MaterniCode, nuovo test all’avanguardia per test prenatali non invasivi (NIPT)

Il MaterniCode è un test innovativo che utilizza la piattaforma di sequenziamento dei semiconduttori Ion Torrent, mira a rivoluzionare la diagnostica prenatale offrendo un metodo rapido ed economico senza sacrificare l’accuratezza.
L’ambito dello screening e della diagnostica prenatale ha subito progressi trasformativi con l’avvento dei test prenatali non invasivi (NIPT). Questa tecnologia innovativa sfrutta il DNA fetale libero da cellule (cffDNA) dal plasma materno per rilevare principalmente le aneuploidie fetali dei cromosomi 13, 18 e 21. Studi successivi che ne hanno ampliato la lettura per comprendere ulteriori cellule autosomiche aneuploidie e aberrazioni cromosomiche segmentali .
Sebbene la tecnologia di sequenza per sintesi di Illumina sia stata predominante, i recenti progressi hanno convalidato l’efficacia del sequenziamento dei semiconduttori nel rilevamento delle aneuploidie fetali .
MaterniCode ha raggiunto un’accuratezza quasi perfetta nella determinazione del sesso fetale attraverso l’analisi genetica specifica del cromosoma Y (chrY), il metodo alternativo, utilizza il rapporto delle letture mappate di alta qualità su chrY rispetto a tutte le letture, ha fornito una precisione del 100%.
Un aspetto fondamentale dell’accuratezza del NIPT è la frazione di DNA fetale presente nel campione, che è influenzata da variabili quali l’età gestazionale e il peso materno. Garantire una frazione fetale sufficiente è vitale per la sensibilità del test. Convenzionalmente, la presenza del cromosoma Y (FF-Y) nei campioni di plasma è indicativa di gravidanze maschili, tuttavia questo metodo è limitato a tali casi. Strategie alternative, che differenziano tra DNA materno e fetale sulla base di polimorfismi a singolo nucleotide, spesso comportano costi aggiuntivi dovuti a test supplementari .
Le anomalie congenite fetali continuano ad essere una delle principali cause di morbilità perinatale, con circa 1 su 150 nati vivi che presentano anomalie cromosomiche . Sebbene gli attuali metodi diagnostici invasivi siano efficaci, comportano un rischio di aborto spontaneo . Come alternativa meno rischiosa, l’esplorazione e il potenziale analitico del cffDNA nel plasma materno hanno inaugurato una nuova epoca nello screening prenatale, diminuendo la dipendenza dalle tecniche invasive .
totale di DNA libero da cellule, un parametro soggetto a vari fattori materni e fetoplacentari L’emergere del NIPT offre un percorso più sicuro per il rilevamento delle aneuploidie fetali attraverso l’analisi del cffDNA nel sangue materno. Fondamentale per questa analisi è la proporzione del DNA fetale all’interno del pool. Concentrazioni di DNA fetale non ottimali, in particolare al di sotto della soglia del 4%, aumentano il rischio di falsi negativi.
Tramite il sequenziamento di prossima generazione e della bioinformatica avanzata, sono emerse molteplici strategie per prevedere le aneuploidie fetali. Il MaterniCode include la stima della frazione fetale, la previsione del genere, la previsione dell’aneuploidia cromosomica e l’analisi CNV, sfruttando le capacità di sequenziamento dei semiconduttori della piattaforma Ion Torrent.

Esame dell’aneuploidia dei cromosomi sessuali (SCA)
Per le femmine
L’esame prevede il confronto della percentuale di letture mappate sul cromosoma X del campione di test rispetto a quelle dei campioni di riferimento sani. Questo confronto ha consentito l’identificazione di potenziali aneuploidie specifiche del cromosoma X nei feti femminili

Per i maschi
L’analisi è più articolata. Comprende un confronto su due assi: l’ asse X rappresentava la percentuale di letture allineate sul cromosoma X, mentre l’ asse Y rappresentava la percentuale di letture mappate sul cromosoma Y, escludendo aree condivise come le regioni pseudoautosomiche
Il nuovo meetodo avanzato ha identificato accuratamente le anomalie cromosomiche, ottenendo un tasso di sensibilità e specificità del 100%. Tutte le aneuploidie sono state confermate anche dal NIPTeR. Anche le frazioni fetali sono state confrontate con l’analisi Illumina, mostrando una concordanza completa con una deviazione di ± 0,8%.

• Analisi WisecondorX
L’Analisi WisecondorX ha fornito approfondimenti dettagliati sulle aneuploidie cromosomiche, segmentando i dati in contenitori da 1 Mb. Questo livello offre una visualizzazione chiara e dettagliata delle variazioni cromosomiche. Il grafico illustra il cariotipo fetale normale previsto da WisecondorX e aiuta a identificare anomalie cromosomiche specifiche.
La costante sovrapposizione dei risultati dimostra l’affidabilità e l’accuratezza del nostro approccio analitico.

Identificazione di anomalie cromosomiche
Il nostro metodo di studio ha rilevato con successo anomalie cromosomiche complesse, come una delezione di 2,4 Mb sul cromosoma 13 e una duplicazione di 3 Mb sul cromosoma 2. Questi risultati sono stati confermati attraverso metodi diagnostici aggiuntivi come Array-CGH.
La una rappresentazione visiva migliorata, la distribuzione delle letture e i punteggi z per ciascun campione sono stati tracciati in diagrammi circos, che forniscono una visione completa delle distribuzioni di lettura e dei punteggi z , facilitando il discernimento delle duplicazioni e delezioni cromosomiche.

Grafico Circos che mostra i punteggi z nella parte interna e i rapporti logaritmici nell’anello esterno per ciascun cromosoma in un campione con una duplicazione di 3 Mb.

Questo tipo di analisi ha confermato i risultati ottenuti con metodi convenzionali, ma ha anche dimostrato la sua solida capacità di rilevare e caratterizzare accuratamente anomalie cromosomiche comuni e complesse nei campioni prenatali.
4. Discussione
L’evoluzione del NIPT ha rappresentato un punto di svolta nel campo della diagnostica prenatale. Il nostro studio mira a perfezionare ulteriormente questo processo attraverso l’introduzione di una nuova pipeline, MaterniCode. I risultati ottenuti dalla nostra ricerca evidenziano l’eccezionale precisione di questo nuovo approccio.
Uno degli aspetti più notevoli di MaterniCode è la sua notevole sensibilità e specificità, che raggiungono entrambe un tasso del 100%. Questo livello di precisione nell’identificare i veri positivi e nell’escludere quelli negativi è di fondamentale importanza nella diagnostica prenatale, dove la posta in gioco di diagnosi errate è eccezionalmente alta.
Se confrontati con la consolidata soluzione Illumina VeriSeq™ NIPT v2, i risultati sono coerenti con quelli di Illumina dimostrando la capacità di rilevare con precisione aberrazioni cromosomiche più piccole.
L’uso dei diagrammi circos nella presentazione dei nostri risultati ha fornito un’efficace rappresentazione visiva del paesaggio cromosomico, facilitando l’interpretazione intuitiva dei dati. Tali tecniche di visualizzazione non sono solo utili per i medici nella comprensione di dati genetici complessi, ma servono anche come strumento prezioso per comunicare questi risultati ai genitori in attesa, parte integrante delle cure prenatali.
Inoltre, il processo di analisi ottimizzato di MaterniCode consente di ridurre i requisiti di campione, riducendo sia i costi che i tempi di consegna. Questa efficienza apre la possibilità a molti più laboratori di adottare questa tecnologia, ampliando significativamente l’accesso a test prenatali di alta qualità.
MaterniCode si posiziona come una formidabile aggiunta al NIPT, test di screening che analizza i frammenti di DNA libero circolante nel sangue materno .  Poiché la diagnostica prenatale continua a progredire, approcci innovativi come MaterniCode saranno fondamentali per fornire informazioni genetiche precise, tempestive e complete ai genitori in attesa.
Conclusioni
Nel campo in rapida evoluzione del NIPT, il nostro studio introduce MaterniCode, che presenta una elevata precisione e affidabilità. Con tassi di sensibilità e specificità pari al 100%, la pipeline rappresenta un notevole progresso nella diagnostica prenatale.
La capacità di MaterniCode di rilevare complesse aberrazioni cromosomiche, come piccole delezioni e duplicazioni, dimostra la sua capacità diagnostica avanzata, che va oltre l’ambito convenzionale del NIPT.
MaterniCode è sufficientemente maturo per l’uso clinico. Siamo ottimisti sul fatto che MaterniCode e innovazioni simili apriranno la strada alla realizzazione di metodologie di test prenatali più sicure, più accurate e complete. Poiché il panorama della diagnostica prenatale continua ad evolversi, tali progressi svolgeranno un ruolo cruciale nel migliorare lo standard delle cure prenatali, offrendo ai genitori in attesa informazioni genetiche più affidabili e informative sulla salute del loro bambino non ancora nato.
Il nuovo Test MaterniCode quindi ha dimostrato di essere uno strumento innovativo e altamente efficiente nel campo del NIPT, dimostrando sensibilità e specificità eccellenti. La sua solida capacità di rilevare efficacemente un’ampia gamma di aberrazioni cromosomiche complesse, comprese variazioni rare e sottili, lo posiziona come un’aggiunta promettente e preziosa alle tecnologie diagnostiche prenatali. Questo miglioramento della precisione diagnostica aiuta in modo significativo i medici a prendere decisioni informate durante la gestione della gravidanza.

 

Da Wiley Giornale internazionale di genomica Volume 2024, ID articolo 8859058

Federico Gabrielli ,1 Filomena Tiziana Papa ,1 Fabio Di Pietro,1 Andreu Paytuvi-Gallart,2Daniele Giuliano,2 Walter Sanseverino,2 e Cinzia Alfonsi11
Biolab srl, Laboratorio di Genetica molecolare e Genomica, 63100, Ascoli Piceno, Italia