Analyse av cellefritt DNA i svangerskap Ragnhild Glad og Mona Nystad

Analyse av cellefritt DNA i svangerskap

Den offentlige svangerskapsomsorgen har frem til nå tilbudt fosterdiagnostikk til kvinner med økt risiko for å få syke barn. Med mål om å redusere antall invasive tester, ble Bioteknologiloven endret i mai 2020; fosterdiagnostikk som kan avdekke alvorlig sykdom eller skade hos fosteret skal nå tilbys alle gravide i første trimester ved ultralyd og non-invasiv prenatal test. Tilbudet fordrer en omorganisering av svangerskapsomsorgen, som i disse dager planlegges av en tverrfaglig gruppe i regi av Helsedirektoratet. Men hva er egentlig NIPT, og hvilke diagnostiske muligheter gir metoden?

Ragnhild Glad

Mona Nystad

Tekst: Ragnhild Glad (MD), Medisinsk genetisk avdeling, Barne- og ungdomsklinikken, Universitetssykehuset Nord-Norge, og Mona Nystad (PhD), IVF-enheten, Kirurgi-, kreft- og kvinnehelseklinikken, Universitetssykehuset Nord-Norge

Undersøkelser av fosterets arvestoff har vært mulig de siste 40 år gjennom å punktere fosterhinnene eller biopsere morkaken ved såkalt invasive tester (1,2). Lenge var det kun føtale celler (amniocytter) og morkakeceller (trofoblaster) som kunne studeres, og undersøkelsene begrenset seg til å vurdere kromosomene gjennom mikroskop. Etter hvert ble det mulig å undersøke cellenes arvestoff med andre DNAbaserte metoder. Allerede i 1995 ble kvantitativ PCR (QF-PCR) hurtigtest for påvisning av de vanligste aneuploidier tatt i bruk (3,4,5). I dag er DNA-baserte analysemetoder, sammen med ultralydundersøkelse, de viktigste verktøy innen prenatal diagnostikk. Cellefritt DNA

Et nytt landskap

Oppdagelsen av cellefritt DNA fra apoptotiske morkakeceller i den gravides blodbane ble startskuddet for et endret fosterdiagnostisk landskap (6). Introduksjonen av ny sekvenseringsteknologi gjorde det i 2011 mulig å ta analysen i klinisk bruk (7), og metoden fikk betegnelsen non-invasiv prenatal test (NIPT). Fosterets arvestoff kunne undersøkes uten å påføre svangerskapet risiko, og den gravide slapp engstelsen som invasiv NIPT kan best sammenliknes med en «flytende undersøkelse innebærer. NIPT-metodene var i starten begrenset til å påvise kun morkakebiopsi» med høy utvalgte kromosomavvik (de tre hyppigst forekommende trisomiene av kromosom 21, 13 og 18; samt kjønnskromosomavvik), grad av maternell tilblanding.

men noen av metodene kan i dag benyttes for deteksjon av kromosomavvik, ned til en viss størrelse, i alle de 46 kromosomene (7, 8). Cellefritt DNA er degraderte, korte DNA-fragmenter som er 140-200 basepar i lengde. DNA stammer fra den gravides degraderte blodceller og fra morkakeceller (9). De fleste NIPT-tester beregner hvor stor andel av DNA-fragmentene som stammer fra mor (maternell fraksjon) og hvor stor andel som stammer fra fosterets del av morkaken (føtal fraksjon) (10). Føtal fraksjon er stigende med svangerskapslengden, og må være av en viss størrelsesorden for at testen kan gjennomføres. Fra svangerskapsuke 9 er den føtale fraksjonen ofte tilstrekkelig for å gi et konklusivt testresultat. Ved selve DNA-analysen analyseres alt cellefritt DNA (dvs maternelt og føtalt DNA) samtidig, og det foretas en kvantitativ analyse av DNA-mengden mot forventet mengde av målkromosomet i et uaffisert svangerskap (Figur 1). Når fosteret har et overtallig kromosom 21 (trisomi 21), fører dette til en økt mengde DNA-fragmenter fra kromosom 21 i prøven. Feilkilder NIPT kan best sammenliknes med en «flytende morkakebiopsi» med høy grad av maternell tilblanding. Bakgrunnsstøyen som maternelt DNA representerer i

Figur 1. Cellefritt foster-DNA (cffDNA; rød spiral) skilles ut fra trofoblastcellene i morkaken under graviditet og går over i mors blodstrøm. Cellefritt DNA (cfDNA) fra mor (sort spiral) og cffDNA danner grunnlaget for NIPT-metoden som tas fra svangerskapsuke 9. Illustrasjon: Smilla Glad Myrbakk

analysen betyr at avvik i den gravides arvestoff kan feiltolkes som avvik i fosterets arvestoff. For eksempel kan kromosomavvik og kreftsykdom hos den gravide resultere i et falskt positivt NIPT-resultat (10, 11). DNA fra et avgått tvillingsvangerskap («vanished twin») kan også feilaktig tolkes som DNA fra gjenværende svangerskap, og dette er en viktig grunn til at NIPT skal ledsages av en kvalitetssikret ultralydundersøkelse.

På samme måte som andre DNA-kilder kan forstyrre NIPT-analysen og føre til feiltolkninger, så kan føtalt DNA fra morkakens celler framvise kromosomavvik som ikke gjenfinnes i fosterets celler. Diskrepans mellom fosterets arvestoff i ulike cellelinjer (morkakecellene og fostercellene) er et kjent biologiske fenomen som kalles begrenset placentamosaisisme (Confined Placental Mosaicism; CPM), og er en kilde til falske positive resultater også ved cytogenetisk analyse etter tradisjonell morkakebiopsering (12). CPM forekommer hyppigere for noen kromosomavik enn for andre (13). Grunnet disse forhold anses NIPT å være en screeningtest, snarere enn en diagnostisk test, til tross for at deteksjonen av de vanligste kromosomavvikene er svært høy for de fleste NIPT-metoder (14, 15). Et positivt NIPT-resultat anbefales derfor alltid bekreftet med invasiv prøve.

Andre forhold som har betydning for NIPT-resultatet er ratioen mellom maternelt og føtalt DNA. Tidlig i svangerskapet er den relative andelen DNA fra morkaken lav og maternelt DNA dominerer. Foster med alvorlige kromosomavvik kan være veksthemmet og ha små morkaker som også kan medføre lavere føtal DNA-fraksjon enn forventet ut fra svangerskapslengde. Maternell DNA-fraksjon er også relativt høyere hos gravide med høy kroppsmasseindeks, ved bruk av lavmolekylært heparin og trolig i noen svangerskap hvor IVF-behandling er benyttet (16). I flerlingesvangerskap er DNA-bidraget fra hver morkake lavere enn i singelton svangerskap, og ikke alle NIPT-metoder er i stand til å analysere svangerskap med flere foster. Når mengden DNA fra morkakecellene er for lav holdt opp mot mengde av DNA fra den gravides egne celler fører det til at man ikke oppnår et konklusivt analyseresultat, og NIPT- prøven må gjentas.

NIPT er per i dag ikke en tilfredsstillende analyse der ultralydundersøkelse avdekker strukturelle avvik hos fosteret, da slike avvik kan skyldes mange ulike DNA-forandringer som ikke avdekkes ved NIPT. Invasiv test er fortsatt det foretrukne førstevalg i disse tilfellene.

Genombasert NIPT?

Flere forskningsgrupper kan vise til lovende resultater for analyse av cellefritt foster-DNA i forhold til målrettede genanalyser og andre genetiske forandringer (11,17). Vi forventer at genombaserte NIPT-tester i nær fremtid vil utvides til å inkludere screening også for andre genomiske avvik enn de hyppigst forekommende trisomiene. Klinisk nytteverdi av å implementere slik testing i et nasjonalt screeningprogram er omdiskutert, da mange av avvikene er sjeldent forekommende og ofte fører til spontanabort eller intrauterin fosterdød (18,19). Når de først inntreffer og rammer levendefødte barn, er de imidlertid oftest svært alvorlige.

Referanser: Se paidos.no