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Medizin

Präimplantations­diagnostik: Forscher „rekonstruieren“ Genom von 3 und 5 Tage alten Embryonen

Dienstag, 22. März 2022

/picture alliance, Andreas Arnold

Menlo Park/Kalifornien – US-Forschern ist es offenbar gelungen, das Genom von Embryonen vor der Implantation in den Uterus im Rahmen zu „rekonstruieren“. Die Technik könnte laut dem Bericht in Nature Medicine (2022; DOI: 10.1038/s41591-022-01735-0) genutzt werden, um Erkrankungsrisiken von Kinder im späteren Leben vorherzusagen, was zumindest in Deutschland auf erhebliche bioethische Bedenken stoßen dürfte.

Für eine erfolgreiche Genomsequenzierung, die mit modernen Automaten innerhalb weniger Tage möglich ist, wird derzeit noch eine größere Zahl von Zellen benötigt. Die Methode konnte deshalb nicht für die Präimplantationsdiagnostik genutzt werden, denn die wenige Tage alten Embryonen bestehen nur aus wenigen Zellen. Für die derzeitigen „Microarray“-Analysen, die größere Chromosomenanomalien oder einzelne Mutationen aufspüren, reicht in der Regel eine einzelne Zelle.

Forschern der Firma MyOme aus Menlo Park in Kalifornien ist es offenbar gelungen, diese technischen Schwierigkeiten zu überwinden. Die in Nature vorgestellte Methode besteht zunächst aus der Sequen­zierung des kompletten Genoms beider Elternteile. An den einzelnen Zellen der Embryonen wird dann eine „Microarray“-Analyse durchgeführt. Aus den 3 Datenquellen wird dann mit statistischen Mitteln das Genom des Embryos „rekonstruiert“. Es besteht ja aus dem Erbgut der Eltern, das sich nach der Befruch­tung neu arrangiert hat. Die Methode ermittelt, welche der Chromosomen der Eltern sich in der Eizelle zu Paaren verbunden haben und zu welchen meiotischen Rekombinationen es dabei gekommen ist.

Die Methode scheint recht zuverlässig zu sein, wie der Vergleich des rekonstruierten Genoms mit einer Genomsequenzierung zeigt, die bei 10 Kindern nach der Geburt durchgeführt wurde. Wie Akash Kumar von MyOme und Mitarbeiter berichten, betrug die Übereinstimmung 96,3 % bis 98,4 %, wenn die Zell­entnahme am Tag 3 nach der (künstlichen) Befruchtung erfolgte. Bei 5 Tage alten Embryonen stieg sie auf 98,0 % bis 98,9 %. Die Genauigkeit verbessert sich am Tag 5, weil bei der Biopsie mehr Zellmaterial vom Embryo entnommen wird.

Die Forscher haben dann die rekonstruierten Genomdaten von 110 Embryonen von 10 Paaren verwen­det, um sogenannte polygene Risiko-Scores (PRS) für 12 verschiedene Erkrankungen zu berechnen. Dies waren Brustkrebs, Colitis ulcerosa, Darmkrebs, koronare Herzkrankheit, Lupus, Morbus Crohn, Pankreas­karzinom (2x), Typ-1-Diabetes, Typ-2-Diabetes, Vitiligo und Vorhofflimmern. Die PRS waren in der UK Biobank-Studie ermittelt worden. Sogenannte Genom-weite Assoziationsstudien hatten gezeigt, welche Genvarianten mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko verbunden sind.

Auch bei den PRS wurde eine hohe Übereinstimmung mit den postnatalen Ergebnissen erzielt. Sie lagen nach Angabe von Kumar und Mitarbeitern zwischen 97,2 % und 99,1 % bei Verwendung der 3 Tage alten Embryonen und zwischen 99,0 und 99,4 % bei den 5 Tage alten Embryonen.

Die Ergebnisse könnten genutzt werden, um im Rahmen einer Präimplantationsdiagnostik Erkrankungs­risiken von Neugeborenen vorherzusagen. Ob dies sinnvoll ist, erscheint jedoch fraglich. Einerseits wur­den die PRS an den Daten von Erwachsenen für Erwachsene ermittelt. Ob sich das Erkrankungsrisiko von Neugeborenen vorhersagen lässt, ist unbekannt. Außerdem sind einige Erkrankungen wie der Typ-2-Diabetes oder die koronare Herzkrankheit sehr stark von Umwelteinflüssen abhängig. Sie lassen sich häufig, etwa beim Typ-2-Diabetes, auch bei einer ungünstigen genetischen Prädisposition durch ein gesundes Verhalten verhindern.

Nicht möglich ist eine Krankheitsvermeidung bei definierten Gendefekten. Unter den 10 Paaren war eines, bei dem die Frau infolge einer BRCA1-Mutation an Brustkrebs erkrankt war. Dieser Gendefekt wurde bei 13 der 20 Embryonen dieses Paares gefunden. Dieser Nachweis wäre jedoch auch ohne Genomanalyse möglich gewesen. Die Forscher argumentieren, dass die Information mit einem PRS auf Brustkrebs kombiniert werden könnte. Ein Embryo ohne BRCA1-Mutation und niedrigem PRS hatte ein 0,35-faches Risiko, an Brustkrebs zu erkranken, bei einer Person mit einer BRCA1-Mutation und niedri­gem PRS wäre es nach den Berechnungen der Forscher 5,35-fach erhöht.

Ob die Hersteller den Test kommerziell anbieten dürfen, ist unklar. In Deutschland wäre dies derzeit untersagt. Auch in angelsächsischen Ländern gäbe es vermutlich Bedenken. In Großbritannien ist eine Präimplantationsdiagnostik bereits auf „ernsthafte“ Erbkrankheiten beschränkt. Die Ermittlung von Risikoscores, deren Bedeutung für die Gesundheit völlig unklar ist, gehört nicht dazu. Die „Human Fertilisation and Embryology Authority“ würde sie nach Einschätzung britischer Experten nicht genehmigen.

In den USA gibt es keine strengen behördlichen Auflagen. Josephine Johnston vom Hastings Center, einer Bioethikdenkfabrik in Garrison im Bundesstaat New York, befürchtet deshalb, dass die Anbieter Testpa­kete schnüren, deren Risiken und Einschränkungen die Kunden nicht verstehen. Dazu gehört beispiels­weise, dass auch die komplette Analyse des Genoms genetische Erkrankungen nicht ausschließen kann.

Gerade neurologische Entwicklungsstörungen beruhen häufig auf de-novo-Mutationen, die erst nach der Implantation des Embryos auftreten. Sie werden derzeit unter anderem als Ursache von Autismus und mentalen Retardierungen vermutet. © rme/aerzteblatt.de

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