Preimplantatie Genetische Diagnose Preimplantatie Genetische Screening Dr Willem Verpoest Centre for Reproductive Medicine – PGD Kliniek UZ Brussel VWRG Postgraduaat 4 Juni 2010

overzicht Preimplantatie Genetische Screening indicaties technieken toekomst Preimplantatie Genetische Diagnose PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

terminologie PGS preimplantatie genetische screening (syn PGD voor aneuploidie screening) Hoog risico op aneuploidie: leeftijd, recurrent miskraam, azoospermie, recurrent implantatie falen Bij jonge patiënten PGD preimplantatie genetische diagnose autosomaal dominant/recessief en X-gebonden aandoeningen - monogenetisch Numerieke en structurele chromosomale afwijkingen bv chromosomale translocaties (Robertsoniaans/reciproke) Fluorescentie in situ hybridisatie FISH Polymerase chain reaction PCR PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Preimplantatie Genetische Screening (PGS)

PGS rationale (level B) >40 years: > 50% aneuploidie Pellestor et al., 2003 20-30 years: 20% oocyt aneuploidie Fragouli et al., 2006A, B 2/3 menselijke embryo’s op klievingsstadium aneuploid Delhanty et al., 1997; Magli et al., 2000; Bielanska et al., 2005; Mantzouratou et al., 2007 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

PGS 11 gerandomiseerde studies geen verbetering in zwangerschapskansen (level A) Staessen et al., 2004; Staessen et al., 2008; Stevens et al., 2004; Mastenbroek et al., 2007; Blockeel et al., 2008; Hardarson et al., 2008; Mersereau et al., 2008; Debrock et al., 2009; Meyer et al., 2009; Schoolcraft et al., 2009; Jansen et al., 2008 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Staessen 2004 Prospectieve RCT PGS versus geen PGS in ‘oudere patiënten’ 37 years or older PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Staessen 2004 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Staessen 2004 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

PGS geen verbetering 1. onvoldoende aantal chromosomen; de grote chromosomen worden niet geanalyseerd Fragouli et al., 2006A 2. techniek Munné et al., 2007; Cohen et al., 2007; Kuliev et al., 2007 3. cultuuromstandigheden Beyer et al., 2009 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

PGS geen verbetering 4. mosaïcisme Harper et al., 1995; Munné et al., 1995A, Munné et al., 1995B; Vanneste et al., 2009 5. hoogste incidentie van aneuploïdie op klievingsstadium Snijders et al., 2009; Voullaire et al., 2000; Wells and Delhanty, 2000 6. spontane correctie (self-correction) Robinson et al., 1997; Wolstenholme et al., 1996 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

PGS toekomst CGH comparative genomic hybridisation Wells et al., 1999; Wells et al., 2000; Hellani et al., 2008 (cleavage stage); Fragouli et al., 2008 poollichaambiopsie of trophectodermbiopsie Nicolaidis and Petersen, 1998; Handyside et al., 2004; Spits et al., 2004 (WGA); Geraedts et al., 2009 vitrificatie Huang et al., 2004; Escriba et al., 2008; Kolibianakis et al., 2009 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Preimplantatie Genetische Diagnose (PGD)

Handyside A, Winston R. Pregnancies from biopsied human preimplantation embryos sexed by Y-specific DNA amplification Nature 19 April 1990

PGD history 1967 sexing rabbits (Edwards/Gardner) 1985 introduction of PCR 1988 automation of PCR 1990 first PGD humans (Handyside/Winston) 1992 PGD PCR cystic fibrosis (Liu/Liebaers) 1994 first birth following PGD PCR CF and testicular biopsy UZ Brussel PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Autosomaal recessieve aandoeningen Beta-thalassemie vaak in associatie met HLA typering Mucoviscidose (CF) Sikkelcelanemie SMA spinale musculaire atrofie (Werdnig-Hoffman disease) cave: consaguiniteit Verpoest et al., Human Reproduction 2009 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Autosomaal dominante aandoeningen ADPKD autosomal dominant polycystic kidney disease CMT 1A en B Charcot Marie Tooth FSHD fasciascapulohumeral muscular dystrophy HD ziekte van Huntington via identificatie mutatie Exclusie Huntington via linkage analyse Marfan syndroom Myotone dystrofie (Steinert, DM1) NF 1 en 2 neurofibromatose SCA spinocerebellaire ataxie TS tubereuze sclerose Verpoest et al., Human Reproduction 2009 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

X-gebonden recessieve aandoeningen FRAXA fragile X syndroom cave: premature ovariële insufficiëntie DMD en BMD Duchenne’s en Becker’s musculaire dystrofie Kennedy disease/spinaal-bulbaire musculaire atrofie ALD adrenoleukodystrofie WAS Wiskott-Aldrich syndroom vaak in associatie met HLA typering IP incontinentia pigmenti Hemofilie A In the case of X-linked disorders, testing of the specific gene has the added advantage of ensuring that all embryos free of the mutant gene can be selected for transfer, irrespective of gender Verpoest et al., Human Reproduction 2009 PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

translocaties meest voorkomende structurele chromosomale afwijking (incidentie 0.2%) hogere incidentie bij infertiele paren (0.6%) recurrent miskraam (9.2%) ICSI populatie (2 - 3.2%) (Stern et al., 1999) 2 types translocaties Robertsoniaans 1/900; 65% ongebalanceerd reciprocal 1/650; 80% ongebalanceerd PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

andere indicaties Geslachtsgebonden niet-geidentifieerde aandoeningen bv gebonden mentale retardatie Late-onset diseases bv BRCA1, BRCA 2, Alzheimer, FAP, p53 (Li-Fraumeni syndroom) Maternale-fetale bloedgroepincompatibiliteit Congenitale malformaties bv Sonic Hedgehog gene mutation Immunologische aandoeningen HLA in geval van leukemie (overleg hematoloog noodzakelijk!) PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

diagnostische efficiëntie van PGD - misdiagnose niet-beschermde betrekkingen menselijke fout meer voorkomende problemen contaminatie allele dropout (ADO) embryo mosaïcisme aanwezigheid van haploïde cellen PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Biopsy of two cells in stead of one will: Reduce false-negative rate and avoid more affected pregnancies Reduce embryos without diagnosis Increase false positive rate and exclude more normal embryos from transfer Not reduce implantation and pregnancy rates PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Diagnostische efficiëntie - DNA amplification technieken Fluorescent PCR and fragment analysis Multiplex PCR Automated sequencing Minisequencing Real time PCR Aim: to allow single cell PCR and reduce ADO (allele drop-out ie allele-specific amplification failure) Whole genome amplification (WGA) Multiple displacement amplification (MDA) PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

Diagnostische efficiëntie - DNA amplification PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

PGS/PGD PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010

PGD team in UZ Brussel – 1000 PGD babies PGD/PGS Verpoest VWRG 4 Juni 2010