Array-komparativ genomisk hybridisering er en ny og lovende metode til prænatal kromosomundersøgelse

Array-komparativ genomisk hybridisering (CGH) er en DNA-baseret metode til undersøgelse for kromosomale ubalancer. Array-CGH er meget følsom og kan detektere tab og ekstra kopier af kromosommateriale med stor nøjagtighed mht. lokalisation og involverede gener. Analysen har mere end 100 gange højere opløselighed end konventionel mikroskopisk kromosomundersøgelse [1].

Metoden har i vid udstrækning erstattet mikroskopisk kromosomundersøgelse ved postnatal udviklingshæmning, misdannelser og dysmorfe træk og udbydes nu også til prænatal brug på flere danske kliniske genetiske afdelinger som et supplement til de eksisterende analyser ved udvalgte indikationer med særlig høj risiko for kromosomale ubalancer.

Formålet med denne statusartikel er at gennemgå metoden, indikationsområderne for prænatal brug af array-CGH og etiske overvejelser i forbindelse hermed. Artiklens forfattere har samarbejdet om udarbejdelsen af en national guideline for prænatal array-CGH i regi af Dansk Føtalmedicinsk Selskab og Dansk Selskab for Medicinsk Genetik, og repræsenterer dermed de føtalmedicinske og kliniske genetiske afdelinger i Danmark.

BESKRIVELSE AF METODEN

Ved array-CGH anvendes en lille glasplade, som
er påsat tusindvis forskellige DNA-stykker, som repræsenterer specifikke områder i det menneskelige genom – et såkaldt array (Figur 1). Opløseligheden er afhængig af antallet af DNA-stykker (prober).
I Danmark anvendes typisk 180.000 prober til prænatale undersøgelser.

Array-CGH kan detektere variation i kopiantallet, CNV (copy number variations) – med andre ord enten tab (deletion) eller øget mængde (f.eks. duplikation) af kromosommateriale. Alle mennesker har CNV, som kan forekomme hos flere i befolkningen eller være unikke for den enkelte person eller dennes familie. Ved tolkningen af array-CGH er det vigtigt at skelne mellem sygdomsfremkaldende CNV og CNV uden betydning for helbredet. Vurderingen af en given CNV foregår ud fra den tilgængelige litteratur samt interne og internationale databaser. De danske laboratorier har allerede stor erfaring fra postnatale analyser.

Til postnatale analyser anvendes typisk DNA fra blod, men array-CGH kan udføres på DNA fra vidt forskelligt biologisk materiale. Til prænatale undersøgelser bruges amnionceller (fostervandsprøve) eller placentavæv (moderkagebiopsi). Metoden kræver ikke større vævs-/vandmængder end de hidtidige analyser. Prænatal array-CGH udføres på udyrkede celler og giver derfor mulighed for kort svartid (3-7 arbejdsdage).

Array-CGH vil formentlig på sigt erstatte
aneuploiditest (PCR-baseret hurtig analyse for kromosomerne 13, 18, 21, X og Y), syndrom- og subtelomerundersøgelse samt lysmikroskopisk kromosomundersøgelse til prænatal diagnostik, idet analysen har kort svartid, høj opløselighed og kan konkurrere prismæssigt med de eksisterende tilbud. Der er derfor et hurtigt behov for omlægning af arbejdsgange og kompetenceudvikling i laboratorierne, ligesom der arbejdes på at udvikle det optimale setup i forhold til, om det fortsat er nødvendigt med samtidig aneuploiditest og/eller lysmikroskopisk undersøgelse.

DIAGNOSTISK GEVINST

De talrige publikationer om prænatal array-CGH
omfatter forskellige array-platforme og populationer, hvorfor sammenligning af studierne er vanskelig.

Det diagnostiske udbytte af prænatal array-CGH er belyst i en nyere metaanalyse, der omfatter ti studier med totalt 798 prænatale prøver [2]. Her angives, at man vha. array-CGH detekterede 3,6% sygdomsfremkaldende CNV, hvor mikroskopisk kromosomanalyse var normal. Hvis indikationen for analysen var strukturel misdannelse påvist ved UL-skanning, fandtes 5,2% sygdomsfremkaldende CNV ved array-CGH, hvor mikroskopisk kromosomanalyse var normal. Sygdomsfremkaldende CNV omfattede kendte patogene og potentielt patogene CNV, mens benigne CNV blev kategoriseret som normale. Et prospektivt multicenterstudie omfattende 5.003 prænatale array-CGH-analyser, som ikke indgik i ovenstående metaanalyse, viste tilsvarende fund af 5,5% betydende CNV hos fostre med normal mikroskopisk kromosomanalyse og 6,6% ved UL-påviste anomalier og normal karyotype [3].

Misdannelser

I en stor opgørelse, som omfattede 2.858 cases med abnorme UL-fund og normal mikroskopisk kromosomanalyse, påviste man klinisk betydende CNV ved array-CGH hos 5,6% af fostrene med strukturel misdannelse i ét organsystem og 9,5% af fostrene med mere end én misdannelse. Ved fund af holoprosencefali, fossa posterior-anomalier, læbe-gane-spalte, skelet- og hjertemisdannelser fandtes særlig høj frekvens af betydende afvigelser ved array-CGH. Betydende CNV fandtes hos 6,3% af fostre med nakkefoldstykkelse over 4 mm samt hos 2,7% af fostrene med isoleret væksthæmning [4]. Andre studier angiver andelen af betydende CNV ved abnorme UL-fund og normal mikroskopisk kromosomanalyse til 2,8-6,0% [5-7].

Intrauterin fosterdød

Hyppigheden af kromosomfejl ved mikroskopisk kromosomanalyse af intrauterint døde fostre er angivet til at være 6-13% og helt op til 40%, hvis fosteret har strukturelle misdannelser [8-10]. Desværre opnås kun karyotype hos ca. 50% pga. manglende vækst af cellerne ved dyrkning [11]. Fordelen ved array-CGH er, at analysen er DNA-baseret og dermed uafhængig af dyrkning. I en opgørelse over 443 intrauterint døde fostre undersøgt med array-CGH opnåede man et analyseresultat hos 87,4% og påviste patogene CNV hos 8,8%, mens man fandt, at 6,5% havde kromosomfejl ved mikroskopisk kromosomanalyse. Hos fostre med strukturelle misdannelser påvistes 29,9% betydende CNV, mens man ved mikroskopisk kromosomanalyse kun kunne påvise kromosomfejl hos 19,4%. Dette svarer til 53,8% flere kromosomubalancer påvist ved array-CGH end ved mikroskopisk kromosomanalyse [12]. Det kan have stor betydning for forældrene at få en forklaring og kan endvidere have væsentlig betydning i forhold til gentagelsesrisiko og muligheden for prænatal diagnostik ved kommende graviditeter.

INDIKATIONSOMRÅDER

I den danske guideline om prænatal array-CGH fra januar 2013 anbefales, at array-CGH kan tilbydes som primær diagnostisk undersøgelse på følgende indikationer [13]: UL-påviste misdannelser hos fosteret uanset gestationsalder, nakkefold ≥ 3,5 mm i første trimester og små biometrier (hovedcirkumferens,
femurlængde og/eller humeruslængde < –3 standarddeviationer – kan overvejes ved < –2 standarddeviationer). Desuden ved indikationen intrauterin fosterdød, hvor makroskopisk undersøgelse eller obduktion giver mistanke om kromosomsygdom eller misdannelser.

INFORMATION/RÅDGIVNING

Array-CGH er som anført en meget følsom analyse med mulighed for detektion af meget små kromosomale ubalancer, hvoraf nogle er uden betydning, og andre er af ukendt betydning. Metoden kræver derfor grundig information af forældrene. Forud for prøven informeres om: 1) fordele, ulemper og begrænsninger ved analysen, 2) nødvendighed af forældreblodprøver, 3) procedure for svar og forventet svartid samt 4) mulige resultater af undersøgelsen.

Forældreblodprøver er et vigtigt redskab i vurderingen af en CNV. Hvis en CNV er nedarvet fra en rask forælder, vil der oftest være tale om en normal variant, mens mistanken om sygdomsfremkaldende CNV skærpes, hvis denne er nyopstået hos fosteret. Nogle sygdomsfremkaldende CNV kan dog udvise nedsat penetrans eller variabel ekspressivitet, hvilket betyder, at ikke alle personer med den pågældende CNV får symptomer, henholdsvis at CNV kan komme til udtryk med forskellig alvorlighed hos forskellige personer. Svarmulighederne ved prænatal array-CGH er: 1) normal array-CGH (90%), 2) abnorm array-CGH med sikker betydning for sygdom hos fosteret (5-10%), 3) abnorm array-CGH med usikker/ukendt
betydning for sygdom hos fosteret (ca. 1%) eller
4) abnorm array-CGH uden relation til indikation for undersøgelsen, men som kan have helbredsmæssig betydning for det ventede barn og evt. andre familiemedlemmer (0,1%) [2]. Ved abnorme svar vil forældrene blive henvist til rådgivning – gerne i samarbejde mellem genetiker, føtalmediciner og evt. pædiater. For at begrænse antallet af usikre fund og fund uden relation til indikationen for undersøgelsen har man på nogle laboratorier valgt et array, som fokuserer på områder i genomet, som har kendt relation til mentalt og/eller fysisk handikap. Rådgivningen af forældrene ved fund med ukendt betydning adskiller sig ikke væsentligt fra den rådgivning, der i dag ydes ved mikroskopiske kromosomundersøgelser, hvor man også kan finde nyopståede forandringer med ukendt betydning.

ETISKE OVERVEJELSER

Analyse af et fosters arveanlæg vil uanset indikationen for undersøgelsen og detaljeringsgraden af denne give anledning til etiske overvejelser. Prænatal screening og diagnostik kan medføre en bekymring for, at vi som samfund af eugeniske og samfundsøkonomiske hensyn i stigende grad forårsager, at syge
fostre bliver aborteret, og der kan derfor være modstand mod at indføre nye og mere detaljerede analyser. Omvendt har gravide kvinder i henhold til Sundhedsstyrelsens retningslinjer for fosterdiagnostik ret til et tilbud om information, som gør det muligt for den gravide selv at tage stilling til omfanget af prænatal diagnostik [14]. Hvis der påvises sygdom hos fosteret, kan forældrene allerede i graviditeten modtage tværfaglig rådgivning vedr. barnets forventede sygdoms- og behandlingsforløb, og der er mulighed for at formidle kontakt til patient- og handicaporganisationer. Ved påviste misdannelser og/eller kromosomafvigelser, der må formodes at føre til svær eller dødelig sygdom hos fosteret, har forældrene mulighed for at søge samrådet om tilladelse til abort i henhold til abortlovens § 94, stk. 1,3.

Det Etiske Råd har i 2012 udgivet en rapport om etiske dilemmaer ved genomundersøgelser [15]. Array-CGH er ikke en helgenomsekventering, men en analyse, hvormed man screener udvalgte DNA-sekvenser spredt over hele genomet, hvorfor man kan læne sig op ad anbefalingerne i denne rapport. I rapporten fremhæves det, at dansk lovgivning stiller krav om, at der indhentes et informeret samtykke forud for igangsættelse af genomundersøgelser, og at patienters ønsker vedrørende tilbagemelding om fund, som er uden relation til indikationen bør afklares, før undersøgelsen indledes. Som anført, kan man ved prænatal array-CGH risikere at få oplysninger om sygdomsdisposition hos fosteret eller forældrene, som ikke er relateret til indikationen for undersøgelsen, f.eks. disposition til cancer eller andre »late onset-sygdomme«. Som hovedregel tilbydes forældrene information om alle fund, der kan have helbredsmæssig betydning. Det er derfor essentielt, at forældrene på forhånd er klar over, at array-CGH er en meget potent analyse. Der kan være bekymring for, at f.eks. forsikringsselskaber og arbejdsgivere får adgang til personfølsomme sundhedsinformationer. Det skal derfor nævnes, at forsikringsselskaber ifølge loven ikke må bede om resultater fra genetiske undersøgelser [16].

KONKLUSION

Erfaringsgrundlaget med array-CGH til klinisk diagnostik kommer fra fødte børn med mental retardering og misdannelser, hvor genotype (abnorm array-CGH) kan korreleres til fænotype. Ved prænatal diagnostik er situationen mere vanskelig, idet genotypen skal bruges til at forudsige fænotypen og dens funktionelle konsekvenser. Det er dog vigtigt at understrege, at man med den danske guideline for prænatal brug af array-CGH taler om diagnostik af fostre, som har fået påvist en misdannelse, en stor nakkefold eller svær væksthæmning – dvs. der er ikke tale om screening af en lavrisikopopulation. Berettigelsen af metoden er således at undersøge, om en anomali påvist ved UL-skanning er udtryk for en mere gennemgribende sygdom hos fosteret, f.eks. et genetisk syndrom, som giver risiko for svært fysisk og mentalt handicap. I de fleste tilfælde vil den store gevinst ved prænatal array-CGH være at berolige forældrene med et normalt undersøgelsesresultat, så de med større tryghed kan fortsætte graviditeten. Rådgivning af forældrene før og efter analysen er essentiel, og såvel beslutninger om indikationsområder, analysevalg som rådgivning bør foregå i tæt tværfagligt samarbejde mellem føtalmedicinere, klinisk genetikere, pædiatere og evt. fosterpatologer.

Korrespondance: Lone Nikoline Nørgaard, Kirsebærvej 5, 3060 Espergærde.
E-mail: lonenoergaard@dadlnet.dk

Antaget: 2. juli 2013

Publiceret på Ugeskriftet.dk: 23. september 2013

Interessekonflikter: