Resumen
La pérdida del embarazo suele ser causada por anomalías cromosómicas del producto de la concepción. La prevalencia de estas anomalías y la asignación de células (a)normales en los linajes embrionario y placentario durante el desarrollo intrauterino siguen siendo difíciles de alcanzar. En este estudio,Esser, y colegas (Nat Med (2023). https://doi.org/10.1038/s41591-023-02645-5) analizaron 1.745 pérdidas espontáneas de embarazos y encontraron que aproximadamente la mitad (50,4%) de los productos de la concepción (POC) eran cariotípicamente anormales, y la edad materna y paterna contribuía de forma independiente al aumento de la tasa de aberración genómica. Aplicaron la haplaritmisis del genoma a un subconjunto de 94 pérdidas de embarazos con cariotipos parentales y POC normales. El genotipado del DNA parental, así como del mesodermo extraembrionario POC y del DNA de las vellosidades coriónicas, que representan tejidos embrionarios y trofoblásticos, permitió la caracterización del panorama genómico de ambos linajes. De estas pérdidas de embarazos, el 35,1% tenía aberraciones cromosómicas no detectadas previamente mediante cariotipo, lo que aumenta la tasa de aberraciones de pérdidas de embarazos al 67,8% por extrapolación. En contraste con los embarazos viables donde las anomalías cromosómicas en mosaico a menudo se limitan a las vellosidades coriónicas, como el mosaicismo placentario confinado, se encontró un mayor grado de desequilibrios cromosómicos en mosaico en el mesodermo extraembrionario en lugar de las vellosidades coriónicas. Los resultados enfatizan la importancia de examinar la arquitectura alélica completa de las anomalías genómicas en la pérdida del embarazo para mejorar el manejo clínico y la investigación básica de esta devastadora condición.
En todo el mundo, cada año se producen 23 millones de pérdidas de embarazos, con una alta prevalencia del 10 al 15% de todos los embarazos clínicamente reconocidos. La pérdida del embarazo ocurre principalmente antes de las semanas 8 a 9 de gestación, y hay una pérdida adicional considerable en las primeras etapas del embarazo que puede pasar desapercibida. En general, el 10,8% de las mujeres experimenta al menos una pérdida de embarazo, y el 1,9% y el 0,7% tienen dos o tres pérdidas de embarazo, respectivamente. Identificar la causa de la pérdida del embarazo puede proporcionar importantes recomendaciones de pronóstico, diagnóstico y tratamiento para respaldar futuros embarazos viables. Las anomalías cromosómicas, en particular la aneuploidía, definida como un número incorrecto de cromosomas, en el feto son las principales causas de pérdidas de embarazos. Se ha establecido que las aneuploidías ocurren comúnmente durante la ovogénesis y en la embriogénesis temprana. La incidencia de aneuploidías cromosómicas aumenta con la edad materna, lo que contribuye a la infertilidad relacionada con la edad. Esto se debe a la baja fidelidad de la segregación cromosómica en la meiosis durante la oogénesis y al estrés de replicación del DNA durante las divisiones de escisión mitótica en la embriogénesis previa a la implantación. Anteriormente, los autores y otros investigadores demostraron que, aunque la inestabilidad cromosómica (CIN) es común en la embriogénesis temprana, no está presente en el nacimiento. Esta observación indica que sólo los embriones con suficiente integridad genómica pueden sobrevivir hasta el término y que tanto las aneuploidías meióticas en los ovocitos como las anomalías cromosómicas postcigóticas en la embriogénesis temprana pueden provocar fallos de implantación y pérdidas de embarazos.
La NIC conduce a embriones en mosaico que contienen células cromosómicamente normales y anormales. Se ha demostrado que las células aneuploides en embriones en mosaico pueden agotarse progresivamente durante el desarrollo previo a la implantación. La autocorrección de embriones humanos puede realizarse mediante fragmentación celular y exclusión de blastómeros de células anormales o mediante mecanismos de rescate, como el rescate de trisomía o monosomía. La asignación espaciotemporal de células anormales o los mecanismos de rescate de aneuploidía pueden conducir a un mosaicismo placentario confinado, que es la principal causa biológica de resultados anormales discordantes de las pruebas prenatales no invasivas (NIPT), con fetos normales confirmados después de pruebas fetales invasivas. Por ejemplo, previamente demostraron que más del 70% de las grandes variaciones del número de copias (CNV) de novo (>100 kilobases (kb)) están presentes solo en el linaje placentario.
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Se ha caracterizado el panorama genómico de las pérdidas de embarazos en el segundo y tercer trimestre y de las interrupciones electivas de fetos con fenotipos anormales en el útero. Sin embargo, se sabe poco sobre el panorama genómico de las pérdidas espontáneas de embarazos en el primer trimestre. Este conocimiento es esencial para comprender los mecanismos in utero de la NIC por separado para los linajes fetal y placentario y para desarrollar estrategias para la detección temprana de embarazos de alto riesgo que conducen a la pérdida del embarazo. En este estudio, perfilamos el paisaje cromosómico de las vellosidades coriónicas y el mesodermo extraembrionario de las pérdidas espontáneas de embarazos en el primer trimestre (~7 semanas de edad gestacional), que se derivan del trofectodermo embrionario y la masa celular interna, respectivamente.
Aunque la NIC es común en la embriogénesis temprana y da lugar a embriones en mosaico que portan células cromosómicamente normales y anormales, las células anormales no están presentes predominantemente en el nacimiento. Sin embargo, el efecto de la NIC postcigótica sobre el desarrollo prenatal del primer trimestre no está claro. En este estudio, los investigadores llevaron a cabo análisis paralelos de muestras de mesodermo extraembrionario y de vellosidades coriónicas de los mismos POC, aumentando el rendimiento diagnóstico de la detección de aberraciones genómicas. Sorprendentemente, el mosaicismo tendía a ser mayor en el mesodermo extraembrionario en relación con las vellosidades coriónicas, lo que nuevamente sugiere una participación persistente de células fetales anormales en la pérdida del embarazo. Más del 90% de las pérdidas de embarazos ocurren durante el primer trimestre. Las anomalías cromosómicas en el feto se reconocen como la causa principal de la pérdida del embarazo. Anteriormente, ocho estudios grandes (>1.000 tamaños de muestra de POC, en total 42.500 POC) mostraron un rendimiento combinado de aproximadamente el 53,7% de anomalias cromosómicas fetales que es en línea con la tasa del 53,1% reportada en un metanálisis reciente. El estudio que aplicó matrices de SNP de alta densidad informó un rendimiento mayor del 67%, que es similar a lo que encontraron Essex, et.,al., en el presente estudio, después de la haplaritmisis del genoma. Por lo tanto, la haplaritmisis ofrece un rendimiento superior al cariotipo o al enfoque de micromatriz estándar. Además, seis estudios previos analizaron POC que se clasificaron como normales con cariotipo convencional. La frecuencia promedio de anomalías detectadas adicionalmente encontradas en estos estudios fue del 19,4%, que es casi dos veces menor que el 35,1% identificado en el presente estudio. Esta diferencia puede explicarse por dos factores principales. En primer lugar, los estudios anteriores se basaron en un único análisis de tejido POC, principalmente vellosidades coriónicas o placenta. En segundo lugar, los métodos citogenéticos convencionales, incluidos los microarrays, no pueden distinguir los orígenes meióticos y mitóticos de las aberraciones genómicas y detectar el mosaicismo de bajo nivel. Essex y colegas demostraron que estas deficiencias se pueden abordar mediante la haplaritmisis del genoma.
El cariotipo convencional de los POC que se aplica en la atención habitual está limitado por su baja resolución, la contaminación de las células maternas, las altas tasas de fracaso de los cultivos y el crecimiento excesivo de células normales (maternas) en comparación con las células anormales, lo que conduce a un bajo rendimiento diagnóstico.
La calidad también varía entre muestras y laboratorios y depende de la experiencia de técnicos y citogenetistas. Anteriormente, los autores y otros demostraron que la baja actividad proliferativa de las células extraembrionarias in vitro es una limitación importante del cariotipo convencional de las pérdidas espontáneas de embarazos. Específicamente, el análisis citogenético convencional de abortos espontáneos depende en gran medida del cultivo de tejidos y se asocia con una tasa sustancial de fracaso del cultivo, que varía del 5% al 42% en diferentes laboratorios. Esto sugiere que el uso de métodos sofisticados de análisis del genoma que utilizan muestras de DNA y no requieren cultivo celular en muestras de pérdida del embarazo conlleva claras ventajas. La haplaritmisis del genoma puede detectar mosaicismo de bajo grado (>10%) a partir de muestras no cultivadas ( Fig. 1 ) con mayor resolución y permite la detección de CNV subcromosómicas más pequeñas (>100 kb) (Fig. 1b). Además, puede detectar los orígenes parentales y segregacionales de las aberraciones y la contaminación de las células maternas. Estas características están mucho más allá de la sensibilidad de los métodos convencionales, como el cariotipo y los análisis estándar del número de copias basados en microarrays cromosómicos o en secuenciación que se realizan en la atención de rutina. Existe una necesidad emergente de estudios clínicos prospectivos que comparen la haplaritmisis del genoma con métodos convencionales para evaluar su implementación clínica y rentabilidad para el tratamiento de la pérdida del embarazo. Las directrices de la Sociedad Europea de Reproducción Humana y Embriología (ESHRE) en RPL reafirmaron la limitación del cariotipo convencional y subrayaron la importancia de futuros estudios que exploren el papel de las técnicas de secuenciación de próxima generación. Una estrategia que utilice el análisis genético del tejido del aborto espontáneo podría ayudar a las pacientes a lidiar con el impacto psicológico de la pérdida del embarazo y limitaría la necesidad de investigaciones maternas más costosas y elaboradas para otras causas de RPL.
Los investigadores descubrieron que las cohortes SPL y RPL tienen una prevalencia similar de aberraciones genómicas. Sin embargo, estos dos grupos tenían diferentes tipos de aberraciones genómicas, de modo que la cohorte SPL tenía significativamente más aberraciones segmentarias, mientras que la cohorte RPL tenía más aneuploidías (Fig. 1c). Aunque la cohorte no tiene suficiente poder para sacar conclusiones firmes, el análisis POC apunta a posibles diferencias en la etiología genética de las pérdidas de embarazos, lo que merece más estudio. Hay que destacar la importancia de alcanzar un consenso internacional sobre la definición clínica de RPL, que es un tema de debate continuo y difiere entre guías y países. Las directrices de la ESHRE de 2022 definen la RPL como la pérdida de dos o más embarazos antes de las 24 semanas de gestación, que se utilizó en el presente estudio.
Los datos esclarecen los debates sobre la importancia clínica de examinar la arquitectura alélica completa de las anomalías genómicas y su origen segregacional (meiótico versus mitótico) en embriones y embarazos humanos con relevancia para la seguridad de la transferencia de embriones fertilizados in vitro (FIV) con desequilibrios en mosaico así como la interpretación de resultados NIPT con indicaciones de aberración en mosaico. En estudios NIPT a nivel nacional, la tasa de mosaicismo fetal confinado confirmado es muy baja en comparación con el mosaicismo placentario confinado, lo que indica que las células anormales en el feto son menos toleradas en relación con la placenta. Por ejemplo, se encontró que el 94% de las trisomías autosómicas raras en NIPT se debían muy probablemente a un mosaicismo placentario confinado. El impacto del mosaicismo cromosómico es menos claro debido a las limitaciones actuales para su detección. Según algunos estudios citogenéticos raros sobre pérdidas espontáneas de embarazos y mosaicismo cromosómico placentario confinado, el mosaicismo placentario confinado se encuentra en aproximadamente el 20% de los POC, que es más alto que la tasa reportada de 1 a 2% observada en embarazos viables en muestras de vellosidades coriónicas. Además, cuando se compara la naturaleza y prevalencia de las aberraciones genómicas a lo largo de las semanas gestacionales del primer trimestre, se encuentra que, en promedio, puede haber un mayor nivel de mosaicismo en las POC anteriores .
Este estudio tiene implicaciones prácticas y contribuye a los estudios emergentes que utilizan NIPT en RPL. Específicamente, en el caso de cambios detectados en el número de copias después de NIPT, la haplaritmisis del genoma puede distinguir entre errores meióticos y mitóticos. La NIPT con mosaicismo placentario confinado puede dar lugar a resultados falsos positivos. Estos hallazgos requieren pruebas genéticas fetales invasivas que podrían evitarse mediante la detección precisa del origen segregacional de la mutación, así como la vinculación del DNA libre de células poco abundante (DNAcf) con el linaje fetal o placentario, que se requiere para excluir la presencia de células aberrantes en el feto. Las aberraciones de origen meiótico, si ocurren a través de eventos de rescate en blastocistos en mosaico, probablemente afecten tanto a los linajes fetal como placentario y predispongan al aborto espontáneo, mientras que las aberraciones mitóticas pueden ser específicas de la placenta debido al mosaicismo placentario confinado y son compatibles con embarazos saludables. Esto permite diferenciar las aneuploidías de embarazos de bajo riesgo con aneuploidías de origen mitótico donde el feto puede no verse afectado de embarazos de mayor riesgo con consecuencias clínicas graves donde el feto probablemente esté afectado, ya que las aberraciones meióticas están presentes tanto en el linaje fetal como en el placentario. Además, los estudios epigenéticos del cfDNA han sugerido que otros tejidos fetales además de los trofoblastos derivados de la placenta también pueden contribuir a la mezcla de cfDNA de la sangre materna. Esto permite diferenciar el mosaicismo placentario confinado, que aparentemente es seguro para el embarazo, de una situación en la que la aberración (mosaica) está presente tanto en el tejido placentario como en el feto, con un mayor riesgo de pérdida del embarazo. Esto subraya la importancia de desarrollar tecnologías que puedan identificar de manera confiable el origen placentario y fetal cuando se encuentra una aberración al comienzo del embarazo. Además, los métodos NIPT basados en haplotipos permiten un enfoque genérico para la detección de trastornos monogénicos.
En conclusión, el estudio de Esser y colegas muestra que hasta dos tercios de todas las pérdidas de embarazos pueden deberse a anomalías cromosómicas fetales. Además, la capacidad de determinar con precisión los orígenes segregacionales y de linaje de las aberraciones genómicas fetales puede mejorar la eficacia de la concepción humana natural y asistida y, por tanto, mejorar la atención genética reproductiva en general.