DIAGNÓSTICO GENÉTICO DE PREIMPLANTACIÓN (PGD) Las alteraciones genéticas son una importante causa de esterilidad e infertilidad y pueden ser responsables de algunos defectos congénitos. Estas alteraciones están presentes en más del 50% de los abortos espontáneos del primer trimestre. Durante los últimos años, se han desarrollado técnicas que permiten el análisis genético del embrión incluso antes de que éste sea transferido al útero materno; este procedimiento se conoce como diagnóstico preimplantatorio. La posibilidad de comprobar si un embrión es normal o no, desde el punto de vista genético, antes de ser transferido al útero es un concepto tan esencial para la prevención de enfermedades como para conseguir el embarazo en algunas parejas con fracasos reproductivos reiterados. La tasa habitual de embriones con alteraciones genéticas ronda el 30%, pero en parejas con fracasos reiterados en tratamientos de fertilidad asistida, esta cifra asciende al 70%. Por ello en estas parejas es útil la selección de embriones sanos para lograr el embarazo. El mismo concepto se aplica para las mujeres de mas de 37 años, en quienes la incidencia de alteraciones genéticas en los embriones eleva la tasa de aborto y de hijos con alteraciones. Nuestros genetistas se encargan de estudiar cada caso en particular, y en conjunto con los biólogos de nuestro laboratorio, preparan la estrategia mas adecuada para diagnosticar patologías genéticas en los embriones. Desde sus inicios en 1990, el PGD, ha expandido sus objetivos e indicaciones. Esta estrategia diagnóstica, fue inicialmente utilizada para la identificación de embriones de sexo femenino mediante técnicas de biología molecular en familias con antecedentes de desórdenes génicos ligados al X recesivo. El advenimiento del FISH (Fluorescent In Situ Hibridization) determinó que pudiera aplicarse para la resolución de múltiples diagnósticos en parejas con rearreglos cromosómicos complejos como translocaciones recíprocas balanceadas, translocaciones robertsonianas y también en portadores de mosaicismos cromosómicos. Recientemente, la evolución de esta tecnología ha permitido la incorporación del tamizaje o screening genético de Preimplantación (PGS). Dicha estrategia tiene como objetivo la identificación de aneuploidías (alteraciones en el numero) de los cromosomas más frecuentemente involucrados en abortos tempranos. y se aplica tanto en parejas con abortos recurrentes como en aquellas que presentan fallas repetidas de implantación en procedimientos de FIV-ICSI (Fertilización In Vitro- Inyección Intracitoplasmática de Esperma). El Diagnóstico Genético Preimplantatorio, DGP (o PGD por sus siglas en inglés), es la opción diagnóstica más temprana para parejas con alto riesgo de descendencia afectada por enfermedades genéticas. Permite la prevención de desórdenes monogénicos (por alteración de un gen) y cromosómicos (alteración de la conformación el numero de los cromosomas), mediante el diagnóstico de anomalías genéticas en los embriones obtenidos por técnicas de fertilización asistida de alta complejidad como el ICSI. De este modo, permite transferir al útero materno sólo aquellos embriones que no presenten la
enfermedad genética para la cual la pareja consultante se encuentra en situación de riesgo. Clasificación e indicaciones Diagnóstico Genético de Preimplantación de alto riesgo (PGD): es el que se realiza a pacientes que presentan alto riesgo para descendencia afectada por enfermedades genéticas, tanto desórdenes monooligogénicos, poligénicos y cromosómicos. Se indica cuando existen: Antecedentes familiares de enfermedades monogénicas Alto riesgo para enfermedades cromosómicas: Padres portadores de mosaicismos Padres con alta tasa de aneusomías espermáticas Hijos previos con anomalías cromosómicas. Diagnóstico Genético de Preimplantación de bajo riesgo (Screening) (PGS): es el que se realiza para incrementar las posibilidades de lograr el embarazo en pacientes que presentan infertilidad o esterilidad. Se indica cuando existe: Edad materna avanzada (35 años o más) Fallas repetidas de implantación Parejas con cariotipo normal que presenten en su historia reproductiva abortos recurrentes. Qué enfermedades pueden diagnosticarse? Anomalías cromosómicas o Anomalías numéricas: Constituyen las alteraciones genéticas más frecuentes de la población en general. Su incidencia se incrementa con el aumento de la edad materna. Las más frecuentes son: Síndrome de Down (Trisomía del cromosoma 21), Síndrome de Edwards(Trisomía del cromosoma 18), Síndrome de Patau (Trisomía del cromosoma 13). o Anomalías estructurales: Intercambio recíproco entre cromosomas (translocaciones), muy frecuentes en las parejas con abortos recurrentes; pérdida de material de un cromosoma (deleciones); ganancia de material de un cromosoma (duplicaciones o inserciones), inversión de un fragmento cromosómico (inversión). Enfermedades Monogénicas Actualmente pueden diagnosticarse más de 90 enfermedades monogénicas como por ejemplo: Fibrosis quística Alpha y Beta Talasemia Hemofilia A y B Anemia de células falciformes
Anemia de Fanconi Retinoblastoma Neurofibromatosis Enfermedad de Huntington Tipificación de HLA Mutaciones del encogen P 53 Acondroplasia Hidrocefalia ligada al X Epidermolisis bullosa Distrofia Miotónica Fenilcetonuria Retinitis Pigmentaria Forma de realización: El ovulo fecundado se divide aproximadamente cada 24 horas. Así en el 3er día post fecundación posee unas 8 células. Existen tres estadios en los que puede realizarse el procedimiento de extracción de material genético por medio de técnicas de micromanipulación. o Primer estadio: Biopsia del corpúsculo polar del ovocito (antes de ser fertilizado). Los ovocitos poseen su material genético en su núcleo y una fracción del mismo se halla en una estructura llamada cuerpo polar. Una vez realizada la aspiración de ovocitos durante un procedimiento de ICSI, se extraen los cuerpos polares de los ovocitos y se realiza la evaluación genética de los mismos. Los resultados, que generalmente se obtienen durante el transcurso de menos de 24 horas, determinan cuáles son los ovocitos que se fertilizarán, es decir, aquellos que no portan enfermedades genéticas. o Segundo estadio: Biopsia de blastómera. Cuando los embriones alcanzan el tercer día de desarrollo in Vitro, posee cerca de ocho células, llamadas blastómeras. En ese momento se extrae una de ellas de cada embrión y se realiza el diagnóstico. Finalmente, se transfieren al
útero los embriones cuyo resultado indica que no portan enfermedades genéticas. Blastomera: Cromosomas: Y amarillo (1), X azul (1), 21-13 rojo (4), 16 verde (3), 18 púrpura (0)
o Tercer estadio: Biopsia de blastocisto. Esta técnica es similar a la biopsia de blastómera, pero en este caso se realiza extrayendo una pequeña porción de trofoectodermo (fragmento del embrión que dará origen a la placenta y membranas).. Blastocisto Trofoectodermo Durante el proceso del diagnóstico, los embriones se mantienen en cultivo hasta disponer del resultado, momento en el que se realizará la transferencia de los embriones sanos al útero. En cualquiera de los casos, luego de obtener el material genético para estudiar, este se procesa por técnicas de FISH o de CGH.
Técnicas: FISH y CGH Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Dentro del núcleo, las moléculas de ADN se disponen en forma de una larga cadena.. En el momento de la división de las células, la cadena de ADN, junto a unas proteínas especiales, se pliega en paquetes ultracompactos llamados cromosomas, los cuales son 46 por cada célula somática y 23 en espermatozoides y ovocitos. Así, los cromosomas se organizan en el núcleo de cada célula en 23 pares idénticos. Los cromosomas se duplican en el proceso de división celular y luego se transportan de las células madre a las hijas transmitiendo así la información genética. Habitualmente el diagnóstico de anomalías cromosómicas es llevado a cabo a través de la técnica de FISH hibridación fluorescente in situ- que se basa en el principio de complementariedad de las bases del ADN y la capacidad de las cadenas del mismo de unirse a Sondas, las cuales son pequeños fragmentos de ADN complementarios a las regiones cromosómicas que quieren estudiarse y que se han marcado con un colorante fluorescente. Estas sondas se adherirán específicamente a los cromosomas que se busca identificar, de modo que la visualización de dicha fluorescencia en una muestra estudiada, implicara la presencia de la alteración cromosomica buscada, mientras que su ausencia significa la ausencia de la transmisión de la enfermedad. Aplicaciones: Podemos analizar anomalías cromosómicas numéricas (aneuploidías) como, por ejemplo, la presencia de 3 cromosomas 21, responsable del
síndrome de Down y otras anomalías numéricas que originan abortos de repetición. Por otro lado, podemos identificar los cromosomas sexuales X e Y y así determinar el sexo de los embriones en enfermedades ligadas al sexo (más de 300 enfermedades) como, por ejemplo, la hemofilia o la distrofia muscular de Duchenne. En estos casos, las mujeres pueden ser portadoras y transmitir la enfermedad a la descendencia (el 50% de la descendencia de sexo masculino desarrollará la enfermedad y el 50% de la descendencia de sexo femenino será portadora), pero nunca van a padecerla. Por ello se transfieren embriones de sexo femenino si la madre es portadora de dicha enfermedad o embriones de sexo masculino si el padre es el afectado. Imágenes: Técnica FISH Imagen correspondiente a FISH realizado en blastómera utilizando sonda centromérica para cromosoma X (verde) y sonda centromérica para cromosoma 18 ( rosa). La técnica CGH hibridización genómica comparada- que consiste en comparar el ADN (Ácido desoxirribonucleico) de una célula a evaluar, con el contenido de ADN de un control normal. Este método permite la detección de alteraciones del material genético estudiado. Con el CGH no se necesita definir a priori qué cromosomas se quieren evaluar, porque se evalúa la totalidad del ADN de la célula; mientras que en el FISH la evaluación es parcial, dado que se eligen ciertos cromosomas específicos a estudiar, los que se determinan de acuerdo a los antecedentes familiares o el diagnóstico realizado en la pareja. La técnica de CGH requiere de mayor tiempo de procesamiento lo cual determina que sólo se realice en casos específicos para diagnósticos embrionarios preimplantatorios. Imágenes Técnica CGH
Conclusiones El Diagnóstico Genético de Preimplantación es la estrategia reproductiva de elección para parejas con alto riesgo de descendencia afectada por desórdenes genéticos, tanto cromosómicos como monogénicos. El Screening o Tamizaje Genético de Preimplantación es una herramienta no sólo diagnóstica sino también terapéutica para pacientes con abortos recurrentes o fallas repetidas de implantación en procedimientos de fertilización asistida. Que ventajas ofrece el PGD? Mejorar la tasa de embarazo. Reducir la tasa de aborto espontáneo. Disminuir el número de embriones a transferir y por tanto el riesgo de embarazo múltiple. Perspectivas futuras La perspectiva más promisoria del Diagnóstico Genético de Preimplantación es la posibilidad de ser una herramienta terapéutica para salvar la vida de niños con enfermedades genéticas y hematológicas tales como la Anemia de Fanconi, Talasemias, Leucemias, Linfomas, etc., al permitir el nacimiento de un hermano sano HLA compatible.