28 marzo 2013

Test de trisomías frecuentes en sangre materna


Este es uno de los avances “game-changers” en genética médica. De los que cambian totalmente el encare (el enfoque del riesgo) en uno de los aspectos más relevantes (aunque más no sea por la frecuencia) de las consultas en genética médica: las anomalías cromosómicas vinculadas a la edad materna avanzada.

Los inicios

Desde 1996 se sabe de la existencia de cantidades (bastante abundantes: aproximadamente el 10% del ADN total en plasma) de ADN fetal libre en sangre materna.
El quimerismo postparto se había determinado previamente a nivel citogenético; véase por ejemplo:
De Moor G, De Bock G, Noens L, De Bie S (1988) A new case of human chimerism detected after pregnancy: 46,XY karyotype in the lymphocytes of a woman. Acta Clin Belg 43: 231–235.

Estos son algunos de los primeros ejemplos de la demostración del pasaje de células y ADN fetal a la circulación materna y su posible uso como diagnóstico de trisomías fetales:

Bianchi DW, Zickwolf GK, Weil GJ, Sylvester S, DeMaria MA (1996) Male fetal progenitor cells persist in maternal blood for as long as 27 years postpartum. Proc Natl Acad Sci U S A 93: 705–708. doi: 10.1073/pnas.93.2.705.

Lo, Y. M. et al. Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum. Lancet 350, 485-487 (1997).

Lo YM, Tein MS, Lau TK, Haines CJ, Leung TN, et al. (1998) Quantitative analysis of fetal DNA in maternal plasma and serum: implications for noninvasive prenatal diagnosis. Am J Hum Genet 62: 768–775. doi: 10.1086/301800.

Primeros usos clínicos

Las primeras aplicaciones diagnósticas sobre el ADN fetal libre en sangre materna fueron las más sencillas: determinación del sexo (si se detectaba o no material del cromosoma Y), grupo sanguíneo Rh (si se detectaba el alelo Rh+ siendo la madre Rh- y por ende homocigota recesiva), enfermedades autosómicas dominantes cuando el padre era el afectado (de nuevo la madre es homocigota recesiva y si aparece un alelo dominante es fetal y transmitido por el padre).

El paso fundamental, la determinación no invasiva de trisomías frecuentes

El paso clave fue demostrar que se podía determinar, con una certeza aceptable, una aneuploidía para los cromosomas 13, 18, 21, X e Y (lo que da cuenta del 99% de las aneuploidías en embarazos de bajo riesgo a priori). Algunas de las publicaciones más relevantes son las siguientes:

Fan, H. C., Blumenfeld, Y. J., Chitkara, U., Hudgins, L. & Quake, S. R. Noninvasive diagnosis of fetal aneuploidy by shotgun sequencing DNA from maternal blood. Proc Natl Acad Sci U S A 105, 16266-16271 (2008).

Chiu, R. W. et al. Noninvasive prenatal diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy by massively parallel genomic sequencing of DNA in maternal plasma. Proc Natl Acad Sci U S A 105, 20458-20463 (2008).

Liao GJ, Chan KC, Jiang P, Sun H, Leung TY, Chiu RW, Lo YM. Noninvasive prenatal diagnosis of fetal trisomy 21 by allelic ratio analysis using targeted massively parallel sequencing of maternal plasma DNA. PLoS One. 2012;7(5):e38154. doi: 10.1371/journal.pone.0038154. Epub 2012 May 29.

Bianchi DW, Platt LD, Goldberg JD, Abuhamad AZ, Sehnert AJ, Rava RP; MatErnal BLood IS Source to Accurately diagnose fetal aneuploidy (MELISSA) Study Group. Genome-wide fetal aneuploidy detection by maternal plasma DNA sequencing. Obstet Gynecol. 2012 May;119(5):890-901. doi: 10.1097/AOG.0b013e31824fb482.
Este estudio prospectivo fue de los primeros en demostrar la eficacia de los métodos basados en la secuenciación masiva en paralelo para detectar aneuploidías en múltiples cromosomas, estando especialmente validado para los cromosomas 13, 18 y 21. De todas maneras se sigue considerando un método de “screening”.

Jensen TJ, Zwiefelhofer T, Tim RC, Dzˇakula Zˇ , Kim SK, et al. (2013) High-Throughput Massively Parallel Sequencing for Fetal Aneuploidy Detection from Maternal Plasma. PLoS ONE 8(3): e57381. doi:10.1371/journal.pone.0057381

Cromosoma Y en cerebro de madres

La presencia de células y ADN de origen fetal en la circulación materna (y tejidos maternos) es mucho más extensa de lo que se pensaba. Recientemente se determinó que en el 63% de las mujeres que han tenido embarazos se puede evidenciar la presencia, en múltiples regiones cerebrales, de ADN procedente del cromosoma Y.

Chan WFN, Gurnot C, Montine TJ, Sonnen JA, Guthrie KA, et al. (2012) Male Microchimerism in the Human Female Brain. PLoS ONE 7(9): e45592. doi:10.1371/journal.pone.0045592

Comentario en The New Scientist: Son's DNA found inside mother's brain.

Comentario en Science: Bearing Sons Can Alter Your Mind.

Genoma fetal completo

La minoría de las afecciones genéticas son causadas por aneuploidías (esto depende, claro, de la edad de la madre y de la historia familiar). En épocas de genomas individuales por doquier, se intentó secuenciar el genoma fetal completo a partir de sangre materna. Las complicaciones de interpretación e implicancias éticas son enormes (al igual que lo son para secuenciar el genoma de un recién nacido).

Varios de los grandes grupos de trabajo en genómica prenatal se tiraron a lograr esto:

Y. M. Dennis Lo, K. C. Allen Chan, Hao Sun, Eric Z. Chen, Peiyong Jiang, Fiona M. F. Lun, Yama W. Zheng, Tak Y. Leung, Tze K. Lau, Charles R. Cantor and Rossa W. K. Chiu, Maternal Plasma DNA Sequencing Reveals the Genome-Wide Genetic and Mutational Profile of the Fetus, Sci Transl Med 2010; 2(61), p. 61ra91.
En uno de los primeros intentos se secuenció el 94% del ADN fetal (a partir de una cobertura de 65X del genoma en el ADN libre en sangre materna). Esto debido a que las secuencias del feto se infirieron a partir de genotipados de SNP´s en los padres. Para poder secuenciar el genoma fetal completo se debería contar con la secuencia genómica completa de los padres.

Christina Fan, Stephen Quake, In Principle Method for Noninvasive Determination of the Fetal Genome, Nature Precedings, Received 08 December 2010 01:47 UTC; Posted 08 December 2010
Un paper “proof of concept” de la Stanford University y el Howard Hughes Medical Institute, basado en “shotgun sequencing” a partir del plasma materno y en determinar los haplotipos paternos e inferir los maternos por la presencia relativa.

Fan HC, Gu W, Wang J, Blumenfeld YJ, El-Sayed YY, Quake SR. Non-invasive prenatal measurement of the fetal genome. Nature. 2012;487(7407):320-4.
Una aproximación similar fue usada para “medir” el genoma fetal completo y detectar mutaciones heredadas del padre o surgidas de novo. Los autores hacen un conteo de haplotipos parentales en ADN del plasma materno obtenidos por secuenciación masiva. Este método permite la detección de alelos paternos y mutaciones de novo.

Jacob O. Kitzman, Matthew W. Snyder, Mario Ventura, Alexandra P. Lewis, Ruolan Qiu, LaVone E. Simmons, Hilary S. Gammill, Craig E. Rubens, Donna A. Santillan, Jeffrey C. Murray, Holly K. Tabor, Michael J. Bamshad, Evan E. Eichler, Jay Shendure, Non-invasive whole genome sequencing of a human fetus, Sci Transl Med. 2012 June 6; 4(137): 137ra76. doi:  10.1126/scitranslmed.3004323
El año pasado, finalmente, se publicó la secuenciación completa no invasiva de un genoma fetal. Esto requiere la secuenciación completa del genoma de ambos padres, una elaboración genome-wide de los haplotipos maternos y una secuenciación masiva del ADN en plasma materno.

Chen S, Ge H, Wang X, Pan X, Yao X, Li X, Zhang C, Chen F, Jiang F, Li P, Jiang H, Zhang H, Zhang L, Zhao L, Wang W, Li S, Wang J, Wang J, Yang H, Li Y, Zhang X. Haplotype-assisted accurate noninvasive fetal whole genome recovery through maternal plasma sequencing. Genome Med. 2013 Feb 27;5(2):18.

El futuro del diagnóstico prenatal 

Por momentos parece impredecible. ¿Qué no se podrá detectar? ¿Qué será aceptable desde el punto de vista ético detectar? ¿Qué será económicamente factible buscar? ¿Hasta dónde buscaríamos en una embarazada cuyo único riesgo genético es por edad materna? ¿La edad paterna pasará a ser una indicación para el diagnóstico prenatal debido al aumento de mutaciones de novo?

Pensando en lo inmediato, han empezado a aparecer aplicaciones en el diagnóstico prenatal de enfermedades monogénicas:
Lam KW, Jiang P, Liao GJ, Chan KC, Leung TY, Chiu RW, Lo YM. Noninvasive prenatal diagnosis of monogenic diseases by targeted massively parallel sequencing of maternal plasma: application to β-thalassemia. Clin Chem. 2012;58(10):1467-75. Epub 2012 Aug 15.

Actualmente se busca ampliar las posibilidades diagnósticas, validando los test en el estudio de microdelecciones (otras afecciones relativamente frecuentes y fáciles de detectar):
Anupama Srinivasan, Diana W. Bianchi, Hui Huang, Amy J. Sehnert, Richard P. Rava, Noninvasive Detection of Fetal Subchromosome Abnormalities via Deep Sequencing of Maternal Plasma, AJHG, Available online 10 January 2013

En Uruguay

Desde el 2012 está disponible a nivel clínico en USA el test de aneuploidías frecuentes (especialmente síndrome de Down) basado en la secuenciación masiva de ADN fetal en sangre materna a través de diversas empresas: Verifi (Verinata), MaterniT21 (Sequenom), Panorama (Natera) y Harmony (Ariosa).

Una visión rápida de los 4 tests se puede ver aquí: Competition intensifies over DNA-based tests for prenatal diagnoses, Nature Medicine 19, 381 (2013) doi:10.1038/nm0413-381.

Desde el 2013 está disponible en Uruguay a través de la asociación de las empresas: Genodiagnosis (de la que soy uno de los socios), Centro de Diagnóstico Prenatal y Southgenetics.

Las características del test de Verinata Health Inc., son las siguientes:

Se basa en la secuenciación masiva (shotgun sequencing) de regiones (tags) del genoma materno y del ADN fetal libre en sangre materna. La detección se basa en contar el número de tags originadas de cada cromosoma para determinar si algún cromosoma está sobre o subrepresentado como consecuencia de que el feto sea aneuploide (asumiendo obviamente que la madre no lo es).

Algo de cómo funciona el método de secuenciación masiva paralela (Illumina) se puede ver aquí:
Illumina next-generation sequencing technology in action.

Identifica las alteraciones cromosómicas más frecuentes:
Trisomía 21 (Síndrome de Down)
* Trisomía 18 (Síndrome de Edwards)
* Trisomía 13 (Síndrome de Patau)
* Monosomía X (Síndrome de Turner)
* Síndrome del Triple X,
* Síndrome de Klinefelter (XXY)
* Síndrome XYY

Este test tiene una exactitud de 99,8% para el Síndrome de Down y ligeramente menor para las otras alteraciones que estudia. Si bien se considera un método de screening, no de diagnóstico, para Sd. de Down tiene la misma certeza diagnóstica que el cariotipo, que se considera el gold standard. Para otras anomalías, tiene una certeza superior a los métodos de screening no invasivo disponibles hasta el momento pero no suficiente para considerarse un método de diagnóstico. O dicho de otra manera, de encontrarse una anomalía en este test, debería comprobarse mediante un cariotipo (que implica una amniocentesis o Biopsia de Vellosidades Coriales).

Se puede realizar a partir de las 10 semanas de edad gestacional, en embarazos únicos.

Los resultados están prontos en 8-10 días hábiles.

Las indicaciones para el test son:
1. Edad materna al momento del parto: Mujeres mayores de 35 años o más al momento del parto.
2. Ecografía alterada: la presencia en la ecografía de características anormales que hagan sospechar aneuploidías.
3. Historial de alteraciones cromosómicas: Embarazos anteriores con trisomías o presencia de  una translocación Robertsoniana en los padres
4. Análisis bioquímicos alterados: valores positivos o sospechosos en los análisis de screening del primer o segundo trimestre

Sin lugar a dudas la principal indicación - y dónde el test es más útil (donde se puede considerar incluso un test diagnóstico) - es por edad materna avanzada con una eco a las 11 o 12 semanas normal.
Si uno hace el test en una mujer mayor de 35, sin antecedentes, a las 10 semanas, mientras se espera el resultado, se hace la ecografía para translucencia nucal. Si ambos resultados son normales la probabilidad de una aneuploidía es virtualmente cero.
En el caso de parejas con antecedentes de hijos afectados o portadores de una translocación, depende de los datos previos con que se cuente. Si lo que se busca es una aneuploidía de los cromosomas validados el test puede resolver definitivamente la cuestión; en otros casos será necesario realizar un cariotipo por un método invasivo.
Si se hace el test por resultados ecográficos o bioquímicos que muestran una alteración (o una posible alteración como ocurre en muchos casos) la cosa es más complicada. Aquí las limitaciones del test son mayores; no quiere decir que no sirva, en algunos casos puede resolver la cuestión diagnóstica más allá de dudas, pero es probable que se requieran otros estudios (ya sea sustituyéndolo o a posteriori) para resolver el diagnóstico.

Verinata fue recientemente fue adquirida por el gigante de la genómica: Illumina. Un movimiento empresarial potencialmente tan relevante para la salud humana que fue comentado en el New York Times: Illumina Buys Maker of Down Syndrome Test.

En nuestro medio, la importancia del test fue recientemente destacada en este artículo periodístico: Detectan síndrome de Down con un examen de sangre del diario El País (Montevideo).



3 comentarios:

  1. Prenatal DNA Sequencing - MIT Technology Review

    http://www.technologyreview.com/featuredstory/513691/prenatal-dna-sequencing/

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  2. Maternal blood test for Down's syndrome has 'major advantages'

    10 June 2013

    By James Brooks

    Appeared in BioNews 708

    http://www.bionews.org.uk/page_310092.asp

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  3. Muy buen aporte, encontré para varios interesados resultados más específicos de los resultados para las pruebas de sangre. Un saludo

    http://www.webdelasalud.es/-/prueba-analisis-sangre

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