Диагностика плодов паразитов. Дифференциация плодов в плоде
Обновлено: 02.05.2024
В гинекологии встречаются разные беременности, бывают случаи, когда внутри плода развивается другой плод. Наука до сих пор не разгадала загадку, почему один из близнецов поглощает более слабого в свое тело.
Рассказываем, как формируется плод в плоде, как можно диагностировать это состояние, почему плод в плоде дифференцируется с опухолью – тератомой. Также вы узнаете, как проводится лечение этой аномалии
Как формируется плод в плоде?
Впервые плод внутри плода был описан в XIX веке. Возможно такие случаи были и раньше, но медицина была слишком слаба, чтобы вовремя диагностировать это состояние. И сейчас такая аномалия развития беременности встречается лишь один раз из полумиллиона родов и всегда вызывает большое любопытство медиков, ведь до сих пор описано всего 200 таких случаев.
Эмбрион в эмбрионе (Fetus in fetu) – это термин, означающий удерживаемый в развитии плод, поглощенный на начальном этапе беременности более крупным близнецом. Находясь внутри организма, паразит соединяется с кровеносной системой здорового близнеца, обеспечивая себя запасом питательных веществ.
Масса плода обычно растет вместе с малышом — хозяином, но настолько медленно, что долгое время может не давать никаких характерных симптомов. Именно по этой причине паразитические плоды выявляются даже у подростков или взрослых.
Плод в эмбрионе образуется, когда в нормальных условиях должна возникнуть моноамниатическая, монохориальная беременность. Изначально обычный процесс оплодотворения и эмбриогенеза в момент деления бластоцисты (на 6-й день после оплодотворения) создает два неравных эмбриона, вместо одинаковых. В результате этого деления один эмбрион явно крупнее другого. С этого момента более крупный эмбрион растет более интенсивно, и в какой-то момент поглощает меньшего близнеца внутрь.
Механизмы, приводящие к образованию паразитического плода, неизвестны. Исследования показывают, что патология диагностируется чаще у плодов мужского пола. Бывает, что у матери и здорового близнеца можно заметить повышенный уровень альфа-фетопротеина.
Диагностика заключается в выполнении УЗИ, рентгена и компьютерной томографии, выявляющих структуры паразитов плода.
Плод в эмбрионе – диагностические критерии
Эмбрион в эмбрионе — очень редкая аномалия. Гораздо чаще у детей диагностируется тератома – опухоль, одна форма которой доброкачественная (зрелая), а другая злокачественная (незрелая). Новообразование состоит из клеток, обладающих способностью превращаться в любую ткань организма, именно поэтому внутри образования можно найти костные элементы (одиночные длинные кости, зубы), волосы или железистые ткани.
Дифференциация патологии с тератомой обусловлена возможностью нахождения сходных элементов структуры внутри опухоли (например, волос, костных частей) и тем, что плод в плоде является паразитическим плодом, остановившимся в развитии на ранней стадии, в отличие от здорового плода.
Изучая такие случаи, установлены критерии, по которым диагностируется плод у плода:
Осложнения, связанные с патологией
Чаще всего эта аномалия выявляется в младенчестве или раннем детстве, хотя известны случаи обнаружения паразитических близнецов в период плода или спустя много лет. Самый старший пациент с плодом внутри его тела имел возраст 47-лет.
Твердая опухоль в брюшной полости — наиболее известный симптом этой патологии беременности.
Плод может быть расположен в следующих органах:
- внутрибрюшинное или забрюшинное пространство брюшной полости (около 80% случаев);
- мозг;
- средостение;
- мошонка у мальчиков.
Из-за часто больших размеров опухоли, поскольку именно так описывается плод в эмбрионе в медицинских исследованиях, может наблюдаться значительное сдавливание органов или их смещение.
Симптомы могут быть разными и зависят от расположения паразитатической массы плода, например:
- желтуха;
- трудности с приемом пищи;
- задержка мочи;
- рвота;
- дыхательная недостаточность.
Лечение плода в плоде
Лечение патологии всегда связано с хирургическим иссечением всей опухоли вместе с окружающей оболочкой. Нельзя затягивать ожидание процедуры, ведь опухоль увеличивается с ростом ребенка и может вызвать деформацию органов близнеца – хозяина и нарушить функционирование его организма. Кроме того, опухоль — тяжелая нагрузка на организм здорового ребенка.
В ходе операции необходимо очень аккуратно перерезать мембрану, соответствующую амниотическому мешку. Медицина знает случаи, когда остатки мембраны превращались в злокачественные опухоли.
После процедуры проводятся контрольное УЗИ, рентген, анализы на альфа-фетопротеин, бета-ХГЧ и онкомаркеры, чтобы предотвратить пропущенный злокачественный опухолевый процесс.
Диагностика плодов паразитов. Дифференциация плодов в плоде
Во всех немногочисленных случаях, выявленных пренатально, плоды-«паразиты» имели вид смешанной опухоли. Типичная картина характеризуется наличием четко отграничивающей капсулы у образования, внутри которого выявляется гиперэхогенная масса, погруженная в жидкость или частично окруженная жидкостью. Иногда диагноз можно заподозрить при обнаружении структур рудиментарного позвоночника.
При выявлении у новорожденного объемного образования при физикальном обследовании дифферециальный диагноз будет включать все наиболее часто встречающиеся новообразования, такие как опухоль Вильмса (Wilms), гидронефроз и нейробластомы. В антенатальном периоде основным дифференциальным диагнозом является тератома. Тератомы представляют собой дизорганизованные скопления полипотентных клеток, берущих начало от любого из трех зародышевых листков.
При дифференцировке и индуцированном развитии они могут достигать высокой организации, вплоть до образования некоторых хорошо сформированных органов. Однако тератомы не имеют вертебральной сегментации, краниокаудальной и латеральной дифференциации, целома или системного органогенеза. Таким образом, выявление образования со структурами позвоночника, окруженного жидкостью, позволяет заподозрить правильный диагноз. При их отсутствии большинство исследователей считают, что диагноз плод-«паразит» все-таки может быть установлен, если выявляются альтернативные критерии, описанные в разделе «Определение».
Эти критерии достаточно строгие, при этом даже хорошо организованная тератома не может всем им удовлетворять, что позволяет проводить дифференциальную диагностику. Тератомы обладают определенной потенцией к озлокачествлению, свойству, не описанному для плодов-«паразитов». Тератомы образуются преимущественно в нижних отделах брюшной полости, а не в забрюшинном пространстве ее верхней части. Тем не менее сообщалось о сосуществовании плода-«паразита» и тератомы и выявлении тератомы 14 лет спустя после удаления двух плодов-«паразитов», что, таким образом, в некоторой степени подтверждает старую гипотезу о возможности непрерывности развития от аномальной двойни к тератоме. Случаи выявления плода-«паразита» в крестцово-копчиковой области, вероятно, должны расцениваться и лечиться как тератомы, поскольку в этом регионе тела тератомы встречаются особенно часто.
В эктопированных яичках отмечается высокая частота возникновения опухолей из эмбриональных клеток. В этих случаях дифференцирование между плодом-«паразитом» и тератомой особенно важно. Хотя характеристики интракраниальной тератомы отличаются от таковых для интракраниального плода«паразита», S. Wakai et al. на основании анализа большого обзора, составленного из описаний 245 интракраниальных тератом, обнаружили, что существуют некоторые переходные варианты между определенными типами тератом и плодами-«паразитами».
В литературе прошлых лет некоторые описания плодов-«паразитов» были слишком неопределенными, чтобы удовлетворять современным критериям диагноза. Например, описанный Е. Phillips случай не полностью соответствует предложенным ранее критериям, и следовательно, должен, вероятнее всего, считаться тератомой. Некоторые подвергают сомнению, что плод-«паразит» должен считаться тератомой, поскольку при этом не происходит его эволюции до литопедиона (погибшего плода с обызвествлением), как при брюшной беременности.
Такой аргумент, вероятно, необоснован, поскольку при брюшной беремености наборы антигенов беременной и плода различны в отличие от ситуации с плодом-«паразитом».
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Дифференциация неразделенных близнецов. Плод в плоде или плод паразит
Неразделившиеся близнецы имеют специфическое предлежание, и дифференциальный диагноз может включать лимфангиому, тератому или кистозную гидрому.
Помимо общих для близнецов органов другие врожденные аномалии раздельных органов отмечены в 50% случаев неразделившихся двоен. Наиболее часто встречаются пороки сердца (в 20-30%); в связи с этим, во всех случаях такого рода рекомендуется проводить фетальную эхокардиографию. Также часто наблюдаются дефекты нервной трубки, дефекты слияния средней линии, орофациальные аномалии, неперфорированный анус и диафрагмальная грыжа. Многоводие отмечается в 50-70% случаев.
Плод в плоде или плод паразит
Плод в плоде (плод-«паразит») представляет собой инкапсулированную солидную опухоль, которая имеет питающую ножку. Он является аномальным «паразитирующим» плодом, внедренным внутрь другого плода («хозяина», или, иначе, аутозита) при монозиготной монохориально-диамниотической двойне. В наиболее типичных случаях плод-«паразит» имеет вид образования, окруженного фиброзной мембраной (эквивалент хориальной и амниотической оболочек), внутри которого содержатся жидкость (эквивалент околоплодных вод) и плод, подвешенный на пуповине или сосудисто-тканевой ножке.
Наличие рудиментарных структур позвоночника позволяет дифференцировать плода-«паразита» от тератомы, поскольку они обычно не развиваются далее стадии первичной полоски (от 12-го до 15-го дня после зачатия). Данный критерий был признан слишком строгим многими исследователями, которые считают наличие рудиментарных признаков архитектоники тела (в частности, метаметрической сегментации, краниокаудальной и латеральной диф-ференцировки, особенностей целома и амниотичес-кой полости) и состояние «плод в плоде» эквивалентными понятиями.
Хотя тератомы могут достигать очень высоких степеней дифференцировки тканей благодаря эффекту индуцированного развития, который смежные ткани оказывают друг на друга, строение тератом не будет удовлетворять перечисленным выше критериям.
Как и для любой необычной аномалии, для состояния «плод в плоде» используется несколько описательных терминов. Они включают в себя cryptodidymus ( crypo- спрятанный, didimus- двойня), dermocyme ( dermo = кожа, kuwa = плод), «двойной монстр», fetus endocyme (subov = внутри, kuwa/ш = плод) (обратите внимание, что слово «fetus» является дублирующим в данном термине), плодоподобная тератома, плодное включение, внедренная гетеропагусная двойня (eteros = другой, nayoq = который фиксирован) и супрессированная двойня.
Частота встречаемости данной патологии неизвестна. Сообщалось о 70 случаях, но это число варьирует в зависимости от того, насколько строгие критерии используются для ее идентификации. Несколько наблюдений формально были определены некоторыми исследователями как плод-«паразит», но категорично отвергнуты другими. Семь случаев были заподозрены внутриутробно.
В литературе часто сообщается расчетная частота 0,02 на 10 000 родов, но эта цифра основана на несостоятельном допущении, что плод-«паразит» может встречаться в 5% неразделившихся двоен. Кроме того, согласно современной концепции плод-«паразит» не рассматривается как одна из форм неразделившихся двоен. Соотношение полов (мужской/женский) в 39 работах, которые мы проанализированы, составило 1,3 : 1. Это контрастирует с данными, характерными для состояний, сопровождающихся неразделением плодов, которые наблюдаются преимущественно у двоен, состоящих из девочек.
Внешний вид плодов паразитов. Строение аномального плода
Интраоперационно при наличии «плода в плоде» обнаруживается четко отграниченное образование, покрытое фиброзной мембраной. Внутри этого образования собственно плод-«паразит» подвешен на сосудистой ножке и погружен в жидкость соломенного цвета. Сосудистая ножка представлена двумя сосудами (артерией и веной). Жидкость, количество которой, как правило, невелико, содержит жир. Происхождение этой жидкости неизвестно.
Некоторые исследователи указывают, что оболочки эмбриона в норме не способны продуцировать амниотическую жидкость. Более вероятно, что они работают как полупроницаемая мембрана. При нормальном развитии у плодов после 12-й нед гестации мочевая система вырабатывает жидкость, а желудочно-кишечный тракт ее реабсорбирует. Поскольку не было описано плодов-«паразитов», имеющих мочевую систему, а обнаруженные фрагменты желудочно-кишечного тракта слишком несовершенны для какой-либо реабсорбции, то эта жидкость, вероятно, является производной внеклеточной жидкости тканей плода-«паразита» и ее количество в амниотической полости поддерживается исключительно осмотическим и онкотическим давлением.
О наличии ворсин хориона сообщалось только в одной работе.
Строение аномального плода
Плод-«паразит» напоминает плохо сформированного плода с акардией. При этом состоянии был обнаружен практически каждый орган тела на различных этапах развития. Существенным исключением является мочевая система, упоминание о которой не было обнаружено ни в одной из изученных нами работ. Некоторые органы описываются достаточно редко: ребра, органы грудной полости (легкие, сердце, вилочковая железа), забрюшинные органы (печень, селезенка, почки, надпочечники, поджелудочная железа, половые железы). Было обнаружено неполностью сформированное сердце.
В одном случае было выявлено рудиментарное двухкамерное сердце с предсердием, расположенным каудально, и желудочком, расположенным краниально. Эта стадия у нормального эмбриона характерна для 22-го дня развития. Также редко определяются лицевые и краниальные структуры, хотя описаны глаза, уши, рот и аномально сформированный мозг и мозжечок.
Пуповина, соединяющая плод с оболочками, имеет строение, отличное от нормальной пуповины: она содержит сосуды (vasa vasorum) сосудов и нервные волокна.
Развитие плода-«паразита» обычно останавливается в первом триместре, и дальнейшая эволюция происходит за счет наращивания массы, а не дифференцировки тканей. В целом структуры, берущие начало из эктодермы, бывают лучше развиты, чем структуры, происходящие из двух других листков. Мезенхима представлена скелетно-мышечной системой, которая обычно хорошо выражена, но другие ее производные (сосудистая и урогенитальная системы, селезенка, надпочечники) обнаруживаются редко. Наиболее часто выявляемым производным эндодер-мального слоя является желудочно-кишечный тракт, и тоже часто обнаруживают печень и поджелудочную железу.
Неинвазивная диагностика анеуплоидий у плода: от идеи к продукту
Обзор
Яблоня без яблок бесполезна. Без ствола и ветвей яблоня будет без яблок, то есть бесполезна. Яблоня без корней нежизнеспособна.
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Генетические заболевания в разной степени ухудшают качество и продолжительность жизни человека. Иногда их можно и не заметить, если повезет не встретиться с триггером, запускающим каскад поломок в организме. А какие-то генетические нарушения неизбежно приводят к боли, страданиям и смерти. Некоторые из них протекают настолько тяжело, что считаются медицинскими показаниями к искусственному прерыванию беременности. Такие состояния можно детектировать неинвазивно на ранних сроках, что создает основу для этически очень непростого, но осознанного решения родителей о прекращении или продолжении беременности. Число подобных анализов с каждым годом растет, на высококонкурентном рынке соревнуются несколько компаний. В этой заметке рассмотрим способ, применяемый фирмой Natera. При этом важно понимать, что высокотехнологичный коммерческий продукт вырастает из результатов фундаментальных исследований, которые на первый взгляд практической пользы не несут, а лишь удовлетворяют любопытство увлеченных людей.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Академия & Бизнес» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
У всех увлеченных людей есть потребность в удовлетворении своего любопытства. Некоторым из нас везет — это можно делать в рабочее время за счёт денег налогоплательщиков или потребителей. На первый взгляд такой процесс с непредсказуемым результатом может показаться неэффективным расходом ресурсов. Но это не так. Технологические прорывы возникают только тогда, когда кто-то рискует, дает волю своей фантазии и начинает использовать ресурсы неожиданным образом. При этом если результат Его Величества Эксперимента известен заранее, то это уже не эксперимент, а копирование чужой идеи. Замечу, что творческую деятельность сложно выполнять по приказу. «Иванов, до 31 числа жду от тебя пять озарений», — звучит смешно, но реально. Бóльшая часть научных открытий никакой прямой пользу обществу не несет. Фундаментальная наука создает основу для прикладной; конечный результат — статья в рецензируемом научном журнале, то есть идея с зафиксированным приоритетом. Прикладная же наука скорее использует эти статьи в попытке найти им применение; конечный результат — патент, то есть защищенный от копирования вариант использования идеи. Патенты могут быть востребованы бизнесом для создания коммерчески доступных продуктов, которые удовлетворяют нужды потребителей и приумножают вложенный капитал. Получается пирамида «ворох идей → горсть применений → щепотка продуктов». Не идеально, но ничего эффективнее нет — только так идеи становятся коммерчески доступными продуктами [1]. В этой заметке рассмотрим один из успешных примеров, (слегка) изменивших мир.
А в чем проблема?
В 2004 году моя сестра родила сына с синдромом Дауна. Ребенка не стало через шесть дней после рождения. Это был опустошающий опыт для всей нашей семьи. Я основал компанию Natera, потому что верю, что все семьи заслуживают доступа к технологиям, которые предлагают раннее обнаружение генетических заболеваний.
Мэтью Рабинович,
основатель компании Natera.
Качество и продолжительность жизни зависит от генетических особенностей индивидуума и давления внешней среды. Некоторые генетические нарушения могут настолько сильно ухудшить физическое, душевное и социальное благополучие человека, что считаются медицинскими показаниями к искусственному прерыванию беременности.
В ядре человеческой клетки в норме 23 пары хромосом. Одну хромосому из каждой такой пары мы получаем от папы, а вторую — от мамы. А потом передаем своим детям 23 хромосомы, скомпонованные из отцовских и материнских хромосом. А второй родитель добавляет другой перемешанный вариант 23 хромосом. В результате встречи двух гамет (сперматозоида и яйцеклетки) может образоваться эмбрион с 23 парами хромосом. Но иногда что-то идет не так, и у нового организма общее число хромосом отличается от 46-и. Такое нарушение называют анеуплоидией (строго говоря, это «некратное увеличение набора хромосом»). В самых тяжелых случаях эмбрион в принципе не будет развиваться, имплантации не произойдет — и женщина даже не заметит признаков не начавшейся беременности [2]. Иногда беременность наступит, но преждевременно прервется — произойдет выкидыш [3]. А при некоторых анеуплоидиях (например, синдроме Дауна) эмбрион разовьется, и беременность может завершиться родами. Часть родителей отказывается от детей с особенностями развития, часть посвящает себя уходу за ребенком. Современные методы позволяют диагностировать анеуплоидии на ранних стадиях развития плода, что, повторюсь, является медицинским показанием к искусственному прерыванию беременности. Результат такого анализа может стать основой для этически очень непростого, но осознанного решения родителей о прекращении или продолжении беременности. Отмечу, что синдром Дауна — далеко не единственный результат анеуплоидий. Также, например, возможно развитие синдромов Эдвардса, Патау и других генетических отклонений от условной нормы.
Как диагностировать анеуплоидии?
Достоверно диагностировать анеуплоидию можно только определив число хромосом в геноме плода. Но как безопасно получить биоматериал? Человеческий эмбрион развивается в амниотической полости. Этот мешок окружен плодными оболочками, внутренняя часть которых называется амнионом. Кстати говоря, в русском языке есть выражение «в рубашке родился». Такой «рубашкой» (рис. 1) называют неразорвавшиеся во время родов плодные оболочки. Эмбрион плавает в околоплодных водах (амниотической жидкости), в которой есть отмершие клетки плода. В результате анализа генома этих клеток можно посчитать число хромосом нового организма.
Рисунок 1. «В рубашке родился»!
Амниотическую жидкость для анализа получают в результате амниоцентеза. Такая инвазивная процедура заключается в проколе амниотической оболочки и заборе околоплодных вод для анализа. Надо отметить, что амниоцентез может провоцировать выкидыши. Вероятность такого неблагополучного исхода беременности составляет примерно 30 случаев на 10 000 процедур [4]. Существуют и другие способы инвазивной пренатальной диагностики с сопоставимыми рисками. При этом в среднем из 10 000 новорожденных 13 появляются на свет с синдромом Дауна [5]. Это значит, что, грубо говоря, инвазивная диагностика скорее приведет к выкидышу, чем выявит анеуплоидии плода.
Как неинвазивно диагностировать анеуплоидии?
В 1969 году в крови беременной женщины обнаружили клетки, содержащие Y-хромосомы [6]. В результате родов на свет появился мальчик. Таким образом, стало понятно, что клетки плода могут находиться в крови беременной женщины. Тем не менее таких клеток мало, что затрудняет разработку рутинных диагностических тестов [7]. Затем в 1997 году фетальную (от лат. fetus — плод) ДНК обнаружили в плазме крови беременных женщин [8]. Отмечу, что плазма — это жидкая бесклеточная фракция крови, в которой взвешены форменные элементы, то есть клетки крови. Таким образом, в результате такой малоинвазивной процедуры, как забор крови беременной женщины, можно исследовать ДНК плода. Тем не менее существующий на начало 2000-х годов уровень развития технологий не предполагал рутинного решения для диагностики анеуплоидий [9].
А причем тут высокопроизводительное секвенирование?
Иногда в результате творчества научных сотрудников и преобразования возникших идей в коммерчески доступный продукт мир меняется. В 2005 году произошла революция. Компания 454 Life Sciences стала продавать первый прибор для высокопроизводительного секвенирования [10]. Этот подход был основан на идее, опубликованной в 1998 году [11]. Затем в конкурентной борьбе технология-пионер проиграла другим методам [12]. Сейчас чаще всего используют секвенаторы производства компаний Illumina и Thermo Fisher Scientific [13]. Эти технологии не идеальны — исходные нуклеиновые кислоты служат матрицей для создания новых фрагментов ДНК. То есть на подготовительном этапе возможны искажения, вклад которых сложно оценить. Иначе говоря, происходит косвенное секвенирование — идентифицируют не исходные последовательности, а производные от исходных. Недавно появились способы прямого секвенирования нуклеиновых кислот — технологии компаний Oxford Nanopore [14] и Pacific Biosciences [13] позволяют секвенировать нуклеиновые кислоты без посредников.
Но всё это не важно. Мир поменялся — стало возможным одновременно секвенировать много нуклеотидных последовательностей, что на несколько порядков удешевило ряд исследований. Например, секвенирование генома человека при помощи метода, описанного в конце 1970-х годов [15], стоило несколько миллиардов долларов в конце 1990-х — начале 2000-х годов. Сейчас же получение аналогичных данных обойдется в несколько сотен долларов. Неинвазивная диагностика анеуплоидий, по сути, стала возможной благодаря этой технологической революции.
Исследование фетальной ДНК из свободной от клеток фракции крови, то есть плазмы, стало доступным за счет появления методов высокопроизводительного секвенирования. Существуют разные способы выполнения такого анализа. Запатентованный компанией Natera метод вошел в широкую клиническую практику [16]. Для исследования внеклеточную ДНК выделяют из плазмы крови беременной женщины. Затем некоторые фрагменты этой ДНК амплифицируют и секвенируют. Параллельно то же самое делают с геномной ДНК мамы и папы. В результате получают массивы данных высокопроизводительного секвенирования, в которых зашифрована информация о десятках тысяч однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП). Эти большие данные обрабатывают при помощи соответствующего алгоритма [17].
Что такое однонуклеотидный полиморфизм?
В норме нуклеотидные последовательности одного человеческого организма продублированы. Мы получаем 23 хромосомы от мамы и 23 хромосомы от папы. Это значит, что каждая позиция генома существует в двух вариантах, или аллелях. При этом некоторые позиции генома у разных людей не совпадают, то есть полиморфны. А бывает, что и у одного человека на двух аллелях в одной и той же позиции разные нуклеотиды. Если один нуклеотид не совпадает, а окружающие его соседние нуклеотиды совпадают, то это однонуклеотидный полиморфизм (ОНП). Например, у Маши в 231 позиции гена qwerty на обоих аллелях расположен нуклеотид G (дезоксигуанозин-5′-монофосфат). А у Пети в этой же позиции на одной аллели G, а на второй C. Значит, для Маши и Пети эта позиция полиморфна. И для одного Пети, кстати, тоже полиморфна. А теперь представьте, что рассматриваем всю человеческую популяцию — тогда таких ОНП наберется довольно много.
В методе NATERA рассматривают только два самых частых варианта ОНП. Для упрощения обозначим первый вариант ОНП символом «А», а второй — символом «В». Если секвенировать один человеческий организм, то возможно три варианта сочетаний ОНП из двух хромосом: АА, АВ и ВВ. Для каждого ОНП измеряют частоту встречаемости ОНП «А», то есть фракцию «А». Для сочетания АА это значение будет равно 100%, для сочетания АВ — 50%, а для сочетания ВВ — 0%. Теперь усложним задачу — пусть в образце есть ДНК из двух разных организмов. Тогда, если в обоих организмах ОНП присутствует в одинаковом варианте АА, то частота А составит 100%. Но возможна и такая ситуация, что в одном организме есть сочетание АА (на двух хромосомах одинаковый ОНП — «А»), а в другом — АВ (на одной хромосоме ОНП «А», а на второй — «В»). Тогда общая фракция «А» будет меньше 100%. Это значение зависит от соотношения между количеством ДНК разных организмов в образце. Если материнской ДНК 99%, а фетальной — 1%, то разница будет незаметна для человеческого глаза. А если материнской ДНК 50%, и фетальной ДНК тоже 50%, то частота «А» в смеси составит 75%. И так далее — возможны разные сочетания вариантов АА, АВ, ВВ из двух разных организмов. Подобную ситуацию можно проиллюстрировать графиком (рис. 2 и 3). Исследуемые ОНП располагают по абсциссе согласно месту локализации в геноме, фракции «А» для каждого ОНП откладывают по ординате. Если оба организма содержат нормальное число хромосом, то получится что-то подобное рисунку 2. Вклад фетальной ДНК приводит к распределению точек в отдельные кластеры-отпечатки, которые можно использовать для определения числа копий хромосомы.
Рисунок 2. Визуализация результатов секвенирования внеклеточной ДНК плазмы крови беременной женщины. В методе NATERA рассматриваются такие ОНП, для которых возможны два варианта нуклеотидов. Для упрощения первый вариант ОНП обозначают символом «А», а второй — символом «В». Доля фетальной ДНК в образце составила 28,1%. На оси абсцисс расположены все ОНП согласно позиции в хромосоме. Название хромосом указано над графиком. Каждая точка представляет собой один ОНП, где точное положение по оси Y отображает совместную фракцию «А» материнской и фетальной ДНК. Точки красного цвета соответствуют сочетанию вариантов АА у матери на двух хромосомах, синего — сочетанию ВВ, зеленого — сочетанию АВ. В образце следов анеуплоидии нет. Также отсутствуют ОНП, принадлежащие Y-хромосоме, то есть плод — женского пола.
А теперь представим ситуацию, когда одна из хромосом плода продублирована. Тогда получится что-то подобное рисунку 3.
Рисунок 3. Визуализация результатов секвенирования внеклеточной ДНК плазмы крови беременной женщины. Доля фетальной ДНК в образце составила 19,2%. Описание этого рисунка аналогично предыдущему.
А что с коммерциализацией?
Сейчас услугой компании Natera воспользовались более двух миллионов беременных женщин из нескольких десятков стран. Стоимость анализа составляет сотни долларов, что доступно для значимой части целевой аудитории продукта. Число проводимых тестов с каждым годом растет, то есть рынок далек от насыщения. Запатентованная технология неинвазивного выявления анеуплоидий у плода во время беременности — одна из двух основных приносящих доход продуктов компании Natera. За первые три месяца 2020 года общий доход компании составил 94 миллиона долларов, валовая прибыль — 49 миллионов долларов. То есть эта динамично развивающаяся компания удовлетворяет запросы всё большего числа потребителей за счет превращения воздушных идей научных сотрудников в приземленный материальный продукт.
Заключение
Эта заметка — краткая справка по одному из способов неинвазивной диагностики анеуплоидий у плода. Но сколько фундаментальных и прикладных исследований понадобилось, чтобы из идей-фантазий получилось что-то материальное? Много. Знали ли авторы этих работ, что получится в результате? Не знали. Сколько было неудачных попыток превращения идей в коммерческий продукт? Неизвестно. Для успеха скорее необходима плодотворная среда, в которой комфортно сосуществуют фантазеры и жесткие прагматики. Для каких-то работ исход сложно предсказать, нужно включать фантазию и не бояться ошибаться. Но чем четче очертания конечного результата, тем проще привлечь капитал, которым рискуют в надежде приумножить. Сухой расчет необходим для оценки необходимых вложений и вероятных доходов. Чем приземленнее такой расчет, тем меньше рисков потерять привлеченный капитал и тем больше вероятность ситуации Win-Win для всех причастных.
Читайте также: