Strukturelle Chromosomenanomalien: Wie beeinträchtigen sie den Embryo und die Patienten, die Träger sind?

Paare mit reproduktiven Störungen weisen eine höhere Prävalenz von Chromosomenveränderungen auf als die allgemeine Bevölkerung. Die Analyse der 46 Chromosomen (23 Paar), der DNA-Strukturen und der hoch organisierten Proteine, die die genetische Information eines Lebewesens enthalten, wird Karyotyp genannt. Für die Analyse ist eine einfache Blutentnahme erforderlich, um die aus der Kultur von peripheren Blut-Lymphozyten hervorgehenden Metaphasen zu analysieren.

Die Analyse des Karyotyps ermöglicht die Entdeckung von zwei Typen von Störungen: numerische Anomalien undstrukturelle Anomalien in der Chromosomenausstattung eines Individuums.

Die häufigsten Chromosomenveränderungen bei Patienten mit Reproduktionsproblemen sind die numerischen Anomalien, wie das Klinefelter-Syndrom (Karyotyp 47,XXY) oder das Turner-Syndrom (Karyotyp 45,X0).

Was sind strukturelle Chromosomenanomalien?

Die strukturellen Chromosomenanomalien bestehen in Störungen in der Struktur der Chromosomen. Sie können spontan (de novo) auftreten oder von einem der beiden Erzeuger vererbt werden. Außerdem können sie in beiden Fällen in allen Zellen auftreten, oder aber nur in einem Teil der Zellen, was Mosaik genannt wird.

Welche Typen von strukturellen Chromosomenanomalien gibt es und welche Störungen oder Krankheiten rufen sie hervor?

Es gibt folgende strukturelle Chromosomenveränderungen:

1. Mit Zugewinn oder Verlust von Genmaterial, was eine Veränderung in der Anzahl der Gene erzeugt. Sie hat Auswirkungen auf phänotypischer Ebene für den Träger, in Abhängigkeit der beteiligten Gene (z.B. Fehlbildungen, geistige Behinderung, Autismus…).
2. Ohne Zugewinn oder Verlust von Genmaterial (es erfolgt lediglich eine Variation in der Anordnung der Gene). Normalerweise hat sie keinerlei Folgen für den Träger, wohl aber Folgen auf reproduktiver Ebene.

Dies sind die möglichen Typen von strukturellen Chromosomenanomalien: Deletionen, Duplikationen, Inversionen, Translokationen oder Anellierungen.

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• Deletion: Verlust von Genmaterial. Die Folgen schwanken je nach den beteiligten Genen.
• Duplikation: Zugewinn von Genmaterial (aufgrund der Duplikation eines Chromosomensegments). Die Folgen hängen von den beteiligten Genen ab.
• Inversion: es erfolgt eine Änderung der Ausrichtung des Segments eines Chromosoms und eine Veränderung in der Anordnung der Gene. Wenn das Centromer nicht zu dem neu geordneten Chromosomensegments gehört, wird die Inversion parazentrische Inversion genannt. Wenn dagegen das Centromer in dem invertierten Segment enthalten ist, nennt man dies perizentrische Inversion.
• Translokation: es erfolgt eine Neuordnung von Genmaterial zwischen zwei Chromosomen. Es gibt zwei Typen von Chromosomentranslokationen:
  • Reziproke Translokation: die Übertragung von Segmenten erfolgt zwischen zwei Chromosomen, so dass Veränderungen in der Konfiguration auftreten, aber nicht in der Gesamtzahl der Chromosomen.
  • Robertson-Translokation: sie erfolgt durch Fusion von zwei akrozentrischen Chromosomen, die ein neues Chromosom bilden, und daher geht die Anzahl der Chromosomen von 46 auf 45 zurück. In beiden Fällen haben die Träger Reproduktionsprobleme.
• Anellierung: sie tritt auf, wenn eine Deletion an den Enden des gleichen Chromosoms erfolgt ist und sie sich verbinden, indem sie einen Ring oder Kreis bilden.

Wie beeinträchtigen die strukturellen Chromosomenanomalien die Reproduktion?

Die Mitglieder eines Paares mit strukturellen Chromosomenanomalien haben gewöhnlich Reproduktionsprobleme. Die strukturellen Störungen können die Schwangerschaft erschweren, da sie eine niedrige Samenqualität bei Männern oder wiederholte Fehlgeburten und Implantationsfehler bei Frauen hervorrufen können, entweder spontan oder nach einer Behandlung der In-vitro-Fertilisation(IVF).

Können die strukturellen Chromosomenanomalien beim Embryo verhindert werden? Welche reproduktiven Optionen gibt es?

Je nach dem Typ von Störung, den der Erzeuger aufweist, sind ein gewisser Anteil seiner Embryonen Träger einer unausgewogenen Chromosomenveränderung, die zu einer Blockade in ihrer Entwicklung, zur ausbleibenden Implantation oder zu einer Fehlgeburt führt.

Es ist möglich, die Embryonen, die frei von Chromosomenveränderungen sind (euploide Embryonen), auszuwählen, und zwar durch einen Zyklus der In-vitro-Fertilisation mit Präimplantationsdiagnostik (PID), auch bekannt als Genetischer Präimplantationstest von Aneuploidíen (PGT-A). Der PGT-A analysiert das gesamte Chromosomenmaterial des Embryos vor dem Transfer zur Gebärmutter der Frau, um die chromosomal normalen Embryonen auszuwählen.

Welche Möglichkeiten können wir am Instituto Bernabeu bieten?

Wenn ein Mitglied des Paares eine Chromosomenanomalie aufweist, wenden wir am Instituto Bernabeu die Technik des PGT-A mit der modernen Technologie der massiven Sequenzierung (NGS) an. Diese Technik erlaubt uns, Störungen im Genmaterial der Embryonen zu entdecken, und auf diese Weise alle gesunden Embryonen auszuwählen, womit eine evolutive Schwangerschaft garantiert wird.

Paqui Lozano, Biochemikerin am Instituto Bernabeu

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