Сравнение молекулярных кариотипов внеклеточной ДНК из внутриполостной жидкости бластоцисты, клеток эмбриобласта и трофэктодермы открывает новые перспективы для изучения цитогенетических механизмов формирования числовых хромосомных нарушений в преимплантационном периоде развития человека. Кроме того, такой анализ позволяет оценить диагностическую ценность внеклеточной ДНК как дополнительного источника информации об эмбриональном кариотипе при преимплантационной генетической диагностике. Цель исследования - сравнительное молекулярно-цитогенетическое кариотипирование эмбриобласта, трофэктодермы и внеклеточной ДНК из внутриполостной жидкости бластоцисты. Методами метафазной и микроматричной сравнительной геномной гибридизации проанализировано 29 бластоцист человека 5 дня развития. Внеклеточная ДНК была успешно амплифицирована в 86,2% (25/29) образцов. По результатам анализа трофэктодермы, эмбриобласта и внеклеточной ДНК, бластоцисты были эуплоидными в 31%, 36% и 28% случаев соответственно. Лишь 3 бластоцисты из 29 (10,3%) имели нормальный кариотип по данным анализа всех трех образцов. Всего было выявлено 175 анеуплоидий, при этом трисомии, моносомии, частичные три- и моносомии встречались с частотой 47,4%, 46,9%, 5,1% и 0,5% соответственно. Отмечено преобладание трисомий в эмбриобласте, недоступном для преимплантационного генетического скрининга. Хромосомный мозаицизм выявлен в 14 обследованных бластоцистах (48,2%), а в 44,8% бластоцист описаны реципрокные анеуплоидии, представленные сочетанием трисомии и моносомии по одной паре гомологичных хромосом. Всего зафиксировано 25 реципрокных анеуплоидий, в формирование которых было вовлечено 50 из 175 анеуплоидий (28,5%). Таким образом, внеклеточная ДНК может быть успешно амплифицирована и проанализирована современными молекулярно-цитогенетическими методами. Результаты сравнительного молекулярного кариотипирования внеклеточной ДНК, клеток эмбриобласта и трофэктодермы в целом свидетельствуют о недооценке частоты анеуплоидных и мозаичных бластоцист. Установлено, что в 72,4% случаев молекулярные кариотипы эмбриобласта и трофэктодермы не являются идентичными, что говорит о невозможности прямой экстраполяции результатов преимплантационного генетического скрининга биопсированных клеток трофэктодермы на внутреннюю клеточную массу. Соответственно, внеклеточная ДНК в полости бластоцист человека может рассматриваться как важный дополнительный источник информации о кариотипе эмбриона при проведении преимплантационной генетической диагностики.
Relevance. A comparison of the molecular karyotypes of the cell-free DNA from the blastocoele fluid of the blastocyst, the embryoblast and trophectoderm cells provides new possibilities for studying of the cytogenetic mechanisms of the formation of numerical chromosomal abnormalities at the preimplantation stage of human development. In addition, such analysis allows us to evaluate the diagnostic yield of cell-free DNA as an additional source of information about the embryo karyotype for preimplantation genetic diagnosis. Aim. Comparative molecular cytogenetic karyotyping of embryoblast, trophectoderm and the cell-free DNA from the blastocoele fluid of the blastocyst. Materials and methods. Twenty-nine human blastocysts of the 5th day of development were analyzed by metaphase and array comparative genomic hybridization. Results. Cell-free DNA was successfully amplified in 86.2% (25/29) of the samples. Blastocysts were euploid in 31%, 36% and 28% of cases according to the results of analysis of trophectoderm, embryoblast and сell-free DNA, respectively. Only 3 out of 29 (10.3%) blastocysts had a normal karyotype according to the analysis of all three samples. A total of 175 aneuploidies were detected. Trisomies, monosomies, partial tri- and monosomies were observed at a frequency of 47.4%, 46.9%, 5.1%, and 0.5%, respectively. The prevalence of trisomy was noticed in the embryoblast, which is not available for preimplantation genetic screening. Chromosomal mosaicism was detected in 14 examined blastocysts (48.2%). The reciprocal aneuploidies presented by combination of trisomy and monosomy with one pair of homologous chromosomes were described in 44.8% of blastocysts. A total of 25 reciprocal aneuploidies were observed with involvement of 50 from 175 (28.5%) detected aneuploidies. Conclusions. The cell-free DNA can be successfully amplified and analyzed by current molecular cytogenetic techniques. The results of comparative molecular karyotyping of cell-free DNA, embryoblast and trophectoderm cells indicate an underestimation of the frequency of aneuploid and mosaic blastocysts. It was found that in 72.4% of cases the molecular karyotypes of the embryoblast and trophectoderm are not identical. This finding provides evidence for impossibility of a direct extrapolation of the results of preimplantation genetic screening of trophectoderm cells to the inner cell mass. Accordingly, the cell-free DNA from the blastocoele fluid can be considered as an important additional source of information about the embryo karyotype in preimplantation genetic diagnosis.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.