La comprensione della gravidanza ha compiuto passi da gigante grazie all'avvento di tecnologie innovative che permettono di analizzare il benessere fetale in modo non invasivo. Tra queste, l'analisi del DNA fetale libero circolante (cfDNA), e in particolare la sua quantificazione tramite la "frazione fetale" (FF), rappresenta una pietra miliare. Questo articolo si propone di esplorare in profondità il concetto di frazione fetale, la sua origine, i fattori che la influenzano, il suo ruolo nella diagnosi prenatale non invasiva (NIPT) e i suoi limiti, fornendo una panoramica completa per un pubblico eterogeneo, dagli studenti delle scuole superiori ai professionisti del settore sanitario.
L'Origine del DNA Fetale Libero Circolante
Per DNA fetale libero circolante (in inglese Cell-free fetal DNA o cffDNA) si intende il DNA del feto che si trova a circolare liberamente nel flusso sanguigno materno. Questo materiale genetico, frammentato e disaggregato, deriva principalmente dalla placenta. È fondamentale sottolineare che, sebbene derivi dalla placenta, il suo corredo cromosomico è generalmente considerato sovrapponibile a quello del feto.
La scoperta della presenza di DNA fetale nel circolo materno risale al 1983, quando studi pionieristici dimostrarono la presenza di materiale genetico maschile nel sangue di donne in gravidanza con feto maschio. In questa ricerca iniziale, la tecnica di Polymerase chain reaction (PCR) fu impiegata per confermare la presenza di queste cellule fetali nel circolo materno. L'analisi fu condotta su un campione di 43 donne con gestazione compresa tra le 12 e le 40 settimane. Trenta di queste gravide avevano un feto maschio, mentre 13 erano le gravide con feto femmina. Il risultato dello studio fu che le cellule con cromosoma Y vennero riscontrate solo nelle donne con feto maschio. Questo studio pose le basi per la comprensione che il DNA del feto potesse essere rilevato nel sangue materno.
Il cffDNA può essere raccolto tramite un semplice prelievo venoso sulla madre. La sua presenza nel sangue materno è un fenomeno transitorio: il DNA fetale libero scompare dopo poco tempo dal termine della gravidanza, mentre cellule fetali integre, sebbene meno abbondanti, possono sopravvivere per un periodo più prolungato.
La Frazione Fetale (FF): Definizione e Significato
Il valore del cffDNA nel sangue materno è espresso da una percentuale definita frazione fetale (FF). Questa metrica rappresenta il rapporto tra la quantità di DNA fetale libero circolante e la quantità totale di DNA libero circolante presente nel campione di sangue materno (che include sia il DNA materno che quello fetale). In altre parole, la FF indica quale proporzione del DNA totale analizzato proviene dal feto.
Fattori che Influenzano la Frazione Fetale
Il valore della FF non è statico, ma varia significativamente con il progredire della gravidanza. In generale, si osserva un aumento della FF con l'avanzare delle settimane gestazionali. Questo incremento è attribuito principalmente all'aumento delle dimensioni della placenta e, di conseguenza, al maggior numero di cellule trofoblastiche che vanno incontro ad apoptosi (morte cellulare programmata), rilasciando il loro DNA nel circolo materno.
Tuttavia, la FF può essere influenzata da molteplici fattori, alcuni dei quali possono portare a una sua diminuzione o a una variabilità inattesa. Tra questi, l'indice di massa corporea (BMI) materno gioca un ruolo significativo. Per un fenomeno sovrapponibile alla diluizione, la FF tende a diminuire con l'aumentare del BMI materno. Ciò significa che nelle donne con un elevato indice di massa corporea, la concentrazione di cffDNA fetale nel sangue può essere inferiore, rendendo potenzialmente più complessa l'analisi.
Alterazioni Cromosomiche e Frazione Fetale
Un aspetto cruciale dell'analisi della FF riguarda la sua relazione con le alterazioni cromosomiche fetali. Studi hanno dimostrato che le aneuploidie, ovvero anomalie nel numero di cromosomi, sono in grado di alterare la FF. In particolare, la FF risulta essere più alta nei feti affetti da trisomia 21 (Sindrome di Down). Questo fenomeno può essere dovuto a specifiche caratteristiche biologiche della placenta in presenza di questa condizione cromosomica. L'aumento della FF in caso di trisomia 21, così come per altre trisomie come la trisomia 18 (Sindrome di Edwards) e la trisomia 13 (Sindrome di Patau), può essere di circa 50 volte superiore rispetto a gravidanze euploidi, offrendo un ulteriore elemento di valutazione nell'ambito dello screening prenatale.
Il Ruolo della Frazione Fetale nella Diagnosi Prenatale Non Invasiva (NIPT)
L'analisi del cffDNA nell'ambito della diagnosi prenatale non invasiva, comunemente nota come NIPT (Non-Invasive Prenatal Testing), si basa in larga misura sul valore della frazione fetale. Per poter procedere con l'analisi delle aneuploidie tramite NIPT, la FF deve generalmente avere un valore superiore a una soglia prestabilita. Molte delle metodologie NIPT richiedono che la FF sia superiore al 4%. Questo limite si basa sull'assunto che a basse percentuali di FF, le aneuploidie cromosomiche potrebbero non essere identificate con la necessaria accuratezza, portando a risultati falsi negativi.
Il valore del 4% deriva da modelli statistici teorici e non è basato su studi di validazione diretta delle specifiche metodiche NIPT. A tutt'oggi, non sono ancora stati effettuati studi esaustivi per verificare il "Limit of Detection" (LOD), ovvero quale possa essere il reale valore più basso di FF al quale una specifica metodologia possa rilevare la presenza di un'aneuploidia. Studi come quelli condotti da Fiorentino et al. (2015) e Bono et al. (2015) hanno esplorato la fattibilità del NIPT in presenza di basse frazioni fetali, suggerendo che alcune tecniche di Massively Parallel Sequencing (MPS) possano identificare affidabilmente le trisomie comuni anche con livelli ridotti di cffDNA.
In caso il criterio di sufficienza della FF sia soddisfatto, si passa all'analisi delle aneuploidie. È importante ribadire che il NIPT è un test di screening e non un test diagnostico. Questo perché le tecniche di analisi non valutano esclusivamente il cffDNA, ma il cfDNA totale, includendo sia il DNA libero circolante materno che fetale. Pertanto, un risultato positivo al NIPT non equivale a una diagnosi certa di anomalia cromosomica, ma indica un aumentato rischio.
NIPT: Screening, Non Diagnosi
La distinzione tra screening e diagnosi è fondamentale quando si parla di NIPT. Non si può parlare di diagnosi prenatale non invasiva (NIPD) che comporta implicito il concetto di diagnosi, in quanto il test su DNA fetale nel sangue materno è un esame di screening. Esso non può escludere la presenza di anomalie cromosomiche, ma calcola solo il rischio. È corretto quindi utilizzare la sigla NIPT, cioè test di screening sul DNA circolante fetale. In nessun caso un tale test può sostituire il processo diagnostico basato su villocentesi o amniocentesi, che porta all'analisi del cariotipo fetale e alla diagnosi certa di anomalie cromosomiche o alla loro certa esclusione.
Il Test del DNA Fetale estratto dal sangue materno o NIPT è, allo stato attuale, il test di screening più accurato per le più comuni trisomie fetali. La sensibilità per la trisomia 21 è superiore al 99%, e i falsi positivi sono molto rari (inferiori allo 0,04% secondo alcuni studi). Se il test risulta negativo, va considerato rassicurante. Se invece il test è positivo, è indispensabile eseguire un'amniocentesi o una villocentesi, poiché il DNA anomalo potrebbe derivare dalla placenta (in presenza di mosaicismo placentare) e non dal feto, portando a un falso positivo.
Il NIPT dovrebbe essere sempre preceduto da un'ecografia ostetrica per la ricerca di marcatori ecografici di aneuploidie. La presenza di tali marcatori indirizza direttamente verso esami invasivi. Il Ministero della Salute italiano, a maggio 2015, ha pubblicato linee guida per il corretto utilizzo dei NIPT basati sullo studio del cfDNA fetale.
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Limiti e Considerazioni Pratiche del NIPT
Nonostante l'elevata accuratezza, il NIPT presenta dei limiti intrinseci legati principalmente alla frazione fetale e alla possibilità di mosaicismo.
Bassa Frazione Fetale: Se la FF è molto bassa, le anomalie cromosomiche potrebbero non essere rilevabili, producendo risultati falsi negativi. Pazienti con peso superiore ai 90 kg, ad esempio, presentano un rischio più elevato di fallimento dell'esame per bassa frazione fetale. Va da sé che valori di frazione fetale appena superiori al cut-off (fino al 6%) non assicurano la sensibilità dell'esame sopra citata. Alcuni studi, come quelli di Fiorentino et al. e Bono et al., hanno esplorato la possibilità di ottenere risultati affidabili anche con basse frazioni fetali, ma è un'area di ricerca in continua evoluzione.
Mosaicismo Placentare (MOMI): Nella placenta, possono riscontrarsi aree il cui corredo cromosomico non corrisponde a quello fetale. Queste aree sono definite mosaicismi. Tali aree mosaico possono dare origine a risultati falsi positivi o falsi negativi nell'ambito del NIPT. È per questo motivo che un risultato positivo al NIPT richiede sempre una conferma diagnostica tramite tecniche invasive.
Attendibilità e Cut-off: L'attendibilità diagnostica del test è elevatissima per la trisomia 21, ma valori di FF poco sopra al cut-off (fino al 6%) non garantiscono la sensibilità precedentemente citata.
Presso gli studi medici, è prassi effettuare un colloquio preliminare prima del test e, a 12 settimane, eseguire un'ecografia morfologica precoce con uno studio dettagliato dell'anatomia fetale. Questo esame va integrato al test NIPT per renderlo più completo. La Fetal Medicine Foundation (FMF) consiglia sempre di eseguire il test successivamente al test combinato (che include dosaggio di marcatori biochimici e misurazione della translucenza nucale), in quanto il dosaggio delle proteine placentari è fondamentale per lo screening precoce della preeclampsia.
Applicazioni Avanzate del NIPT
Il NIPT non si limita all'identificazione delle trisomie più comuni. È disponibile anche per lo screening di aneuploidie dei cromosomi sessuali (come la sindrome di Turner, Klinefelter, XYY) e per la determinazione del sesso fetale. Il test può essere eseguito a partire dalla 10ª settimana di gravidanza fino al termine.
Inoltre, il NIPT è esteso anche a gravidanze insorte con ovodonazione e a gravidanze multiple (generalmente non superiori a due feti), sebbene in questi ultimi casi l'interpretazione dei risultati possa richiedere considerazioni aggiuntive.
Conclusioni Preliminari e Prospettive Future
La frazione fetale è un parametro critico nell'interpretazione dei risultati del NIPT. La sua comprensione, i fattori che la influenzano e i suoi limiti sono essenziali per un uso appropriato di questa tecnologia. Sebbene il NIPT rappresenti uno strumento di screening estremamente potente e accurato, è fondamentale ricordare che non sostituisce la diagnosi genetica invasiva in caso di positività o di specifici sospetti clinici. La ricerca continua a perfezionare le metodologie NIPT, con l'obiettivo di ridurre ulteriormente i tassi di fallimento dovuti a bassa frazione fetale e di ampliare lo spettro delle anomalie genetiche rilevabili in modo non invasivo, offrendo così un supporto sempre maggiore alla salute materno-fetale.