Anàlisi citogenètica i monogènica en cèl·lula única: Diagnòstic Genètic Preimplantacional de Doble Factor

Abstract

El diagnòstic genètic preimplantacional (PGD) permet diagnosticar embrions obtinguts mitjançant tècniques de reproducció assistida. L’objectiu principal del PGD és diagnosticar els embrions de parelles portadores de malalties hereditàries greus, per tal d’aconseguir el naixement d’individus sans. S’ha postulat que les aneuploïdies són, en molts casos, responsables de la infertilitat o del fracàs de les metodologies de fecundació in vitro (FIV) per això, s’ha desenvolupat una variant del PGD, el PGS (Preimplantational Genetic Screening). Aquest té com a objectiu estudiar alteracions cromosòmiques, ja siguin numèriques o estructurals. Fins a l’actualitat la tècnica més emprada per al diagnòstic d’aquest tipus d’alteracions ha estat la FISH (Hibridació in situ Fluorescent). Rutinàriament amb aquesta metodologia s’estudien 9 cromosomes dels 24 totals del complement. Una altra metodologia per a l’estudi d’aneuploïdies és la CGH (Hibridació Genòmica Comparada), aquesta permet analitzar citogenèticament tot el complement cromosòmic de la cèl·lula d’estudi. L’anàlisi conjunta de malalties monogèniques familiars i d’aneuploïdies de tot el complement cromosòmic conformen el diagnòstic genètic preimplantacional de doble factor (DF-DGP). El primer objectiu d’aquesta tesi ha estat dur a terme un estudi bàsic que permetés aprofundir en el coneixement de les aneuploïdies pre-meiòtiques existents en l’oòcit utilitzant la tècnica de CGH. Estudiant 157 oòcits immadurs de dones de diferents edats i indicacions, s’ha determinat que el 15,9% dels oòcits estudiats presentaven aquest tipus d’anomalies. Aquestes alteracions cromosòmiques d’origen pre-meiòtic es troben en un nivell basal en totes les dones, sense veure’s afectades per l’edat materna o per problemes de fertilitat, i s’han trobat en un 33,9% de les dones estudiades. El segon objectiu ha estat posar a punt una nova aproximació per al DF-DGP, que permetés diagnosticar monogènicament i citogenèticament els embrions a Dia+3, per tal d’obtenir els resultats de l’anàlisi monogènica i citogenètica poc més de 30h després de la biòpsia i poder transferir els embrions sans i euploides dins del mateix cicle de FIV. S’han posat a punt dues aproximacions diferents de DF-DGP. La primera consisteix en biopsiar dos blastòmers dels embrions evolutius per fer-ne servir un per a l’anàlisi monogènica i l’altre per a la citogenètica. La segona aproximació consisteix en biopsiar un sol blastòmer i realitzar el doble diagnòstic a partir d’una sola cèl·lula. Ambdues aproximacions s’han aplicat clínicament en diferents parelles portadores de malalties monogèniques greus, obtenint embarassos i naixements d’individus sans. Algunes d’aquestes aplicacions per a determinades malalties monogèniques com per exemple la síndrome de Lynch, han estat pioneres a l’estat espanyol aconseguint per primera vegada el naixement d’individus sans per la malaltia. En conclusió, durant aquesta tesi doctoral s’ha demostrat la rellevància dels desequilibris cromosòmics en els oòcits i embrions estudiats, amb orígens molt diversos. És per això que les aproximacions del DF-DGP proposades prenen importància, ja que permeten seleccionar els embrions sans i que alhora són euploides, per tant, tindran més probabilitats d’implantar i de donar lloc al naixement d’individus sans. Cal destacar també, que tots aquests procediments diagnòstics es duen a terme durant el mateix cicle de FIV, i es pot realitzar transferència embrionària a final del dia+4 o dia+5, sense haver de criopreservar els embrions, fet que podria reduir la seva viabilitat.

Preimplantation Genetic Diagnosis (PGD) enables genetic analysis of embryos produced by assisted reproductive technologies. The aim of PGD is to diagnose embryos from couples carrying monogenic hereditary diseases, and to achieve birth of healthy individuals. It has been described that aneuploidies are the main causes of infertility or failure of IVF techniques (in vitro fertilisation), that is the reason why PGS (Preimplantational Genetic Screening) was developed. The most frequent technique to perform PGS is FISH (Fluorescent in situ hybridisation) where usually 9 chromosomes are analysed. Another methodology to screen aneuploidies is CGH (Comparative Genomic Hybridisation), which permits the assessment of the whole chromosome complement of the cell. Double Factor Preimplantation Genetic Diagnosis (DF-PGD) is based on the analysis of single gene diseases together with comprehensive aneuploidy screening of the embryos. The first objective of this work was to perform a basic study to have a better knowledge of the pre-meiotic aneuploidies found in oocytes using CGH. Different female groups were studied according to age and fertility problems. A total of 157 immature oocytes were analysed, and 15,9% of them showed aneuploidies originated before entering meiosis. The differences between the studied groups showed no significant differences. These type of abnormalities have been found in 33,9% of the females. The second aim of the study was to set up a new methodology for DF-PGD, that permits not only monogenic but also cytogenetic diagnosis of cleavage-stage embryos. Two different approaches were applied, the first one consists in biopsying two blastomeres from each evolved embryo at day+3, and use one of them for monogenic analysis, and the other for comprehensive aneuploidy screening by CGH. The other strategy was to biopsy a single blastomere to perform both analyses from the single biopsied cell. These two methodologies have been applied clinically in different diseases and birth of healthy individuals was achieved. Certain monogenic diseases such as Lynch syndrome, had never been analysed before by PGD in our country, but in this work were applied for the first time and birth of healthy offspring was achieved. In conclusion, this work has demonstrated the importance of chromosomal abnormalities originated in different stages either in oocytes or blastomeres. That is the reason why DF-PGD approaches catch importance, because they permit the selection of not only healthy but also euploid embryos for transfer. Therefore, theses embryos would have more implantation potential. All these DF-PGD procedures can be performed within approximately 30h, which permits embryo transfer in the same IVF cycle, avoiding cryopreservation steps that might be detrimental for the embryos.