Μοριακή Βιολογία & Κυτταρογενετική-Ραγδαίες εξελίξεις που δυναμώνουν την ελπίδα

Από την κ. Λίνα Φλωρεντίν-Αράρ,
Μοριακή Βιολόγο - Κυτταρογενετίστρια, Διευθύντρια Κέντρου Μοριακής Βιολογίας & Κυτταρογενετικής Άλφα LAB

Η θεαματική εξέλιξη των κλάδων της Μοριακής Βιολογίας και της Κυτταρογενετικής τα τελευταία 30 χρόνια άνοιξε νέους δρόμους στον τομέα της υγείας. Το Κέντρο Μοριακής Βιολογίας και Κυτταρογενετικής Άλφα Lab, βασισμένο στο όραμα να δημιουργηθεί ένας χώρος στον οποίο θα εφαρμόζονται οι πιο σύγχρονες τεχνικές των δύο αυτών κλάδων της Γενετικής, αποτελεί ένα πρωτοποριακό εργαστήριο με άριστα εκπαιδευμένους επιστήμονες που παρέχουν υψηλού επιπέδου υπηρεσίες. Στο αφιέρωμα που ακολουθεί, η Διευθύντρια του Κέντρου, κυρία Λίνα Φλωρεντίν-Αράρ μάς μιλά για την ανάπτυξη της Μοριακής Βιολογίας και της Κυτταρογενετικής στον αγώνα κατά του καρκίνου, στη μελέτη της ανδρικής υπογονιμότητας και στην προεμφυτευτική διάγνωση.

Η Κυτταρογενετική και η Μοριακή Βιολογία μάχονται τον καρκίνο
Μέχρι τον Ιανουάριο του 2005 είχε διαπιστωθεί με κυτταρογενετική ανάλυση η παρουσία χρωμοσωματικών ανωμαλιών σε τουλάχιστον 47.000 κακοήθειες. Η ανάπτυξη των τεχνικών της Μοριακής Κυτταρογενετικής FISH, καθώς και οι συνδυασμένες προσπάθειες των κυτταρογενετιστών και των μοριακών βιολόγων πάνω από δύο δεκαετίες οδήγησαν στην αναγνώριση τουλάχιστον 275 ανακαταταγμένων γονιδίων, αποτέλεσμα των χρωμοσωματικών ανωμαλιών που ανιχνεύονται στις κακοήθειες, και επέτρεψαν τη βαθύτερη μελέτη και κατανόηση του καρκίνου. Το βασικό συμπέρασμα από τη σύγχρονη Κυτταρογενετική του καρκίνου είναι η συνειδητοποίηση ότι κάθε όγκος ο οποίος έχει επαρκώς μελετηθεί, ώστε να διεξαχθούν σαφή συμπεράσματα, χαρακτηρίζεται από συγκεκριμένη χρωμοσωματική ανωμαλία. Προς το παρόν, τουλάχιστον 500 ισοζυγισμένες χρωμοσωματικές ανακατατάξεις,οι οποίες συσχετίζονται με νεοπλασίες και εμφανίζονται επανειλημμένα, έχουν εντοπιστεί και χαρακτηριστεί. Παραμένει όμως ένας μεγάλος αριθμός κακοηθειών που δεν έχει ακόμη συσχετιστεί με συγκεκριμένες περιοχές χρωμοσωμάτων, όμως με την εξέλιξη της επιστήμης της Κυτταρογενετικής και της Μοριακής Βιολογίας αυτό θα καταστεί εφικτό. Στις περιπτώσεις που η νόσος έχει συσχετιστεί με τη χρωμοτική προσέγγιση. Παραδείγματος χάριν, από το 1978, ο καρυότυπος του μυελού των οστών θεωρείται απαραίτητος προκειμένου να προβλεφθεί η πορεία της εξέλιξης της νόσου στις οξείες λεμφοβλαστικές λευχαιμίες (ΟΛΛ). Η ΟΛΛ, πιο συχνή στα παιδιά, σχετίζεται με συγκεκριμένες χρωμοσωματικές ανωμαλίες, όπως η μετάθεση μεταξύ των χρωμοσωμάτων 12;21. Η μετάθεση αυτή σχετίζεται με καλή πρόγνωση, οπότε,εκτός από την πληροφορία που δίνεται στον ιατρό και τον διευκολύνει στη σωστή επιλογή της θεραπευτικής προσέγγισης, δίνει και στην οικογένεια την ελπίδα ότι το παιδί τους θα θεραπευτεί. Άλλο παράδειγμα είναι η ανίχνευση της γνωστής μετάθεσης 9;22, η οποία σχετίζεται με διαφορετικού τύπου λευχαιμίες και η παρουσία της οποίας θεωρείται υψίστης σημασίας τόσο στον ιατρό να διαλέξει εκείνο το θεραπευτικό σχήμα που θα οδηγήσει σε θεραπεία και θα ελαχιστοποιήσει την επανεμφάνιση της νόσου. Με την ανάπτυξη δε της Φαρμακογενετικής η επιστήμη μιλά ήδη για την επιλογή φαρμάκου σύμφωνα με τον γονότυπο του ασθενούς, δηλαδή για εξατομικευμένα φάρμακα στα οποία ο συγκεκριμένος ασθενής ανταποκρίνεται καλύτερα.

Μελετώντας και αντιμετωπίζοντας την ανδρική υπογονιμότητα
Στα πλαίσια της διερεύνησης της ανδρικής υπογονιμότητας ήρθε να προστεθεί τα τελευταία χρόνια η γενετική μελέτη των σπερματοζωαρίων: Τι οδηγεί τα σπερματοζωάρια σε ανεξέλεγκτη «αυτοκτονία»; Γιατί άνδρες με φυσιολογικές παραμέτρους σπέρματος (συγκέντρωση, κινητικότητα, μορφολογία) παρουσιάζουν ανεξήγητη υπογονιμότητα; Τι ονομάζουμε «γενετική ποιότητα» του σπέρματος και με ποιους τρόπους μελετάται αυτή; Ερωτήματα όπως τα παραπάνω απασχολούν όλο και συχνότερα τους επιστήμονες.
Ανάλυση ανευπλοειδιών σπέρματος
Το σπέρμα αναπτύσσεται από ανώριμα κύτταρα καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής ενός άνδρα. Κατά τη διαδικασία αυτή, ο αριθμός των σπερματοζωαρίων υποδιπλασιάζεται από 46 χρωμοσώματα σε 23, όμως ακόμη και σε έναν γενετικά φυσιολογικό και γόνιμο άνδρα μπορεί να γίνουν λάθη, με αποτέλεσμα να υπάρχουν λιγότερα ή περισσότερα χρωμοσώματα (ανευπλοειδία) σε κάποια σπερματοζωάριά του. Σε υπογόνιμους όμως άνδρες το ποσοστό των σπερματοζωαρίων που έχουν παθολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων έχει αποδειχθεί ότι είναι πολύ υψηλότερο. Σύμφωνα με μελέτες, η ύπαρξη ανευπλοειδιών στο σπέρμα μπορεί να μειώσει τις πιθανότητες για μια επιτυχημένη εγκυμοσύνη και σχετίζεται με επαναλαμβανόμενες αποβολές. Για το λόγο αυτό, ασθενείς με υπογονιμότητα αγνώστου αιτιολογίας –ακόμη και όταν οι παράμετροι σπέρματος είναι φυσιολογικές–, πολλαπλές αποτυχημένες προσπάθειες εξωσωματικής και μικρογονιμοποίησης (ICSI), αλλά και καθ’ έξιν αποβολές είναι δυνατόν να ωφεληθούν κάνοντας την εξέταση αυτή. Η ανάλυση περιλαμβάνει τη μελέτη εκατοντάδων σπερματοζωαρίων με χρήση ειδικών φθοριζόντων ανιχνευτών για κάθε χρωμόσωμα ξεχωριστά. Εάν το ποσοστό ανευπλοειδιών βρεθεί ότι είναι μεγαλύτερο από ένα κρίσιμο ποσοστό, υποδεικνύονται τρόποι αντιμετώπισης.
Ανάλυση απόπτωσης σπέρματος
Η απόπτωση ή, διαφορετικά, ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος είναι ένας φυσιολογικός μηχανισμός «αυτοκτονίας» των κυττάρων, ο οποίος εξασφαλίζει τη σωστή ανάπτυξη του οργανισμού και διατηρεί την ομοιόστασή του. Τα κύτταρα που υφίστανται απόπτωση εμφανίζουν διάφορες δομικές αλλοιώσεις κυρίως στον πυρήνα τους, όπως ο κατακερματισμός του γενετικού τους υλικού (DNA), το σπάσιμο, δηλαδή, της αλυσίδας του DNA τους σε μικρότερου μήκους τμήματα. Στην περίπτωση του σπέρματος, εάν ο μηχανισμός της απόπτωσης αποσυντονιστεί, μπορεί να μειωθούν οι πιθανότητες για μια επιτυχημένη εγκυμοσύνη. Απόπτωση μεγαλύτερη από ένα κρίσιμο ποσοστό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα το σταμάτημα της εμβρυϊκής ανάπτυξης σε πρώιμο στάδιο, αποβολές, ανωμαλίες στα νεογνά κ.ά.
Ως εκ τούτου, ζευγάρια με ανεξήγητη υπογονιμότητα, καθ’ έξιν αποβολές, πολλαπλές αποτυχημένες προσπάθειες εξωσωματικής γονιμοποίησης (IUI/IVF/ICSI), διακοπή εμβρυϊκής ανάπτυξης ή ανελλιπή ανάπτυξη βλαστοκύστης, καθώς και άνδρες προχωρημένης ηλικίας ή εκείνοι που εκτέθηκαν σε βλαβερές ουσίες θα μπορούσαν να ωφεληθούν με την εξέταση των σπερματοζωαρίων για απόπτωση.Κατά την ανάλυση, το σπέρμα «βάφεται» με φθορίζουσα ουσία η οποία αντιδρά με το κατακερματισμένο DNA, έτσι ώστε τα αποπτωτικά σπερματοζωάρια να αποκτούν διαφορετική χρώση από τα μη αποπτωτικά. Η απάντηση στο κρίσιμο ερώτημα για το αν η απόπτωση του σπέρματος θεραπεύεται είναι ευτυχώς θετική σε αρκετές περιπτώσεις. Η χορήγηση αντιοξειδωτικών ουσιών και η αλλαγή του τρόπου ζωής φέρνουν θετικά αποτελέσματα. Η αντιμετώπιση πιθανών λοιμώξεων και η επιλογή της κατάλληλης μεθόδου εξωσωματικής γονιμοποίησης αυξάνουν επίσης σημαντικά τις πιθανότητες για μια επιτυχημένη εγκυμοσύνη.

Προεμφυτευτική Διάγνωση
Η προεμφυτευτική γενετική διάγνωση είναι μια διαδικασία κατά την οποία είναι εφικτή η α ν ί χ ν ε υ σ η ο ρ ι σ μ έ ν ω ν χρωμοσωματικών ανωμαλιών ή η ανίχνευση γενετικού νοσήματος σε ένα κύτταρο του γονιμοποιημένου ωαρίου πριν από την εμφύτευση στη μήτρα. Η προεμφυτευτική αυξάνει την πιθανότητα σύλληψης σε ζευγάρια υπογόνιμα, μιας και είναι πλέον γνωστό από μελέτες ότι η ποιότητα των ωαρίων και ειδικά οι ανευπλοειδίες χ ρ ω μ ο σ ω μ ά τ ω ν ε ί ν α ι η βασική αιτία της μειωμένης εμφύτευσης εμβρύων ιδίως σε γυναίκες ηλικίας άνω των 36 ετών. Ενδείκνυται επίσης στις περιπτώσεις που ένας από τους δύο μέλλοντες γ ο ν ε ί ς ε ί ν α ι φ ο ρ έ α ς χρωμοσωματικής ανωμαλίας (συχνή αιτία υπογονιμότητας ή καθ’ έξιν αποβολών) ή οένας ή οι δύο γονείς είναι φορείς γενετικού νοσήματος, π.χ., μεσογειακής αναιμίας, αιμορροφιλίας, οικογενειακού καρκίνου του παχέος εντέρου κ.λπ. Η συγκεκριμένη μέθοδοςεφαρμόζεται αποκλειστικά σ τ α ζ ε υ γ ά ρ ι α μ ε τ ά α π ό εξωσωματική γονιμοποίηση. Η διαδικασία συμπεριλαμβάνει υ π ε ρ δ ι έ γ ε ρ σ η μ ε ο ρ μ ό ν ε ς , π ρ ο κ ε ι μ έ ν ο υ ν α δ η μ ι ο υ ρ γ η θ ο ύ ν π ο λ λ ά ω ά ρ ι α π ο υ σ τ η συνέχεια γονιμοποιούνται εξωσωματικά και πάντα με μικρογονιμοποίηση. Η λήψη ενός κυττάρου από κάθε έμβρυο γίνεται απόεξειδικευμένο εμβρυολόγο κ α ι η γ ε ν ε τ ι κ ή α ν ά λ υ σ η γίνεται από εξειδικευμένο γενετιστή. Αποτελέσματα από τη γενετική ανάλυση δίδονται σε περίπου 24 ώρες. Βάσει των αποτελεσμάτων αυτών, τοποθετούνται στη μήτρα μόνο εκείνα τα έμβρυα τα οποία έχουν τον φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων ή δεν φέρουν το συγκεκριμένο νόσημα της οικογένειας. Επομένως, μ ε τ η ν π ρ ο ε μ φ υ τ ε υ τ ι κ ήμ ε ι ώ ν ε τ α ι ο κ ί ν δ υ ν ο ς σ ύ λ λ η ψ η ς π α θ ο λ ο γ ι κ ώ ν εμβρύων σε εκείνες τις οικογένειες όπου ο κίνδυνος είναι υψηλός. Από μελέτες φαίνεται ότι το ποσοστό των παθολογικών κυήσεων μετά από προεμφυτευτική διάγνωση μειώνεται κατά 5 φορές. Στις οικογένειες υψηλού κινδύνου λόγω βεβαρημένου οικογενειακού ιστορικού,α π α ρ α ί τ η τ ο ς ε ί ν α ι ο σ χ ε δ ι α σ μ ό ς ε ι δ ι κ ο ύ π ρ ω τ ο κ ό λ λ ο υ γ ι α κ ά θ ε ν ό σ η μ α κ α ι γ ι α κ ά θ ε ο ι κ ο γ έ ν ε ι α ξ ε χ ω ρ ι σ τ ά , οπότε αυτό πρέπει να γίνει τουλάχιστον 1-2 μήνες πριν από την προγραμματισμένη ε ξ ω σ ω μ α τ ι κ ή κ α ι προεμφυτευτική γενετική διάγνωση. Βεβαίως η ανάλυση μόνο ενός κυττάρου για κάθε έμβρυο δεν έχει την ίδια ασφάλειααποτελέσματος όπως όταν γ ί ν ε τ α ι π ρ ο γ ε ν ν η τ ι κ ό ς έ λ ε γ χ ο ς σ τ ο α ’ ή τ ο β ’τρίμηνο. Το ποσοστό λάθους τ η ς π ρ ο ε μ φ υ τ ε υ τ ι κ ή ς διάγνωσης μετά από πολλές μελέτες φαίνεται ότι είναι περίπου 7,2%. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητος ο προγεννητικός έλεγχος στην κύηση που προκύπτει μετά από προεμφυτευτική γενετική διάγνωση.