Nicht invasiver Pränataltest NaTALIA

Der nicht-invasive Pränataltest (NIPT) NaTALIA für die Trisomien 21, 13 und 18 sowie das Ullrich-Turner-Syndrom (Monosomie X) ist über die LADR Labore im Laborverbund Dr. Kramer & Kollegen verfügbar.

Die molekulargenetische Analyse der Proben erfolgt im Fachbereich Humangenetik des LADR Laborzentrums Recklinghausen.

Weiterführende Fachinformationen für Mediziner und Patienten, wie Patientenflyer, Erklärvideo oder dem NaTALIA Pränataltest Entnahmeset, finden Sie hier. »weitere NIPT Informationen

Inhaltsverzeichnis:

Hintergrund zur Einführung des NaTALIA Pränataltests im LADR Laborverbund

Seit 2012 werden weltweit nicht-invasive Pränataltests (NIPT) zum Screening auf die Trisomien 21, 13 und 18 sowie, je nach Testangebot, weitere Chromosomenaberrationen aus dem mütterlichen Blut bei zunehmender Nachfrage angeboten. Da nicht-invasive Pränataltests ein hohes Maß an Zuverlässigkeit aufweisen und in der Schwangerenbetreuung als Screeninguntersuchung zunehmend an Bedeutung gewinnen werden, bietet der LADR Laborverbund jetzt mit NaTALIA einen eigenen Pränataltest an.

Wie funktioniert der nicht-invasive Pränataltest?

Bereits in der frühen Schwangerschaft tritt kindliche DNA in den mütterlichen Kreislauf über (siehe Abb. 1) und kann dort durch eine Hochdurchsatz-Sequenziertechnologie quantitativ analysiert werden. Bereits ab der 10. SSW stellt die fetale DNA-Fraktion durchschnittlich etwa 10 % der Gesamt-DNA im Blut der Schwangeren dar, die dann etwa ab der 20. SSW von 10 % bis zum Ende der Schwangerschaft auf ca. 30 % ansteigt (siehe Abb. 2 und 3).

Die quantitative Analyse spezifischer DNASequenzen der einzelnen Chromosomen erlaubt ab der 10. SSW mit hoher Zuverlässigkeit den Nachweis zusätzlicher oder fehlender DNAKopien der speziell analysierten Chromosomen. Erwartet die Schwangere ein Kind mit einer Trisomie, lassen sich neben DNA-Abschnitten der beiden mütterlichen Kopien des betreffenden Chromosoms DNA-Abschnitte von drei anstelle von zwei kindlichen Kopien des jeweiligen Chromosoms quantitativ nachweisen.

Berücksichtigt man, dass der Anteil der kindlichen DNA in der 10. Schwangerschaftswoche insgesamt nur ca. 10 % der Gesamt-DNA im mütterlichen Blut beträgt, wird deutlich, welche methodischen Anforderungen der Test erfüllen muss, um ein zuverlässiges Ergebnis zu liefern (siehe Abb. 3).

Bei der Monosomie des fetalen X-Chromosoms (Ullrich-Turner-Syndrom) lässt sich hingegen nur eine kindliche Kopie des X-Chromosoms (bei fehlendem Y-Chromosom im männlichen Geschlecht) nachweisen.

Abb. 1 Das Prinzip des NaTALIA Pränataltests. Ab der 10. SSW liefert er zuverlässige Ergebnisse.

Abb. 2 Einfluss des Gestationsalters auf den Anteil der fetalen DNA (entspricht cfDNA) im mütterlichen Blut.

Was wird untersucht – und warum?

Trisomien 21, 13 und 18

Wie die meisten nicht-invasiven vorgeburtlichen Screening-Tests untersucht der NaTALIA Pränataltest das Risiko für die häufigsten Trisomien bei Lebendgeborenen:

  • Trisomie 21 (Down-Syndrom, Häufigkeit ca. 1:700),
  • Trisomie 18 (Edwards-Syndrom, Häufigkeit ca. 1: 3000) und
  • Trisomie 13 (Pätau-Syndrom, Häufigkeit ca. 1: 5000).

Die Häufigkeiten für diese Trisomien steigen mit dem mütterlichen Alter. Die Häufigkeiten kindlicher Chromosomenstörungen in der Frühschwangerschaft unterscheiden sich deutlich von denjenigen bei Neugeborenen. So gelangen von der Konzeption einer Trisomie 21 weniger als 30 % bis zur Geburt, bei den anderen Chromosomenanomalien ist der Anteil noch geringer.

Monosomie X

Der NaTALIA Pränataltest analysiert zusätzlich DNA-Sequenzen des X-Chromosoms als Hinweis auf das Vorliegen der Monosomie X (Ullrich-Turner-Syndrom, Häufigkeit: ca. 1:2500 Mädchen). Andere Geschlechtschromosomen-Aneuploidien (abnorme Anzahl von X- bzw. Y-Chromosomen: Klinefelter-Syndrom (47, XXY), Triple X-Syndrom (47, XXX) und XYY-Syndrom) werden mit unserem Test nicht untersucht, vor allem weil Menschen mit diesen Veränderungen in der Regel eher geringe Auffälligkeiten aufweisen. Die Aufnahme weiterer Chromosomenstörungen in den Screening-Test würde die Zahl der falsch positiven Untersuchungsergebnisse und damit der nachfolgenden invasiven Untersuchungen erhöhen und so die Vorteile des NIPT wieder relativieren, so dass wir diese nicht in den Test eingeschlossen haben.

Geschlechtsdiagnose

Im NaTALIA Pränataltest kann auch das kindliche Geschlecht festgestellt werden. Nach den Vorgaben des Gendiagnostikgesetzes erfolgt auf Wunsch die Mitteilung des kindlichen Geschlechts nach der 14. SSW.

 

Abb. 3 Erwartete DNA-Fraktion bei einer fetalen Trisomie in Abhängigkeit vom Anteil fetaler DNA im mütterlichen Blut.

Wie zuverlässig ist der NaTALIA Pränataltest?

Trisomien

Falsch negative Testergebnisse:

Mit Hilfe des Tests können ca. 99 % der jeweils analysierten Chromosomenstörungen erkannt werden (Sensititvität > 99 %). Hieraus folgt, dass durch ein unauffälliges (negatives) Testergebnis mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit die jeweiligen Trisomien ausgeschlossen werden können. Für den Nachweis der Trisomie 21 (Down-Syndrom) würde dies bei 787.000 Geburten in Deutschland im Jahre 2018 bei einer angenommenen durchschnittlichen Häufigkeit des Down- Syndroms aller Schwangeren von ca. 1:700 Neugeborenen bedeuten, dass theoretisch 1125 Kinder mit Down Syndrom geboren würden.

In dieser sehr vereinfachten Modellrechnung werden z. B. weder die unterschiedlichen Häufigkeiten der Chromosomenstörungen in verschiedenen fetalen Entwicklungsstadien, noch mögliche Schwangerschaftsabbrüche berücksichtigt. Mit Hilfe des NIPT könnten mehr als 99 % (Sensitivität 99,13 % für die Trisomie 21), also 1115 betroffene Schwangerschaften, erkannt werden, wenn sich alle Schwangeren dem Test unterzögen. In lediglich 10 Schwangerschaften würde der Test fälschlicherweise ein negatives Ergebnis ausweisen, obwohl das Kind betroffen ist.

Falsch positive Testergebnisse:

Bei einer Spezifität von 99,95 % des Tests für die Trisomie 21 würde dann, wenn alle 787.000 Schwangeren den Test durchführen ließen, in ca. 400 Fällen ein falsch positives Testergebnis erhoben. Bei 1125 erwarteten Fällen von Down-Syndrom wäre ein positives (auffälliges) NIPTErgebnis daher nur in knapp 75 % richtig. In 25 % wird der Verdacht durch eine nachfolgende invasive Diagnostik nicht bestätigt werden. Diese als positiv prädiktiver Wert (PPW) bezeichnete Größe hängt von der Prätestwahrscheinlichkeit der jeweiligen Chromosomenstörung ab. Das heißt, das Ergebnis des NIPT wird für Frauen mit einem höheren Ausgangsrisiko für eine Chromosomenstörung, also den älteren Schwangeren, mit höherer Wahrscheinlichkeit durch eine invasive Diagnostik bestätigt werden als für jüngere Schwangere, die ein geringeres Ausgangsrisiko tragen. Für die Trisomien ergeben sich die Anhaltswerte der Tab. 1  und Abb. 4 dafür, dass ein auffälliges Ergebnis eines NIPT durch eine nachfolgende invasive Diagnostik bestätigt wird (positiv prädiktiver Wert).

Da die Häufigkeiten der Trisomien 13 und 18 deutlich geringer sind (Trisomie 13: ca. 1:5.000, Trisomie 18: ca. 1:3.000) als für die Trisomie 21 (ca.1:700) sind die positiv prädiktiven Werte auch deutlich geringer. Bedacht werden muss bei entsprechend auffälligen Befunden, dass in einem hohen Anteil der positiven (pathologischen) Fälle auffällige Ultraschallbefunde erhoben werden können, so dass die Beurteilung des Ergebnisses immer im Zusammenspiel aller Befunde erfolgen muss. Weiterhin ist von Bedeutung, dass das Risiko für eine nachfolgende Fehlgeburt für Schwangerschaften mit einer Chromosomenstörung deutlich erhöht ist und die im Rahmen eines NIPT in einer frühen Phase einer Schwangerschaft erhobenen Befunde nicht den Wahrscheinlichkeiten für die Geburt eines Neugeborenen mit der jeweiligen Chromosomenstörung entsprechen.

Tab. 1: Bestätigung der Diagnose einer kindlicher Trisomie nach auffälligem NIPT durch eine invasive Pränataldiagnostik.

  Alter der Schwangeren
20 Jahre 30 Jahre 40 Jahre
Trisomie 21 35 % 48 % 90 %
Trisomie 18 12 % 22 % 72 %
Trisomie 13 8 % 14 % 63 %


Abb. 4 Positiv prädiktive Werte der Trisomien 21, 18 und 13 in Abhängigkeit vom mütterlichen Alter. Der positiv prädiktive Wert gibt an, in welchem Anteil das auffällige Ergebnis des NIP-Tests durch eine invasive Diagnostik bestätigt wird.

Monosomie X

Die Beurteilung eines auffälligen Befundes bei Verdacht auf eine Monosomie X (Ullrich-Turner-Syndrom) ist komplex. Wesentlicher Grund ist die Mosaikproblematik (auffälliger Chromosomenbefund in nur einem Teil der Körperzellen). Das NIPT-Ergebnis kann jedoch nicht nur durch das Vorliegen eines kindlichen, sondern auch eines mütterlichen Mosaiks des X-Chromosoms, dessen Häufigkeit mit zunehmendem mütterlichen Alter ebenfalls ansteigt, beeinflusst werden. Dies erklärt u. a., dass ein auffälliger NIPT-Befund nur in ca.
20 %–40 % der Fälle durch eine nachfolgende invasive Diagnostik bestätigt werden kann. Für die Monosomie X gilt insbesondere, dass es im Laufe der Schwangerschaft zu einem starken natürlichen Verlust von mehr als 90 % der Schwangerschaften mit Monosomie X kommt.

Wann erlaubt der NaTALIA Pränataltest keine Aussage?

In weniger als 2 % aller Analysen ist eine Auswertung des NaTALIA Pränataltests nicht möglich. Hauptgrund ist eine zu geringe fetale DNA-Fraktion im mütterlichen Blut. Dies kann z. B. bei stark adipösen Schwangeren häufiger auftreten. Andere Ursachen können eine frühere Zwillingsschwangerschaft („vanishing twin“) oder sehr selten eine mütterliche Tumorerkrankung sein. In diesen Fällen kann u.U. eine spätere Wiederholung des NIPT die Situation klären. Ggf. ist eine umfassende Abklärung durch einen Pränatalmediziner notwendig.

Warum werden keine weiteren Chromosomenstörungen mit dem NaTALIA Pränataltest untersucht?

Die Analyse von DNA-Sequenzen zur Erkennung der Trisomie 21 hat im NaTALIA Pränataltest die größte Bedeutung. Die ebenfalls untersuchten Trisomien 13 und 18 sind jeweils sehr viel seltener (Trisomie 13: ca. 1:3.000, Trisomie 18: ca. 1:5.000) und gehen sehr oft mit Fehlbildungen und einer schweren Entwicklungsstörung einher und führen häufig bereits in der Schwangerschaft zu Fehlgeburten bzw. sind mit einer stark verkürzten Lebenserwartung verbunden.

Da die Rate der falsch positiven Testergebnisse zunimmt, je seltener eine Störung ist, führt die gleichzeitige Untersuchung einer größeren Anzahl sehr seltener Chromosomenstörungen (z. B. Mikrodeletionssyndrome) auch zu einer höheren Anzahl falsch positiver Testergebnisse, womit der Vorteil des NIPT durch die notwendig werdende größere Zahl invasiver Folgeuntersuchungen deutlich relativiert würde. Schwangerschaften mit seltenen fetalen Chromosomenstörungen sind häufig bereits ultrasonografisch auffällig. In diesen Fällen kommt der invasiven Pränataldiagnostik eine zentrale Rolle zu.

Abb. 5 Häufigkeitsverteilung der Chromosomenstörungen beim ungeborenn Kind. NIPT kann ca. 80 % nachweisen.

Warum ist der NaTALIA Pränataltest, wie auch alle anderen NIP-Tests, ein Screeningtest und kein diagnostischer Test?

Als Ergebnis umfassender Analysen an inzwischen sehr großen Kollektiven liegen sehr valide Daten zur Aussagekraft von NIPT vor. Trotz seiner hohen Qualität erlaubt der Test selbst für Schwangere mit hohem Ausgangsrisiko für eine Chromosomenstörung keine Diagnosestellung (siehe Tab.1 und Abb. 4, S. 4). Ein auffälliges Ergebnis muss in jedem Fall durch eine invasive Untersuchung bestätigt werden.

Für wen ist der NaTALIA Screeningtest geeignet?

Der NIPT ist vor allem für Schwangere geeignet, die vorgeburtlich ohne Gefährdung der Schwangerschaft abklären lassen möchten, ob ihr werdendes Kind eine Trisomie 21 (Down-Syndrom) haben könnte. Vorgeburtliche Screeningverfahren haben in der Folge zu einer starken Reduktion invasiver pränataler Untersuchungen und damit auch untersuchungsbedingter Fehlgeburten mit normalem Chromosomensatz geführt. Der Test ist zur weitergehenden Abklärung kindlicher Fehlbildungen jedoch nicht generell geeignet. Da im Falle eines unauffälligen Untersuchungsergebnisses des NIPT lediglich die untersuchten Chromosomenstörungen mit hoher Zuverlässigkeit ausgeschlossen werden können, ist eine weitergehende invasive Abklärung in diesen Fällen dennoch oft notwendig. Selbst im Falle eines auffälligen Untersuchungsergebnisses eines NIP-Tests würde in dieser Situation zur invasiven Bestätigung des Ergebnisses des NIPT geraten. Die Anwendung des NaTALIA Pränataltests bei Nachweis kindlicher Fehlbildungen bedarf unbedingt einer umfassenden Aufklärung über die Grenzen der Aussagekraft des NIPT in dieser Situation durch den Spezialisten.

Wie hoch ist das verbleibende Risiko für eine kindliche Entwicklungsstörung, wenn der NaTALIA Pränataltest ein unauffälliges (negatives) Testergebnis aufweist?

Etwa eines von 30 Neugeborenen (3 %) weist angeborene Fehlbildungen auf. Ca. 5–10 % hiervon sind chromosomal bedingt. Bei etwa 0,5 % der Neugeborenen liegt eine Chromosomenstörung vor, die sich wie folgt verteilen: Trisomie 21: 0,25 %; Trisomie 18: 0,07 %; Trisomie 13: 0,03 %; Monosomie X: 0,04 %, andere: 0,11 % . Mit Hilfe des NaTALIA Pränataltests können etwa 80 % der Chromosomenveränderungen des Neugeborenen erfasst werden (siehe Abb.5, S. 5). Die o. g. Zahlenangaben beziehen sich auf alle Schwangerschaften, die altersabhängigen Risiken können hiervon individuell z. T. deutlich abweichen. Ein unauffälliges Ergebnis des NaTALIA Pränataltests kann insgesamt nur einen kleinen Teil möglicher kindlicher Entwicklungsstörungen ausschließen. Die Häufigkeitsangaben für Chromosomenstörungen bei Neugeborenen sind wesentlich geringer als bei einer Untersuchung in der 10. SSW im Rahmen eines NIPT.

Pränatale Ultraschalluntersuchungen, Ersttrimester-Screening (ETS) und NIPT

Gelegentlich wird empfohlen, den NIPT als Zweitlinientest erst nach auffälligem Ersttrimesterscreening (ETS) oder auffälligem Ultraschallbefund durchzuführen. Dieses Vorgehen ist jedoch allenfalls nach einer umfassenden Aufklärung über die Grenzen der Aussagen der NIP-Screeningtests vertretbar (siehe auch Kasten unten). Eine qualifizierte Beratung über das Testprinzip, die Aussagekraft, die Bedeutung der Chromosomenstörungen und mögliche Konsequenzen ist essentiell. Da der NaTALIA Pränataltest allen Schwangeren zugänglich gemacht werden kann, ist eine qualifizierte Beratung vor Anwendung des Tests von besonderer Bedeutung. Inhalte müssen das Testprinzip, die Aussagekraft und die Bedeutung der untersuchten Chromosomenstörungen, vor allem die möglichen Konsequenzen im Falle eines auffälligen Untersuchungsergebnisses sein. Die Schwangere sollte darüber informiert werden, dass der Test, je nach Alter der Schwangeren, nur einen Teil aller möglichen kindlichen Entwicklungsstörungen detektieren kann.

Welche Voraussetzungen müssen vor der Durchführung des NaTALIA Pränataltests erfüllt sein?

Entsprechend der Vorgaben des Gendiagnostikgesetzes müssen vor Inanspruchnahme des Tests alle Schwangeren genetisch beraten werden. Die Beratung ist an eine Qualifikation gebunden und kann von Fachärzten für Humangenetik, Inhabern der Zusatzbezeichnung Medizinische Genetik oder der Qualifikation zur fach-gebundenen humangenetischen Beratung (im Kontext prädiktiver genetischer Untersuchungen) vorgenommen werden. Die Schwangeren müssen schriftlich in die Untersuchung einwilligen.

Überlegungen zur Anwendung eines NIPT nach auffälligem Ersttrimesterscreening (ETS) oder pathologischem Ultraschallbefund:

  1. Obwohl das ETS vor allem der Detektion bzw. dem Ausschluss der Trisomie 21 dienen soll, können hiermit nur maximal 90 % aller Fälle von Down-Syndrom erkannt werden. Die Detektionsrate des ETS ist für diese Fragestellung einem NIPT mit einer Detektionsrate von mehr als 99 % deutlich unterlegen.
  2. ETS kann bei nicht chromosomal bedingten kindlichen Auffälligkeiten und bis zu ca. 15 % von Chromosomenstörungen auffällig sein, die mit Hilfe eines NIPT nicht erfasst und damit bei unauffälligem Ergebnis des NIPT auch nicht ausgeschlossen werden können.
  3. Das allgemeine Fehlbildungsrisiko beträgt etwa 3 %, wovon Chromosomenstörungen in ca. 5-10 % die Ursache darstellen und der NIPT hiervon wiederum nur ca. 80 % erfassen kann. Mit Hilfe qualifizierter vorgeburtlicher Ultraschalluntersuchungen können heute Hinweise auf eine Vielzahl kindlicher Entwicklungsstörungen gewonnen werden.
  4. NIPT und ETS können einen nicht völlig deckungsgleichen, jeweils aber nur relativ kleinen Anteil möglicher kindlicher Entwicklungsstörungen mit unterschiedlicher Präzision erkennen. NIPT kann in diesen Fällen in der Regel weder eine qualifizierte vorgeburtliche Ultraschalluntersuchung, noch, je nach Befund, eine invasive Chromosomenanalyse ersetzen.

 

Weiterführende Fachinformationen für Mediziner und Patienten, wie Patientenflyer, Erklärvideo oder dem NaTALIA Pränataltest Entnahmeset, finden Sie hier. »weitere NIPT Informationen