La fecondazione in vitro (FIV) è una tecnologia riproduttiva che ha rivoluzionato il modo in cui le coppie affrontano l'infertilità e i rischi genetici. Integrata con tecniche avanzate di analisi genetica, la FIV permette di esaminare gli embrioni prima del loro trasferimento in utero, aumentando significativamente le probabilità di una gravidanza sana. Tra queste tecniche, lo screening cromosomico degli embrioni, noto anche come PGT-A (Test Genetico Preimpianto per Aneuploidie), PGT-A/CCS (Comprehensive Chromosomal Screening) o PGS, gioca un ruolo fondamentale. Questo articolo esplora in dettaglio le informazioni relative a queste procedure, dal loro scopo alle metodologie, fino alle implicazioni per i pazienti.
Comprendere le Tecniche di PGT: PGT-M, PGT-SR e PGT-A
Le tecniche di PGT si integrano con la fecondazione in vitro e prevedono l’analisi genetica di alcune cellule dell’embrione dopo 5-6 giorni di sviluppo in laboratorio, quando raggiunge lo stadio di blastocisti. È quindi indiscutibile che la PGT-M (Test Genetico Preimpianto per Malattie Monogeniche) e la PGT-SR (Test Genetico Preimpianto per Traslocazioni Robertsoniane e Anomalie Strutturali Cromosomiche), applicate proprio alle coppie ad alto rischio genetico, siano molto promettenti ed efficaci nell’identificare l’embrione patologico evitandone il trasferimento in utero. Per questa indicazione infatti la letteratura scientifica internazionale ha dimostrato come unico reale vantaggio l’accorciamento del “time-to-pregnancy” ovvero del tempo necessario per il raggiungimento della gravidanza.
La PGT-A, invece, si concentra sull'analisi del numero corretto di cromosomi. Qualora il laboratorio disponga di molte blastocisti, tramite la PGT-A è possibile individuare da subito gli embrioni euploidi (con un numero normale di cromosomi) da trasferire immediatamente, aumentando la probabilità di dar luogo alla gravidanza al primo tentativo.
Prima di optare per la PGT, è importante valutare vari fattori che possono influire sul successo della procedura, come la riserva ovarica, il numero di ovociti recuperati e la percentuale di blastocisti formate.
Lo Screening Cromosomico Completo (PGS/PGT-A/CCS)
Una variante della Diagnosi Genetica Preimpianto (PGD) è lo Screening Cromosomico Completo (PGS/PGT-A/CCS). Questa tecnica è consigliata soprattutto in due casi specifici:
- Coppie che, sebbene non presentino nessuna alterazione genetica o cromosomica, sono soggette ad aborti ripetitivi in gravidanze spontanee o dopo una fecondazione in vitro.
- Coppie che presentano errori di annidamento, vale a dire che non hanno mai ottenuto una gravidanza dopo vari cicli di FIV con embrioni di buona qualità e senza nessuna causa apparente.
Per effettuare quest’analisi è necessario che la coppia si sottoponga ad un trattamento di Riproduzione Assistita (FIV/ICSI). Una volta fecondato l’ovocito con lo spermatozoo in laboratorio, gli embrioni vengono messi in coltura fino al raggiungimento della fase di blastocisto (5º, 6º o 7º giorno dello sviluppo embrionale) e si estraggono da cinque a otto cellule dallo strato cellulare esterno dell’embrione (trofoectodermo). Questa procedura si chiama biopsia embrionale. L’analisi cromosomica (PGS/PGT-A/CCS) consiste nell’analizzare le 23 coppie di cromosomi dell’embrione. Gli embrioni con una dotazione cromosomica corretta (euploidi) avranno maggiori possibilità di annidare e dare origine ad una gravidanza e a un bambino sano rispetto agli embrioni con alterazioni cromosomiche.
Il Percorso della Fecondazione Assistita con Screening Cromosomico
Il processo di fecondazione in vitro con screening cromosomico comprende diverse fasi, attentamente monitorate per massimizzare le probabilità di successo:
- Stimolazione ovarica personalizzata: A partire dal 2° giorno del ciclo mestruale si inizia il trattamento ormonale per 10-12 giorni. Durante questo processo, si monitora la risposta ovarica mediante ecografie.
- Raccolta degli ovociti: Quando i follicoli raggiungono la dimensione adeguata, si esegue la puntura-aspirazione transvaginale per estrarre gli ovuli. Questo procedimento viene effettuato sotto anestesia e controllo ecografico.
- Selezione degli spermatozoi: Si selezionano i migliori spermatozoi del partner o del donatore.
- Fecondazione in vitro: Gli ovuli sono fecondati in laboratorio con gli spermatozoi selezionati mediante iniezione intracitoplasmatica (ICSI), dove uno spermatozoo viene iniettato direttamente nell’ovulo.
- Coltura embrionale: Gli embrioni risultanti vengono mantenuti nelle incubatrici del laboratorio fino a raggiungere la fase di blastocisto.
- Biopsia embrionaria: Mediante aspirazione con una micropipetta, si estraggono diverse cellule embrionarie dal trofoectodermo.
- Vitrificazione degli embrioni: Gli embrioni vengono vitrificati nel laboratorio in attesa dei risultati del test genetico.
- Analisi genetica: Le cellule prelevate mediante biopsia vengono inviate al laboratorio di genetica per rilevare anomalie genetiche/cromosomiche.
- Preparazione endometriale: Una volta ottenuti i risultati, si prepara l'utero affinché sia nelle migliori condizioni per ricevere l'embrione.
- Trasferimento embrionale: Quando l'endometrio è preparato, si identificano gli embrioni sani e se ne seleziona uno per il trasferimento.
L'Importanza della Selezione Embrionale
Con un minor numero di embrioni ora trasferiti in ogni ciclo di fecondazione in vitro, la selezione degli embrioni è diventata più importante che mai. Gli studi hanno dimostrato che fino al 50% degli embrioni sono cromosomicamente anormali e se trasferiti è probabile che tali embrioni non riescano a impiantarsi nell'utero o possano provocare un aborto spontaneo.
Gli embrioni sono stati tradizionalmente scelti in base al loro aspetto al microscopio dopo 3 o 5 giorni di sviluppo nell'incubatrice. Nuove tecniche di analisi degli embrioni possono indicare lo stato cromosomico di ciascun embrione. Questo ci consente di selezionare embrioni di alta qualità per il trasferimento, riducendo così il rischio di fallimento della gravidanza e migliorando le possibilità di avere un bambino sano.
Diagnosi Genetica Pre-Impianto (DGP)
PGD e PGS: Distinzioni e Applicazioni
Il test PGD è una pratica comune da più di 20 anni ed è molto efficace nel rilevare alterazioni genetiche negli embrioni di coppie note per essere a rischio di trasmettere una malattia ereditaria ai propri figli. Tra le coppie sterili, il test PGD consente l'identificazione di embrioni cromosomicamente normali per il trasferimento che migliora i tassi di gravidanza per fecondazione in vitro.
In precedenza, le coppie che portavano il rischio di trasmissione di malattie genetiche erano in grado di diagnosticare la salute del loro bambino non ancora nato dopo che il concepimento era avvenuto per amniocentesi. Successivamente, se la gravidanza è affetta da un'anomalia, le coppie devono affrontare il dilemma di dover decidere se interrompere o continuare la gravidanza. La PGD viene eseguita utilizzando un microscopio ad alta potenza. Una o più cellule vengono rimosse dall'embrione e testate per il tratto genetico di interesse.
PGS si riferisce generalmente allo screening dei cromosomi per aneuploidia (un numero anormale di cromosomi). PGS è il termine usato più spesso dagli specialisti della fertilità quando discutono di infertilità con coppie che lottano con problemi che riguardano l'età, ripetuti fallimenti della fecondazione in vitro, aborti ricorrenti o che hanno avuto gravidanze geneticamente anormali. In Medfem utilizziamo PGS per fare riferimento al rilevamento di embrioni cromosomicamente anomali. La tecnica più comunemente conosciuta per PGS è l’ibridazione genomica comparativa dell’array (aCGH), che analizza una cellula dall’embrione in via di sviluppo per il numero corretto di cromosomi.
PGD è usato per le persone che portano una delle diverse centinaia di patologie a singolo gene o cromosomiche conosciute. Qualsiasi coppia a rischio di trasmissione di una malattia o condizione genetica può trarre beneficio dalla diagnosi e dallo screening genetico preimpianto. La PGD aiuta a ridurre la possibilità di concepire un bambino con un fattore genetico. Tuttavia, non può eliminare completamente questo rischio. La PGD viene eseguita prima del trasferimento dell'embrione nell'utero. È importante notare che la PGD non sostituisce i test prenatali. La biopsia dei villi coriali o l’amniocentesi è spesso raccomandata per confermare il risultato della PGD.
Le Anomalie Cromosomiche e il Loro Impatto sulla Gravidanza
L'ereditiamo 23 dei nostri cromosomi da ciascun genitore (23 dall'uovo e 23 dallo sperma). Quando l'uovo e lo sperma si uniscono, si forma lo zigote e questa cellula contiene 46 cromosomi. L'aneuploidia descrive un problema cromosomico. Significa che ci sono uno o più cromosomi sopra o sotto il numero normale di cromosomi. Ad esempio, tre cromosomi numero 21 o trisomia 21 (sindrome di Down) sono un esempio di aneuploidia.
I bambini nati in vita possono avere trisomia 13, 18 o 21. La trisomia 13 (sindrome di Patau) è caratterizzata da crescita lenta, labbro leporino, testa e mento piccoli e ritardo mentale. I bambini nati con trisomia 13 hanno un grave ritardo mentale e altri difetti alla nascita come anomalie della testa, dei pollici, delle orecchie, della bocca e dei piedi. La sindrome di Edward (trisomia 18) è caratterizzata da ritardo mentale grave, variabile e. Il rischio di aborto spontaneo durante la gravidanza è notevolmente aumentato. La trisomia 21 (sindrome di Down) si manifesta ugualmente in tutti i gruppi etnici ed è strettamente correlata all'aumento dell'età materna. L'aneuploidia dei cromosomi sessuali può causare uno sviluppo genitale anormale, sterilità e altri problemi di crescita. La sindrome di Turner è causata dall'assenza di un cromosoma sessuale (45, XO).
L'Età Materna e la Qualità degli Ovociti
La correlazione inversa tra età e fertilità femminile è ben nota. Diversi studi hanno dimostrato che i tassi di fertilità calano a metà degli anni Trenta di una donna, diminuiscono gradualmente e diminuiscono drasticamente dopo i 40 anni. Le donne di età compresa tra 20 e 34 anni hanno dimostrato di avere il 50% dei loro embrioni aneuploidi durante il test, anche quando gli embrioni sembravano normali all'esame microscopico. È stato dimostrato che non si riscontra alcuna differenza significativa nel tasso di fecondazione tra le donne di età compresa tra 35 e 40 anni. Al contrario, il tasso di gravidanza differisce tra questi due gruppi. Questo divario si amplia ulteriormente quando si considera il tasso di consegna. L'incidenza di aborto spontaneo aumenta da circa il 25% all'età di 35 anni, al 33% all'età di 40 anni e al 50% all'età di 45 anni.
Magli et al. hanno registrato che il 69% degli embrioni di pazienti di sesso femminile di 36-37 anni portava anomalie cromosomiche, mentre le anomalie sono aumentate all'81-90% nei pazienti di età pari o superiore a 40 anni. Questi risultati hanno portato alla conclusione che l'età diminuita nella fertilità femminile è dovuta alla scarsa qualità degli ovociti. È stato anche scoperto che i criteri morfologici attualmente utilizzati per la valutazione della qualità dell'embrione potrebbero in alcuni casi essere fuorvianti. Alcuni degli embrioni che apparivano morfologicamente perfetti furono trovati geneticamente anormali, mentre alcuni embrioni poco attraenti erano in realtà normali. Se si scoprisse che la maggior parte degli embrioni di un particolare individuo sono cromosomicamente anomali, potrebbe rivolgersi a un programma di donazione di ovociti.
Test Specifici per Cromosomi e Malattie Genetiche
È possibile testare specifici cromosomi, come il 15, 16, 17 e 22. Questi cromosomi possono portare a impianto fallito o aborto spontaneo. È stato riscontrato che circa il 59% degli embrioni testati da pazienti con aborti ricorrenti erano cromosomicamente anormali.
La determinazione del sesso viene eseguita su disturbi legati all'X recessivi trasmessi come la distrofia muscolare di Duchenne, la sindrome di Lesch-Nylan, la malattia di Charcot-Marie-Tooth, l'adrenoleucodistrofia e il daltonismo. Sono chiamate malattie legate al sesso perché c'è un gene anormale trasportato sul cromosoma X. Una femmina riceve un cromosoma X da suo padre e uno da sua madre. Potrebbe ereditare un cromosoma X difettoso ma sarà normale finché l'altro cromosoma X sarà normale. Una femmina non sarà colpita dalla malattia ma sarà portatrice di questa malattia. La malattia potrebbe essere trasmessa ai suoi figli. Un maschio acquisisce un cromosoma X da sua madre e un cromosoma Y da suo padre. Se eredita un cromosoma X difettoso, avrà la malattia.
Anomalie Cromosomiche negli Spermatozoi
Le anomalie cromosomiche negli spermatozoi possono causare infertilità e aborti ricorrenti. Spesso le cellule spermatiche non vengono esaminate per anomalie cromosomiche. Gli spermatozoi cromosomicamente anomali sono in grado di indurre una gravidanza anche se la probabilità di una gravidanza a termine e di cicli falliti sono ridotte. I test FISH (Ibridazione In Situ Fluorescente) sugli spermatozoi possono essere considerati in pazienti con più cicli di riproduzione assistita non riusciti, aborti inspiegabili e maschi con oligo- e astenenozoospermia. È noto che l'incidenza di anomalie cromosomiche nei maschi oligo-terato-astenozoospermici (OTA) è maggiore rispetto alla popolazione normale. Questi pazienti hanno un basso numero di spermatozoi, scarsa morfologia e motilità.
Nuove Indicazioni per la PGD: HLA Matching e Fratelli Salvatore
Ci sono nuove indicazioni per le quali può essere utilizzata la PGD. Ciò include l'HLA preimpianto - matching o "la creazione di un fratello Salvatore". La corrispondenza dell'antigene leucocitario umano (HLA) viene eseguita quando un paziente affetto necessita di corrispondenza del midollo osseo o del sangue del cordone ombelicale per il trapianto di cellule stamminali. Gli antigeni HLA si trovano sulla maggior parte delle cellule del corpo. Un donatore ben abbinato è importante e l'HLA viene ereditato. Un incontro ravvicinato sarebbe probabilmente un fratello o una sorella. Con gli stessi genitori, i fratelli hanno una probabilità del 25% di avere una stretta corrispondenza HLA. Quando due persone condividono gli stessi antigeni leucocitari umani (HLA), si dice che siano una "corrispondenza". I loro tessuti sono immunologicamente compatibili tra loro. La PGD combinata con la corrispondenza HLA ci consente di identificare un embrione compatibile con il tessuto, libero da malattie.
Di recente sono state strette collaborazioni con rinomati Istituti genetici per consentire l'identificazione e il test di difetti di singoli geni. Vengono utilizzate tecniche di valutazione specializzate che permettono di identificare il gene difettoso. Questa tecnica è chiamata PCR (reazione a catena della polimerasi) e CGH (ibridazione del genoma comparativo).
Le Tecnologie Avanzate nel Screening Genetico
Le informazioni necessarie per lo sviluppo adeguato di un individuo sono contenute in dei “libri” rappresentati dai geni; la “tinta” con cui si scrivono queste informazioni è il DNA. Gli embrioni umani hanno un'elevata percentuale di alterazioni cromosomiche, soprattutto se nella coppia esistono problemi di fertilità come aborti ripetitivi o errori di annidamento. Per anni si è prestata particolare attenzione alla Genetica e Biologia Molecolare, sviluppando tecniche in grado di individuare anomalie nel DNA. Le tecniche che si utilizzavano, ad esempio il FISH, non permettevano di conoscere esattamente la dotazione di tutti i cromosomi dell’embrione.
Fortunatamente, oggigiorno il panorama è cambiato. Conosciamo una tecnica in grado di analizzare l’intera dotazione cromosomica dell’embrione: l’array-CGH. Il momento migliore per analizzare l’embrione è attorno al 5° giorno. La tecnologia di Sequenziamento di Nuova Generazione (NGS) consente di analizzare tutti e 24 i tipi di cromosomi. Grazie alla tecnologia originale PGT-A, è possibile perfezionare e migliorare costantemente la tecnica di analisi dei campioni embrionali. Vari studi indipendenti hanno confrontato il test PGT-A con i test di altri laboratori, confermando l'efficacia di queste metodologie avanzate.
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