Фетальная фракция и ее значение в диагностике патологии течения беременности и плода

В настоящей статье мы представляем научные данные о диагностическом значении фетальной фракции, а так же о чем может говорить ее значение ниже порогового уровня. Мы надеемся, что эта информация будет иметь большую ценность для вашей лаборатории, вашей практики или вашей беременности.

Что такое фетальная фракция?

Фетальная (или плодная) фракция — это доля свободно циркулирующей ДНК плацентарного происхождения*, содержащаяся в кровотоке беременной женщины вместе с ДНК ее собственного происхождения.

* Плацента образуется из трофобласта (внешнего слоя клеток эмбриона) на ранних стадиях развития плода. Плацента и плод имеют однородную генетическую структуру. На основании плацентарной ДНК можно сделать вывод о наличии генетической патологии у плода (за исключением очень редких случаев плацентарного мозаицизма).

Как фетальную фракцию используют для диагностики патологии беременности?

К 10 неделе беременности в норме у всех женщин должно содержаться более 4% фетальной фракции в кровотоке (пороговый уровень). Этого достаточно, чтобы определить наличие хромосомной патологии у плода.

Однако, у небольшого количества женщин (менее 5%) к этому гестационному сроку присутствует менее 4% фетальной фракции. С одной стороны, это не дает провести точную оценку риска наличия у плода, таких патологий как синдром Дауна, Эдвардса, Патау и синдромов, связанных с половыми хромосомами, а с другой стороны это является самостоятельным признаком наличия патологии у плода или у матери.

Низкая фетальная фракция является самостоятельным клиническим маркером!

Причины низкой фетальной фракции

Есть несколько причин почему при проведении теста НИПТ может быть получена низкая фетальная фракция:

1. Ранний гестационный возраст. Нельзя делать НИПТ ранее гестационного срока требуемого для выполнения теста (обычно это 10 недель)!
2. Неточность метода (точность определения фетальной фракции +- 10%) и преаналитические нарушения (например, гемолиз при заборе крови). Обычно редкое явление и при получении низкой фетальной фракции при первом тестировании рекомендуется сделать перезабор крови и повторное тестирование. Если при перезаборе крови в срок выше 10 недель повторно определена низкая фетальная фракция, то скорее всего это может быть вызвано причинами, приведенными в п.3-4.
3. Патологические процессы в организме матери, которые приводят к повышению материнской фракции в свободноциркулирующей ДНК.
4. Патология плаценты/плода, в том числе хромосомная и другая генетическая патология, которая приводит к снижению плацентарной массы и снижению доли плодной фракции.

Нет однозначных данных о влиянии возраста, веса матери и ИМТ на уровень фетальной фракции. В одних исследованиях такая зависимость была выявлена, а в других нет⁷. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36482322/

Низкая фетальная фракция и патология матери

Все факторы, приводящие к гибели клеток в организме могут повышать уровень материнской фракции, что приводит к снижению доли фетальной ДНК в общей массе свободноциркулирующей ДНК ⁸

• Преэклампсия и гипертензия ассоциированная с беременностью
• Плацентарная дисфункция
• Синдром задержки роста плода
• Преждевременных родов с неустановленной причиной
• Гестационный диабет (имеются противоречивые данные)
• Внутрипеченочный холестаз беременных
• Онкологические заболевания

На протяжении всей беременности пациентки с низким уровнем фетальной фракции входят в зону риска фетоплацентарных осложнений.

Низкая фетальная фракция и плацента

• Фетальная ДНК выделяется в кровоток матери именно плацентой.
• Измененная анатомия, физиология в плаценте, уменьшение ее размера и нарушение функции (в том числе и из за хромосомных аномалий) приводит к ухудшению кровотока между матерью и плодом и, как следствие, к меньшему высвобождению фетальной ДНК в кровь матери.

Слева изображена нормальная плацента, справа - измененная

Низкая фетальная фракция и патология плода

• Гипоплазия плаценты (снижение массы плаценты) обычно диагностируется при трисомии 13 и 18 хромосом.^{1, 2}
• Плацентарная патология, снижение массы плаценты и низкая фетальная фракция, также, характерны для триплоидии. ^{3, 4}
• Патологическая физиология плаценты может объяснить наблюдаемую связь между низкой фетальной фракцией и моносомией X хромосомы, а также различными другими типами хромосомных аберраций плода. Более тонкие слои трофобласта были описаны при беременности с моносомией X плодов. ⁵
• Напротив, при беременности с трисомией 21 хромосомы была описана относительно более высокая масса плаценты, ⁶. Это может объяснять, почему не было обнаружено связи между низкой фетальной фракцией и трисомией 21 хромосомы.

Если в заключении НИПТ обнаружена низкая фетальная фракция

• Если низкая фетальная фракция была установлена в первом образце крови, взятом для исследования, то проводится повторное исследование для исключения влияния раннего гестационного срока, индивидуальных особенностей образца или технической погрешности метода.
• Если низкая фетальная фракция обнаружена в последующем образце крови, взятом для исследовании, то это является результатом исследования и выдается заключение о наличии риска хромосомной патологии у плода как превышающего базовое значение, рассчитанное на основании возраста беременной женщины.

Пациенты должны получить консультацию врача генетика, врача акушера гинеколога и пройти дополнительное обследование с целью установления возможной патологии, связанной с низкой фетальной фракцией.

Тест, выполняемый в лаборатории Геномед позволяет произвести расчет риска хромосомной патологии при низкой фетальной фракции

Данные о низкой фетальной фракции должны быть приняты во внимание врачом при ведении беременности

Врач и беременная женщина, у которой обнаружена низкая фетальная фракция, должны обсудить необходимость дополнительного обследования, с целью выявления причин связанных с возможной патологией плаценты и проведения инвазивной диагностики плода с использованием молекулярных цитогенетических методов (хромосомный микроматричный анализ) для выявления возможной хромосомной патологии.

Что такое хромосомная патология?

• Хромосомная патология это не только наиболее часто встречающиеся анеуплоидии приводящие к синдромам Дауна Эдвардса, Патау и синдромам связанным с половыми хромосомами.
• Существует более 500 других хромосомных синдромов и генетических заболеваний. Низкая фетальная фракция является признаком наличия некоторых из них.

Анализ статей, опубликованных в период с января 2010 г. по май 2021 г. включал 27 исследований и 243700 женщин с одноплодными беременностями

Литература: Связь между низкой фракцией плода при скрининге бесклеточной ДНК и хромосомными аберрациями плода: систематический обзор и метаанализ (https://obgyn.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pd.6366).

• Низкая фетальная фракция была связан с более высоким риском:
• трисомии 13 (OR 5,99 [3,61–9,95], / ² гетерогенности = 0%, n = 22 исследования),
• трисомии 18 (OR 4,46 [3,07–6,47], / ² = 0%, n = 22 исследования),
• моносомии X (OR 5,88 [2,34–14,78], / ² = 18%, n = 10 исследований),
• триплоидии (OR 36,39 [9,83–134,68], / ² = 61 ). %, n = 6 исследований),
• другие типы хромосомных аберраций плода (OR 4,00 [1,78–9,00], / ² = 2%, n = 11 исследований).

Метаанализ показал, что абсолютная частота хромосомных аберраций плода колеблется от 1% до 2% у женщин с низкой фетальной фракцией.

Обзор пяти ретроспективных когортных исследований. Выборка беременных женщин варьировала от 370 до 6375.

Литература: Association between low fetal fraction in cell-free DNA testing and adverse pregnancy outcome: A systematic review. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34350596/

• Определена связь между низкой фетальной фракцией и гипертонической болезнью у беременной (4 из 5 обзора)
• Определена связь между низкой фетальной фракцией и преждевременными родами (4 из 5 обзоров)
• Определена связь между низкой фетальной фракцией и задержкой роста плода ( 4 из 5 обзоров)
• Определена связь между низкой фетальной фракцией и гестационным сахарным диабетом (3 из 5 обзоров)

Наряду с анеуплоидией, низкий уровень фетальной фракции ассоциируется с неблагоприятным исходом беременности, связанным с плацентарной дисфункцией.

В статье рассматривается вероятность наличия анеуплоидий у пациентов с низкой фетальной фракцией

Литература: Francesco Fiorentino et al. The importance of determining the limit of detection of non-invasive prenatal testing methods https://doi.org/10.1002/pd.4780

Обнаружение распространенных анеуплоидий в образцах с низкой фетальной фракцией составило 2% от всего количества результатов.

Из 105 беременностей, в которых были подтверждены хромосомные аномалии, в 25 случаях (23,8%) уровень фетальной фракции находился в диапазоне от 2% до 4%.

Эти образцы не были идентифицированы как «высокий риск» ввиду уровня фетальной фракции менее 4%.

Статья содержит ретроспективный анализ, в который вошли 58 105 беременных женщин

Литература: Hancock et al. Clinical experience across the fetal-fraction spectrum of a non-invasive prenatal screening approach with low test-failure rate. https://doi.org/10.1002/uog.21904

Вывод: Альтернативные стратегии для обеспечения высокой точности обнаружения распространенных анеуплоидий в образцах с низкой ФФ (такие как перезабор, после неудачного теста, перезабор на более позднем гестационном сроке) не являются оптимальными для такого подхода к скринингу.

В статье приведены результаты когортного исследования 10 698 одноплодных беременностей, проходивших скрининг на трисомии плода 21, 18 и 13 с помощью тестирования фетальной ДНК на 10-14 неделе гестации

Литература: R. Revello et al., Screening for trisomies by cell-free DNA testing of maternal blood: consequences of a failed result https://doi.org/10.1002/uog.15851

Вывод: В 3% случаев НИПТ не дал результата после первого забора, и основной причиной была низкая фракция плода < 4%. Частота неудачных результатов была одинаковой в здоровых случаях и трисомии-21, но была выше при трисомии 18 и 13 хромосомы у плода.

В случае низкой фетальной фракции преобладают трисомии плода 18 и 13. При ведении таких случаев решение в пользу инвазивного тестирования должно зависеть от риска от предыдущего скрининга и результатов детального ультразвукового исследования.

В статье приведены результаты ретроспективное когортного исследования 26 226 женщин с одноплодной беременностью методом анализа внеклеточной фетальной ДНК

Литература: Low fetal fraction in cell-free DNA testing is associated with adverse pregnancy outcome: Analysis of a subcohort of the TRIDENT-2 study. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34426993/

У 295 женщин (1.12%) при первичном заборе крови результат показал низкую фетальную фракцию. При повторном заборе крови результат не был получен у 90 (32.6%) женщин

Исходы беременностей у женщин с низкой фетальной фракцией

Литература

1. «Pathological analysis of the placenta in trisomies 21, 18 and 13.» https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1531850/
2. «Placental abnormalities and preeclampsia in trisomy 13 pregnancies» https://doi.org/10.1016/s1028-4559(09)60028-0
3. «Prenatal detection of fetal triploidy from cell-free DNA testing in maternal blood Fetal Diagn Ther.» https://doi.org/10.1159/000355655
4. «Triploidy: Variation of Phenotype» https://doi.org/10.1093/ajcp/aqv012
5. Association between low fetal fraction in cell-free DNA screening and fetal chromosomal aberrations: A systematic review and meta-analysis. doi: 10.1002/pd.6366. Epub 2023 May 17.
6. Factors Affecting the Fetal Fraction in Noninvasive Prenatal Screening: A Review https://doi.org/10.3389/fped.2022.812781
7. Factors affecting low fetal fraction in fetal screening with cell-free DNA in pregnant women: a systematic review and meta-analysis DOI: 0.1186/s12884-022-05224-7
8. Association between low fetal fraction of cell free DNA at the early second-trimester and adverse pregnancy outcomesDOI: 10.1016/j.preghy.2020.07.015