می شود. 

بیماری های ژنتیکی تنها در ازدواج های خویشاوندی دیده نمی شود. زوج ها باید بدانند که اصولا آزمایش های ژنتیکی مانند PGD در خانواده هایی انجام می شود که مشکلات ژنتیکی در آنها وجود دارد. احتمال وجود بیماری های ژنتیکی در ازدواج های غیرخویشاوندی هم وجود دارد. بنابراین PGD در مورد تمام خانواده هایی که سابقه بیماری ژنتیکی در آنها وجود دارد، توصیه می شود.

 

کاربرد تشخیص آزمایش PGD

تشخیص پیش از لانه‌گزینی برای شناسایی مشکلات کروموزومی و ژنتیکی به کار می‌رود؛ این مشکلات، زوج را در معرض نقص‌های هنگام تولد یا سقط جنین‌های خود به خودی قرار می‌دهد. تحقیقات نشان می‌دهد که اختلالات قابل تشخیص با انجام PGD را می توان به سه دسته کلي تقسيم نمود:

1. نقايص تک ژني (ژن منفرد)
2. بيماري­‌هاي وابسته به کروموزوم­‌هاي جنسي
3. ناهنجاري­‌هاي کروموزومي

• نقايص تک ژني (ژن منفرد )

به‌منظور انجام PGD براي اختلال‌هاي تک ژني که از ژن های جهش یافته ایجاد می شوند، از روش PCR استفاده می شود. برخي از بيماري­‌هاي تک ژني که تا­کنون براي آنها PGD انجام شده است عبارتند از: سيستيک فيبروزيس، بیماری هانتینگتون،آنمي(کم خونی) ناشی از سلول داسي شکل، سندرم مارفان، آتروفي ماهيچه­‌اي نخاعي، بتاتالاسمي، سرطان هاي ارثي، ديستروفي ميوتونيک، هيپرپلازي مادرزادي آدرنال، ناشنوايي و غیره

• بيماري­‌هاي وابسته به جنس

تعيين جنسيت پيش از لانه گزيني (PGD Sex Selection) را مي­‌توان براي هر بيماري وابسته به X انجام داد.

PGD Sex Selection را مي­‌توان به دو روش PCR يا FISH انجام داد. در هر دو روش با توجه به نحوه انتقال بيماري­‌هاي وابسته به x تنها جنين هاي مؤنث (يا در مواردي مذکر) به رحم مادر منتقل مي‌­شوند. 

-  اختلالات وابسته به جنس مغلوب(بيماري‌هاي وابسته به X) : همچون هموفیلی، سندروم x شکننده، ديستروفي عضلاني دوشن، عقب‌ماندگي ذهني و بیشتر مشکلات عصبی- عضلانی.

- اختلالات وابسته به جنس غالب: همچون سندروم Rett و نرمی استخوان به علت مقاومت در برابر جذب ویتامین D.

• ناهنجاري­‌هاي کروموزومي

اختلالات کروموزومي طيف وسيعي از بيمار­هاي ژنتيکي را شامل مي­‌شوند.

یک سلول کامل و طبیعی ۴۶ کروموزوم دارد و يا به عبارت ديگر 23 جفت كروموزوم دارد. جفت هاي اول تا 22 براساس شكل و اندازه و شكل شماره گذاري شده اند و در زنان و مردان مشابه هستند. بيست و سومين جفت كروموزوم هاي جنسي هستند. زنان داراي دو كروموزم x و مردان داراي يك كروموزوم x و يك كروموزوم y هستند .به طور صحیح هر کدام از اسپرم و تخمک باید حاوی نیمی از کروموزوم یعنی ۲۳ می باشد. وقتی لقاح صورت می گیرد، اسپرم و تخمک با هم یکی شده که حاصل آن تخم بوده که سرانجام به یک جنین (آمبریو یا رویان) تبدیل می گردد که طبیعتاً جنین سالم ۴۶ کروموزوم کامل دارد. در اختلالات ژنتیکی، تخمک یا اسپرم، حاوی کروموزوم های بیشتر و یا کمتر از نرمال می باشد که نتیجه آن یک جنین غیر طبیعی است. مثلا در سندرم داون یا منگولیسم اختلال در کروموزوم ۲۱ است و تعداد آن بیشتر از نرمال است (47 کروموزوم).

 

نقص هاي كروموزومي :

1- چرخش بخشي از كروموزوم در جاي خود ( اينورژن )

2-حذف بخشي از كروموزوم ( دليشن)

3-اتصال دو كروموزوم به يكديگر ( ترانس لوكيشن روبرتسوني)

4-جابه جايي و انتقال قطعه اي از يك كروموزوم به كروموزوم ديگر ( ترانس لوكيشن متقابل (

5- فقدان كامل يك كروموزوم جنسي و يا وجود كروموزوم جنسي اضافي

6-كپي اضافي از كروموزوم هاي غير جنسي (وجود يك كروموزوم جنسي x كه منجر به سندرم ترنر مي شود و يكي از علائم عقيمي در زنان است و یا داشتن سه كروموزوم جنسي xxy كه منجر به سندرم كلاين فلتر مي شود و يكي از علائم عقيمي در مردان محسوب مي شود).

بسياري از زوجين حامل اين نوع ناهنجاري­‌ها ممکن است بدون استفاده از PGD هرگز موفق به بچه‌دار شدن نشوند. اکنون در تشخیص پیش از لانه گزینی با استفاده از تکنيک FISH مي­‌توان بسياري از اين اختلالات کروموزمی را تشخيص داد.

در ابتدا PGD فقط برای ۵ اختلال کروموزومی شایع (شامل کروموزوم های X،Y،۱۳،۱۸،۲۱(  انجام می شد که در مراحل بعدی برای ۸ تا ۱۲ کروموزوم (شامل X،Y، ۱۳، ۱۸، ۲۱، ۱۶، ۱۷، ۱۸، ۱۵، ۲۲، ۲۰، ۱۲(  انجام شد که از این طریق امکان تشخیص ۷۰ تا ۸۰ درصد ناهنجاری های کروموزومی فراهم شد و در حال حاضر با روش جدیدPGD  می توان سلامت ۲۴ کروموزوم را تایید نمود؛ یعنی تا ۹۰ درصد اختلال های کروموزومی را تشخیص داد که با پیشرفت و توسعه تکنولوژی، امکان بکارگیری این روش جهت تشخیص سایر ناهنجاری های ژنتیکی نیز فراهم خواهد شد.

در تشخیص PGD، ناهنجاري­‌هاي کروموزومي به دو دسته تقسيم مي­‌شوند:

الف: ناهنجاري­‌هاي عددي کروموزومي

یکی از اهداف PGD، غربالگري جنين­‌ها از نظر ناهنجاري­‌هاي عددي کروموزومي است. اين نوع PGD در زوجين ناباروري که سابقه IVF همراه با سقط­‌هاي مکرر دارند یا افرادي که چندين بار در اقدام به IVF با شکست روبرو شده­‌اند و يا در مواردي که سن مادر بالاتر از 35 سال باشد، صــورت مي­‌گيرد. بررسی ها نشان مي­‌دهد که از دلایل پايين بودن ميزان موفقيت IVF در خانم ها با سن بالا، ایجاد ناهنجاري‌هاي کروموزومي در تخمک است. با استفاده از تکنيک FISH مي‌­توان جنين‌‌ها را پيش از لانه‌گزيني براي ناهنجاري­‌هاي کروموزومي خاص غربالگري نمود و فقط جنين­‌هاي که دارای کروموزوم­‌هاي طبيعي هستند را انتخاب نمود. به اين ترتيب مي‌­توان ميزان لانه‌گزيني را افزايش داد و از ميزان سقط­‌هاي خودبخودي کاست.

ب: اختلال‌هاي ساختماني کروموزومي (بازآرایی‌های کروموزومی همچون جابجایی، وارون‌سازی، حذف و آنیوپلوئیدی)

اختلالات کروموزومی به شکل های مختلف است، یکی از شایع ترین آن ترانس لوکاسیون است. به طور طبیعی کروموزوم ها بسیار شکننده هستند و در حین تقسیم سلولی بیشتر آن ها می شکنند ولی مجدداً ترمیم می شوند. در ترانس لوکاسیون قسمتی از کروموزوم  که شکسته شده، جدا می شود و به عنوان یک کروموزوم مستقل و متفاوت عمل می کند. شخصی که در زمان تقسیم سلولیش این اتفاق افتاده باشد، به عنوان حامل نامیده می شود. حاملان اين نوع ناهنجاري­‌ها از لحاظ باليني طبيعي هستند، زيرا اين افراد کمبود خالص مواد ژنتيکي را ندارند. اما زمانی که بارداری صورت می گیرد، فرد حامل، جمع تعداد کروموزومی که به اشتراک می گذارد طبیعی نیست و در واقع در حالیکه فرمول کروموزومی زوج او طبیعی است. تخم به وجود آمده که تبدیل به جنین اولیه می شود، تعداد کروموزوم های سلولی آن بیشتر یا کمتر از نرمال است که اين حاملين ممکن است بارها با سقط جنين مواجه شوند و يا حتي ممکن است داراي بچه­‌هاي نا‌­هنجار و يا مبتلا به عقب ماندگي ذهني شوند زيرا مشکل اصلي اين افراد، عدم جدا شدن مناسب و برابر کروموزوم­‌ها در مرحله اسپرم‌سازي (اسپرماتوژنز) و يا تخمک‌سازي (اووژنز) مي­‌باشد. PGD در زوجين حامل اين نوع اختلالات کروموزومي مي‌­تواند در انتخاب جنين­‌هاي با مجموعه کروموزومي طبيعي بسيار کمک‌کننده باشد

 

مزایای PGD

به دلیل انجام این روش پیش از لانه‌گزینی، نیاز به آزمایش آمنیوسنتز که بین هفته 16 تا 22 دوران بارداری (سه ماهه دوم) انجام می‌شود و یا نمونه برداری از پرزهای جنينی (CVS) ،کاهش می‌یابد.

از آنجا که این روش پیش از لانه‌گزینی انجام می‌شود، به زوج این امکان را می‌دهد که تصمیم بگیرند آیا می‌خواهند وارد مراحل بعدی بارداری شوند یا خیر.

این روش زوج‌های دارای مشکلات ژنتیکی را ترغیب می‌کند که به داشتن فرزندان بیولوژیکی خود می کند.

با توجه به نقص‌هایی که ممکن است هنگام تولد وجود داشته باشد، استفاده از این روش صدمات روحی، مشکلات  و هزینه‌ها را کاهش خواهد داد.

 

در حقیقت با استفاده از این تکنیک، بسیاری از خانواده ها می توانند به آرزوی دیرینه خود که داشتن فرزندی سالم است با عوارض کمتری دست یابند.

 

مشکلات PGD

• در برخی موارد، یک تخم لقاح یافته ناقص از لحاظ ژنتیکی ممکن است ، بدون هیچ اختلال یا بیماری رشد کند. بنابراین در مورد درصد احتمال ایجاد اختلال باید با پزشک دقیقاً مشورت گردد.
• علیرغم این که PGD احتمال به وجود آمدن فرزندی با اختلال ژنتیکی را کاهش می‌دهد، اما نمی‌تواند این خطر را به طور کامل از بین ببرد. در برخی موارد،‌ انجام آزمایش‌های بیشتری در دوران بارداری مورد نیاز است تا مشخص شود که بروز یک عامل ژنتیکی هنوز هم ممکن است.
• علائم برخی بیماری‌ها تنها زمانی آشکار می‌شود که فرد به میانسالی رسیده باشند.