Сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН разработали новую методику генетического анализа эмбрионов, которая позволяет более точно отбирать эмбрионы при проведении процедуры экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Подход основан на применении технологии Hi-C, которая позволяет узнать пространственную организацию ДНК, и может выявлять хромосомные перестройки, недоступные для стандартных методов преимплантационного генетического тестирования.
Сегодня при ЭКО широко используется тестирование эмбрионов на анеуплоидии – изменения числа хромосом или их крупных фрагментов. Однако такие методы не позволяют обнаружить сбалансированные транслокации – перестройки, при которых участки разных хромосом меняются местами без изменения общего количества ДНК. Перенос таких эмбрионов может приводить к рождению ребенка без патологий, но в будущем у него сохраняется риск повторения серьезных репродуктивных проблем.
«Существующие методы в первую очередь нацелены на выявление изменения числа копий хромосом. Мы же можем дополнительно детектировать сбалансированные транслокации – ситуации, когда количество ДНК сохраняется, но меняется расположение отдельных участков», – объяснила одна из авторов работы, аспирантка ИЦиГ СО РАН Яна Степанчук.
Как отмечают ученые, носители сбалансированных транслокаций часто не имеют никаких клинических проявлений, однако у них повышен риск образования несбалансированных половых клеток. Это может приводить к неудачам имплантации эмбриона, повторяющимся выкидышам или рождению детей с хромосомными патологиями. По данным исследователей, такие перестройки встречаются примерно у 0,5% людей в общей популяции и до 4% – в парах, у которых встречаются повторяющиеся случаи невынашивания беременности.
Поэтому в ряде случаев, применение методики позволяет не только более эффективно отбирать эмбрионы для проведения процедуры ЭКО, но и точнее диагностировать причину репродуктивных проблем у их родителей.
Метод был проверен в рамках многоцентрового исследования в сотрудничестве с клиниками ЭКО. Анализ проводился на эмбрионах, от которых отказались в ходе стандартной процедуры и с согласия их родителей. Полученные результаты сравнивались с данными стандартных подходов тестирования.
Одной из ключевых трудностей стало отсутствие полноценной контрольной группы эмбрионов без генетических нарушений. «Эмбрионы без отклонений, как правило, используют для переноса, поэтому собрать “идеальный” контроль практически невозможно», – отметила Яна Степанчук. Эту проблему ученые решили с помощью алгоритмов искусственного интеллекта.
Совместно с исследователями из AIRI и при поддержке фонда Blue Sky Research был разработан алгоритм GENOTECTOR, который анализирует данные внутри одного образца, сравнивая различные участки генома между собой. «Наш метод работает существенно лучше стандартных инструментов, применяемых без контрольного образца, и даже немного превосходит подходы с усредненным контролем», – подчеркивает исследователь.
Авторы считают, что в перспективе новая методика может стать более информативной альтернативой стандартному преимплантационному генетическому тестированию. В отдельных случаях она позволяет не только точнее отобрать эмбрион, но и выявить скрытую причину многолетних репродуктивных проблем у пары.
Пока разработка находится на стадии proof of principle. Следующим шагом должно стать расширение выборки, сертификация метода и создание коммерческого диагностического набора. «Для внедрения в клиническую практику нам необходимы партнеры – клиники или компании, готовые взять на себя разработку и сертификацию продукта», – рассказала Яна Степанчук.
редакция по материалам ФИЦ ИЦиГ СО РАН
© фото предоставлено институтом
