Mijlpaal in prenatale diagnostiek: compleet dna van embryo uit bloed van de moeder bepaald

Een nieuwe techniek maakt het mogelijk om het complete dna (het genoom) van een embryo te bepalen door bloed van de moeder te analyseren. Dat is gebaseerd op het verschijnsel dat in het bloed van de zwangere vrouw DNA circuleert dat afkomstig is van het embryo (placenta) en van de moeder zelf.

De gangbare methodes van prenatale diagnostiek zijn vruchtwaterpunctie en chorion vlokken. Dat zijn zgn. invasieve methoden die goed werken maar een gering risico voor het embryo opleveren. Bij de nieuwe niet-invasieve methode loopt het embryo geen enkel risico omdat alleen bloed bij de moeder wordt afgenomen (uit bloedvaten in de arm). Dat is dus een voordeel ten opzichte van de oude methode. Ook is een winstpunt dat het hele genoom (al het dna) van het embryo vastgesteld kan worden.

Fig 1. Compleet dna van embryo uit bloed van moeder bepalen
©Nature 487, 304–305 919 July 2012 (bewerkt)

 

In fig 1 zie je (een gedeelte van) 1 paar chromosomen van de moeder (Mother) en 1 paar chromosomen van de vader (Father) en 1 paar van het embryo (Fetus). Zes bases zijn aangegeven als voorbeeld. Als je goed kijkt zie je dat 2 van de 6 bases van de oranje en gele verschillen (2e en 5e). Dit staat symbool voor kleine verschillen in de twee chromosomen van een paar. Die verschillen zijn er altijd. Dit komt omdat de moeder die chromosomen ook weer van haar vader en moeder heeft gekregen (heterozygoot noemen we dat). Bijvoorbeeld: de oranje is afkomstig van haar moeder en de gele van haar vader. De vader in Fig 1 heeft 1 base verschil (de 5e). Hiervoor geldt dezelfde verklaring: de lichtblauwe heeft hij bijvoorbeeld van zijn vader en de donkerblauwe van zijn moeder. Deze kleine verschillen worden gebruikt voor de prenatale diagnose (komt straks aan bod).

Van ieder paar chromosomen geeft een ouder altijd maar één chromosoom aan het kind (dat is meiose of reductiedeling). In fig 1: de moeder geeft het gele chromosoom en de vader het donkerblauwe chromosoom aan het kind. Dit is een kwestie van toeval. Ongeveer 50% dat de gele of oranje wordt doorgegeven. Het is dus niet te voorspellen welke het kind krijgt. Bij elkaar heeft het embryo van ieder chromosoom weer 1 paar dat samengesteld is uit één chromosoom van de moeder en één van de vader. Zo wordt het genoom van een embryo samengesteld tot 23 paar = 46 chromosomen in totaal.

Maar in het bloed van de zwangere moeder zit een mengsel van DNA van het embryo en haar DNA:

Fig 2.
Mix van vier chromosoom fragmenten in
het bloed van de moeder (fig aangepast).

In figuur 2 zijn de chromosomen gelabeld met Mother, Fetus, maar dat is in het echt natuurlijk niet zo. Je kunt niet rechtstreeks het genoom van het embryo vaststellen. Je moet het genoom van het embryo reconstrueren uit het mengsel. Dit kun je doen door de relatieve hoeveelheden van de verschillende chromosomen te tellen. Nu komen de kleine base verschillen van pas. In figuur 2 zie je dat er in feite 3 verschillende type chromosoom fragmenten zijn. De twee gele zijn het zelfde. Dat komt omdat de gele van het embryo een kopie is van de gele van de moeder. Relatief komt geel dus meer voor. Daaruit kun je afleiden dat het ook in het embryo zit.
Het chromosoom dat niet overeenkomt met één van de twee chromosomen van de moeder, moet van de vader zijn (blauw). Dus door de relatieve hoeveelheden van de verschillende chromosoomtypes te meten, kun je het genoom van het embryo reconstrueren. Dan heb je dus prenatale diagnostiek zonder dat je met een naald in de buik van de moeder vruchtwater hoeft te prikken of een biopsie van vlokken van de placenta via de vagina hoeft te nemen. 

Bij deze nieuwe kwantitatieve techniek heb je niet het DNA van de vader nodig. Dit is van belang in situaties wanneer vaderschap niet zeker is. De test die bedoeld is voor prenatale diagnostiek van het embryo zou dan onbedoeld onthullen dat de vader niet de biologische vader van het kind is. Nu de techniek uitgevoerd kan worden zonder dat de biologische vader daarbij nodig is, hoeft de moeder niet bang te zijn dat zaken onthuld worden die geheim hadden moeten blijven.

Er is nog een ander voordeel van de nieuwe techniek: wanneer er een stofwisselingsstoornis bij het embryo wordt ontdekt kan de behandeling direct na de geboorte beginnen. Met de grootste kans dat schade beperkt wordt.

Er kunnen nog andere onverwachtste dingen ontdekt worden: nieuwe mutaties die het embryo heeft maar niet de vader of de moeder. Dit staat bekend als de novo mutaties. Die zijn uiteraard niet te voorspellen. In de publicatie werden er 44 de novo mutaties in een embryo gevonden. Dit kunnen of onbekende, of neutrale mutaties, of mutaties zijn waarvan bekend is dat ze geassocieerd zijn met erfelijke ziektes.

De hier beschreven prenatale diagnostiek is onderdeel van een wetenschappelijk research project en wordt nog niet routinematig toegepast bij zwangeren met risico indicatie. De ethische vragen zijn: wil je de verantwoordelijkheid op je nemen om te weten welke erfelijke ziektes je kind heeft of in de toekomst kan krijgen? Of: wil je de verantwoordelijkheid op je nemen niet te willen weten dat je kind erfelijke ziektes heeft die je van te voren had kunnen weten als je de test had gedaan?

Literatuur

• Diana W. Bianchi (2012) Prenatal diagnostics: Fetal genes in mother's blood, Nature, 19 July 2012. (Dit is het begeleidend  News en Views artikel)
• H. Christina Fan (2012) Non-invasive prenatal measurement of the fetal genome, Nature 19 July 2012. (Dit is het research artikel).
• Peter-Paul Verbeek (2011) 'De grens van de mens. Over techniek, ethiek en de menselijke natuur'. (Verbeek is techniek-filosoof. In dit boek worden op een leesbare manier de ethische consequenties van nieuwe voortplantingstechnieken geanalyseerd. Hij vertelt dat hij en zijn vrouw geen test op het syndroom van Down en open ruggetje hebben laten doen bij hun eerste zwangerschap, p.33.)

Postscript

Een analoge vraag voor volwassenen: als die test beschikbaar komt, zou je dan wel of niet willen weten of je mutaties hebt die kanker kunnen veroorzaken? (bron: Bert Vogelstein: "that a cancer-screening test based on mutations in tumors will become a routine part of everyone's annual physical exam. I just want one of those tests to be the standard of care", Science 20 Jul 2012).

Postscript 30 juli

Gister was in het nieuws dat de geneesmiddelen voor de erfelijke ziekte Pompe en Fabry niet meer vergoed worden omdat ze te duur zijn. Dit betekent een enorme verslechtering van de kwaliteit van leven voor de patienten. Het gen van beide erfelijke ziektes is bekend en daarom kunnen de mutaties die de ziektes veroorzaken met bovenvermelde prenatale diagnostiek tijdig opgespoord worden.
Moraal: we hoeven ons nooit zorgen te maken over erfelijke ziektes als we de beschikking hebben over een onbeperkt budget (en de beschikbaarheid van geneesmiddelen). Maar is ons budget ooit onbeperkt?

Vorige blogs over prenatale diagnostiek:

• Pre-implantatie genetische diagnostiek (PGD) versus pre-implantatie genetische screening (PGS) 4 nov 2011