Präimplantationsdiagnostik in IVF-Zyklen

Der Präimplantationstest ist eine Embryotestmethode der neuen Generation, die sowohl eine Alternative zu pränatalen genetischen Testmethoden wie der Chorionzottenbiopsie (CVS) und der Amniozentese für Paare bietet, bei denen ein hohes Risiko der Übertragung einer genetischen Störung auf ihre Nachkommen bekannt ist, als auch eine Testplattform für Patienten mit wiederholten IVF-Misserfolgen und wiederholten Fehlgeburten.

Während pränatale genetische Testmethoden nur zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Schwangerschaft eingesetzt werden können, bietet PGT genetische Tests an Embryonen vor der Schwangerschaft und schließt somit die Wahrscheinlichkeit aus, mit einem Nachwuchs mit genetischen Problemen schwanger zu sein. Die Ursprünge von PGD/PGS gehen auf das Jahr 1968 zurück, als Edwards und Gardner die allererste mikrochirurgische Embryobiopsie an Kaninchenembryonen durchführten, indem sie das Geschlechtschromatin von Kaninchenblastozysten mit Euchrysin 2GNX färbten. Allerdings wurde erst Anfang der 1990er Jahre der erste PGT-Fall durchgeführt, um das Geschlecht des Embryos auf eine geschlechtsgebundene autosomal-rezessive Störung zu untersuchen.

Die Präimplantationsdiagnostik (PGT) ist ein entscheidender Fortschritt in der assistierten Reproduktionstechnologie (ART), insbesondere in der In-vitro-Fertilisation (IVF). Bei der PGT werden Embryonen vor der Übertragung in die Gebärmutter genetisch analysiert. Ziel ist es, die Implantationsrate zu verbessern, das Risiko einer Fehlgeburt zu senken und die Übertragung genetischer Störungen zu verhindern. Die Technologie hat sich in den letzten Jahrzehnten erheblich weiterentwickelt und wird in drei Haupttypen unterteilt: PGT-A (zum Aneuploidie-Screening), PGT-M (für monogene oder monogene Erkrankungen) und PGT-SR (für strukturelle Umstrukturierungen). Nachfolgend finden Sie Informationen zu verschiedenen PGT-Typen, den klinischen Szenarien, für die sie geeignet sind, und ihrer allgemeinen Wirksamkeit.

Arten von genetischen Präimplantationstests

1. PGT-A (Präimplantationsdiagnostik auf Aneuploidie)
PGT-A prüft Embryonen auf numerische Chromosomenanomalien (Aneuploidie). Aneuploidien sind eine der Hauptursachen für Implantationsfehler, Fehlgeburten und Chromosomenstörungen wie das Down-Syndrom (Trisomie 21), das Patau-Syndrom (Trisomie 13) und das Edwards-Syndrom (Trisomie 18).

Indikationen:
Höheres mütterliches Alter (> 35 Jahre), in dem die Aneuploidierate aufgrund altersbedingter Chromosomentrennungsfehler steigt.
Wiederholtes Implantationsversagen oder wiederholtes Versagen der künstlichen Befruchtung.
Wiederholte Fehlgeburten (RPL), häufig verbunden mit Chromosomenanomalien bei Embryonen.
Männliche Unfruchtbarkeit, da das Aneuploidierisiko bei bestimmten Spermienanomalien steigen kann.
Geschlechtsauswahl zum Zwecke des Familienausgleichs

Verfahren:
Embryonen werden biopsiert (normalerweise im Blastozystenstadium), um einige Trophekodermzellen zu entnehmen, die dann je nach Behandlungszweck mit Techniken wie FISH oder Next-Generation-Sequencing (NGS) analysiert werden. In Fällen, in denen die Geschlechtsauswahl im Vordergrund steht und keine genetischen Erkrankungen vorliegen, kann eine einfache FISH-Analyse ein grundlegendes 5-Chromosomen-Panel liefern, das auf die häufigsten genetischen Störungen auf den Chromosomen 13, 18 und 21 sowie X und Y testet.

Erfolg und Einschränkungen:
Es hat sich gezeigt, dass PGT-A die Lebendgeburtenrate in bestimmten Bevölkerungsgruppen, wie z. B. bei älteren Frauen und solchen mit früheren fehlgeschlagenen Zyklen, verbessert, aber seine universelle Anwendung bleibt umstritten. Einige Studien deuten darauf hin, dass es bei jüngeren Patienten mit guter Prognose keinen signifikanten Nutzen gibt (Munné et al., 2019). Darüber hinaus kann Mosaizismus – bei dem einige Zellen im Embryo normal und andere aneuploid sind – die Interpretation und die Ergebnisse erschweren. In vielen Fällen können Embryonen, die als Mosaik eingestuft wurden, den Mosaizismus eliminieren und sich zu genetisch gesunden und euploiden Embryonen entwickeln. Wenn PGT-A in jungen und gesunden Populationen durchgeführt wird, kann dies dazu führen, dass Embryonen verworfen werden, die sich möglicherweise zu genetisch gesunden Menschen entwickeln könnten. Insgesamt ist dies eine geeignete Option für Patienten, die sich für eine Geschlechtsauswahl zum Zwecke der Familienbalance entscheiden, Patienten mit wiederholten IVF-Misserfolgen oder wiederkehrenden Fehlgeburten.

2. PGT-M (Präimplantationsdiagnostik auf monogene Störungen)
PGT-M identifiziert Embryonen, die Träger einer Einzelgenerkrankung sind (z. B. Mukoviszidose, Sichelzellenanämie, Huntington-Krankheit). Paare, die Träger einer bekannten genetischen Mutation sind oder in deren Familien eine bestimmte genetische Erkrankung vorkommt, profitieren von diesem Test.

Indikationen:
– Trägerscreening auf autosomal-rezessive oder dominante Erkrankungen.
– Prävention von X-chromosomalen Erkrankungen (z. B. Muskeldystrophie Duchenne, Hämophilie).
– Paare mit bekannter pathogener Variante bei einem oder beiden Partnern.

Verfahren:
Dabei handelt es sich um maßgeschneiderte Tests mit Techniken wie der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) oder NGS, um die spezifische Mutation zu erkennen. Oft wird neben der Mutationserkennung auch eine Kopplungsanalyse durchgeführt, um die Ergebnisse zu bestätigen und das Risiko einer Fehldiagnose zu verringern. Das bedeutet, dass das Paar, das einen PGT-M-Test machen möchte, einen detaillierten genetischen Test durchführen lassen muss, der die spezifischen Genmutationen zeigt, damit eine spezifische Testsonde für einen maßgeschneiderten Testprozess entwickelt werden kann. Patienten, die keinen detaillierten genetischen Testbericht haben, werden normalerweise gebeten, zweimal nach Zypern zu kommen – einmal, um eine Blutprobe abzugeben, damit ein gründlicher Mutationstest durchgeführt werden kann, wonach eine Testsonde maßgeschneidert werden kann, und ein zweites Mal für den IVF-Prozess.

Erfolg und Einschränkungen:
PGT-M bietet eine Genauigkeit von nahezu 98–99% bei der Verhinderung der Übertragung genetischer Erkrankungen, wenn es in akkreditierten Labors durchgeführt wird (Kuliev et al., 2020). Zu den Herausforderungen gehören jedoch die Notwendigkeit einer detaillierten genetischen Untersuchung des Paares und die Möglichkeit, dass nicht genügend Embryonen für die Untersuchung vorhanden sind. Frauen in älteren Altersgruppen mit verminderten Eierstockreserven können manchmal von mehreren Runden der Eizellentnahme profitieren, um die Anzahl der zu gewinnenden Embryonen zu maximieren. In solchen Fällen wird während beider Besuche eine Eizellentnahme geplant.

3. PGT-SR (Präimplantationsdiagnostik zur Erkennung struktureller Veränderungen)
PGT-SR zielt darauf ab, chromosomale Strukturanomalien wie Translokationen, Inversionen oder Duplikationen zu erkennen. Solche Umlagerungen können zu unausgeglichenen Embryonen führen, die Fehlgeburten oder angeborene Anomalien verursachen. Patienten mit balancierten Translokationen zeigen selbst oft keine Symptome. Wenn sie jedoch versuchen, schwanger zu werden, weisen einige der resultierenden Embryonen tödliche Chromosomenaberrationen auf, die zu fehlgeschlagenen Schwangerschaften oder wiederholten Fehlgeburten führen. Personen mit balancierten Chromosomenumlagerungen wie Robertson- oder reziproken Translokationen unterziehen sich häufig PGT-SR, um die Auswahl balancierter Embryonen sicherzustellen, die nicht zu Fehlgeburten oder Entwicklungsstörungen führen (Munné et al., 2020).

Indikationen:
Träger balancierter Chromosomentranslokationen (z. B. Robertson- oder reziprok)
Paare mit einer Vorgeschichte wiederholter Fehlgeburten oder Nachkommen mit strukturellen Chromosomenanomalien.

Verfahren:
PGT-SR verwendet Methoden wie NGS, um strukturelle Anomalien zu erkennen, und verwendet dabei im Wesentlichen ein ähnliches Testverfahren wie PGT-A.

Erfolg und Einschränkungen:
PGT-SR reduziert das Risiko einer Fehlgeburt bei Translokationsträgern erheblich. Studien berichten von klinischen Schwangerschaftsraten von 50–70% im Vergleich zu niedrigeren Raten in unbehandelten Zyklen (Collins et al., 2021). Dieser Ansatz kann das Risiko abnormaler Ergebnisse jedoch möglicherweise nicht vollständig ausschließen, da bei den Tests nur die Chromosomenstruktur und nicht die Genfunktion bewertet wird. Wenn zusätzliche genetische Probleme vorliegen, werden diese durch diesen Test nicht behoben. Dies wäre jedoch sehr selten.

Wirksamkeit und klinische Auswirkungen von PGT

Implantationsraten und Lebendgeburtenraten
PGT, insbesondere PGT-A, hat sich als vielversprechend erwiesen, um die Implantationsraten und Lebendgeburtenraten in bestimmten Bevölkerungsgruppen zu verbessern, beispielsweise bei Frauen über 35 oder bei Frauen mit wiederholtem Implantationsversagen. Bei PGT-M und PGT-SR ist die Prävention genetischer oder chromosomaler Erkrankungen bei den Nachkommen der wichtigste Erfolgsmaßstab, wobei in zahlreichen Studien hohe Genauigkeitsraten berichtet wurden (Practice Committee of the ASRM, 2020).

Senkung der Fehlgeburtenrate
PGT-A steht in Zusammenhang mit niedrigeren Fehlgeburtsraten, insbesondere bei Patientinnen mit wiederholten Fehlgeburten. Die Erkennung und der Ausschluss aneuploider Embryonen reduzieren in diesen Fällen die Fehlgeburten deutlich. Paare mit einer Vorgeschichte wiederholter Fehlgeburten, insbesondere aufgrund von Chromosomenanomalien, profitieren von PGT, da es durch die Auswahl chromosomal normaler Embryonen die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Schwangerschaft erhöht (Carp, 2018).

Männliche Unfruchtbarkeit: Schwere Fälle männlicher Unfruchtbarkeit können das Risiko von Chromosomenanomalien bei Embryonen erhöhen. In solchen Fällen ist PGT-A ratsam, um dieses Risiko zu verringern (Kushnir et al., 2016).

Ablauf der Präimplantationsdiagnostik

PGT kann nur als Teil eines IVF-Zyklus (In-vitro-Fertilisation) angeboten werden, da dies die einzige Möglichkeit ist, Embryonen in einer Laborumgebung zu erzeugen, um Biopsie- und Testverfahren zu unterziehen. Der PGT-Prozess umfasst mehrere wichtige Schritte innerhalb eines IVF-Zyklus:

1. Eierstockstimulation und Eizellentnahme: Zunächst wird die Frau mit Hormonen stimuliert, um mehrere Eizellen zu produzieren. Diese Eizellen werden dann in einem kleinen chirurgischen Eingriff, der „Oocyten-Pick-up“ genannt wird, aus den Eierstöcken entnommen (Practice Committee of the American Society for Reproductive Medicine, 2018). Bei Frauen mit stark eingeschränkter Eierstockfunktion kann es erforderlich sein, sich mehreren Eizellentnahmen zu unterziehen, um eine ausreichende Anzahl von Embryonen für die Tests zu erhalten. Bedenken Sie, dass die Wahrscheinlichkeit, lebensfähige Embryonen für die Übertragung zu erhalten, mit der Anzahl der Embryonen steigt.

2. Befruchtung und Embryokultur: Die entnommenen Eizellen werden im Labor mit Spermien befruchtet. Dabei wird üblicherweise eine intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) eingesetzt, um sicherzustellen, dass in jede Eizelle nur ein Spermium eindringt. Dieses Verfahren minimiert das Risiko einer Kontamination durch zusätzliche Spermien, die sonst die Ergebnisse des genetischen Tests beeinträchtigen könnten (Scott et al., 2013).

3. Embryobiopsie: Am fünften Tag nach der Befruchtung erreichen die Embryonen das Blastozystenstadium. Zu diesem Zeitpunkt werden einige Zellen vorsichtig aus der äußeren Schicht des Embryos (Trophektoderm) für genetische Tests entnommen. Dieses Biopsieverfahren scheint die Entwicklung oder das Implantationspotenzial des Embryos nicht zu beeinträchtigen, da nur wenige Zellen entnommen werden (Benoff et al., 1999).

4. Genetische Analyse: Die biopsierten Zellen werden einer genetischen Analyse unterzogen, wobei Techniken wie Next-Generation-Sequencing (NGS), Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) oder Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zum Einsatz kommen. NGS ist aufgrund seiner hohen Genauigkeit bei der Erkennung von Chromosomenanomalien die bevorzugte Methode für PGT-A geworden (Franasiak et al., 2014).

5. Embryotransfer: Sobald die Ergebnisse der genetischen Tests vorliegen, werden Embryonen, die als frei von den untersuchten genetischen Anomalien oder Chromosomenproblemen identifiziert wurden, für die Übertragung in die Gebärmutter der Frau ausgewählt. Die Tests dauern oft einige Tage. Dies bedeutet, dass die Embryonen normalerweise nicht im selben Zyklus wie das IVF-Verfahren übertragen werden. Normalerweise findet die Embryoübertragung am 5. Tag der Blastozystenbildung statt (ungefähr am 20. Tag des Menstruationszyklus der Frau). Wenn die genetischen Tests einige Tage dauern, wird dieses Zeitfenster für die Embryoübertragung verpasst, was bedeutet, dass die Patientin auf eine Embryoübertragung im nächsten Menstruationszyklus vorbereitet werden muss. Dies geschieht durch das Einfrieren der Embryonen nach der Biopsie.

Präimplantationsdiagnostik ist ein bahnbrechendes Instrument in der Reproduktionsmedizin, das zu besseren Ergebnissen bei IVF-Zyklen und zur Vorbeugung genetischer Erkrankungen führt. Jede Art von PGT – PGT-A, PGT-M und PGT-SR – hat unterschiedliche Indikationen und Vorteile, sodass ihre Anwendung an die individuellen Umstände des Patienten angepasst werden muss.

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Verweise

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