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gynäkologische praxis 2016 Band 40 / 4 577 Nichtinvasive Pränataldiagnostik – Aneuploidien – zellfreie fetale DNA – pränataler Ultraschall gynäkologische praxis 40, 577–585 (2016) Mediengruppe Oberfranken – Fachverlage GmbH & Co. KG Nichtinvasive Pränataldiagnostik – für jede Schwangere die Methode der Wahl? G. Manegold-Brauer 1 , W. Holzgreve 2 , A. Geipel 2 1 Abteilung für Ultraschall in Gynäkologie und Geburtshilfe, Frauenklinik, Universitätsspital Basel, 2 Abteilung für Geburtshilfe und Pränatal- medizin, Universitätsklinikum Bonn CME c m e. m g o -f ac h v erl a g e . d e Einleitung Die Grundlage für die heute klinisch etablierte nichtinvasive Pränataldiagnostik (NIPT) wurde durch die Detektion von zellfreier fetaler DNA im mütterlichen Blut gelegt [1]. Bis dahin be- stand die einzige Möglichkeit der genetischen Diagnostik in einer direkten Analyse von fetalen oder plazentaren Zellen durch eine Amniozen- tese oder Chorionzottenbiopsie. Beide Eingrif- fe sind mit einem Abortrisiko von 0,3 – 0,5 % assoziiert. Weltweit wurden bereits etwa 1,4 Millionen Analysen mittels NIPT zur Detektion der häufigsten Chromosomenstörungen (Triso- mie 21, 13 und 18) durchgeführt. Die Nachfrage ist steigend, im Jahr 2015 wurden über eine Million Analysen durchgeführt [2]. Bei der zell- freien DNA im mütterlichen Blut handelt es sich um extrazelluläre DNA-Fragmente, die man im Plasma und Serum findet. Der Hauptanteil der zellfreien DNA stammt von der Mutter selbst und nur ungefähr 10 % stammen vom Fetus. Sie wird aus Zellen der Plazenta ins mütter- liche Blut abgegeben, kann bereits sehr früh in der Schwangerschaft detektiert werden und ist wenige Stunden nach der Geburt nicht mehr nachweisbar [3]. Mit der Technik des Next Generation Sequencings (NGS) kann man heute verlässlich spezifische DNA-Sequenzen quantifizieren und damit auch Aussagen über Sequenzen treffen, die sowohl im mütterlichen als auch im fetalen Genom vorhan- den sind. Dies wird durch einen Vergleich der gemessenen Anzahl an Fragmenten mit einem Referenzgenom erreicht, somit ist eine Aussage über die Anzahl von z. B. fetaler DNA des Chro- mosoms 21 möglich [4]. Bei den heutigen NIPT-Verfahren handelt es sich um Screeningtests mit sehr hohen De- tektionsraten für Trisomie 21, 13 und 18. Eine Karyotypisierung mit Analyse aller Chromoso- men ist weiterhin nur mittels invasiver Dia- gnostik möglich und deckt ein viel breiteres Spektrum an chromosomalen Anomalien ab. Es muss deshalb klar von der NIPT unterschieden werden.

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gynäkologische praxis 2016 Band 40 / 4 577

Nichtinvasive Pränataldiagnostik – Aneuploidien – zellfreie fetale DNA – pränataler Ultraschall

gynäkologische praxis 40, 577–585 (2016) Mediengruppe Oberfranken – Fachverlage GmbH & Co. KG

Nichtinvasive Pränataldiagnostik –

für jede Schwangere die Methode der Wahl?

G. Manegold-Brauer1, W. Holzgreve2, A. Geipel2

1Abteilung für Ultraschall in Gynäkologie und Geburtshilfe, Frauenklinik,

Universitätsspital Basel,

2Abteilung für Geburtshilfe und Pränatal-medizin, Universitätsklinikum Bonn

CMEcm

e.mgo-fachv erlag

e .de

� Einleitung

Die Grundlage für die heute klinisch etablierte nichtinvasive Pränataldiagnostik (NIPT) wurde durch die Detektion von zellfreier fetaler DNA im mütterlichen Blut gelegt [1]. Bis dahin be-stand die einzige Möglichkeit der genetischen Diagnostik in einer direkten Analyse von fetalen oder plazentaren Zellen durch eine Amniozen-tese oder Chorionzottenbiopsie. Beide Eingrif-fe sind mit einem Abortrisiko von 0,3 – 0,5 % assoziiert. Weltweit wurden bereits etwa 1,4 Millionen Analysen mittels NIPT zur Detektion der häufigsten Chromosomenstörungen (Triso-mie 21, 13 und 18) durchgeführt. Die Nachfrage ist steigend, im Jahr 2015 wurden über eine Million Analysen durchgeführt [2]. Bei der zell-freien DNA im mütterlichen Blut handelt es sich um extrazelluläre DNA-Fragmente, die man im Plasma und Serum findet. Der Hauptanteil der zellfreien DNA stammt von der Mutter selbst und nur ungefähr 10 % stammen vom Fetus. Sie wird aus Zellen der Plazenta ins mütter-liche Blut abgegeben, kann bereits sehr früh in der Schwangerschaft detektiert werden und ist wenige Stunden nach der Geburt nicht mehr nachweisbar [3].

Mit der Technik des Next Generation Sequencings (NGS) kann man heute verlässlich spezifische DNA-Sequenzen quantifizieren und damit auch Aussagen über Sequenzen treffen, die sowohl im mütterlichen als auch im fetalen Genom vorhan-den sind. Dies wird durch einen Vergleich der gemessenen Anzahl an Fragmenten mit einem Referenzgenom erreicht, somit ist eine Aussage über die Anzahl von z. B. fetaler DNA des Chro-mosoms 21 möglich [4].

Bei den heutigen NIPT-Verfahren handelt es sich um Screeningtests mit sehr hohen De-tektionsraten für Trisomie 21, 13 und 18. Eine Karyotypisierung mit Analyse aller Chromoso-men ist weiterhin nur mittels invasiver Dia-gnostik möglich und deckt ein viel breiteres Spektrum an chromosomalen Anomalien ab. Es muss deshalb klar von der NIPT unterschieden werden.

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sequencing werden analyserelevante Regionen der Chromosomen gezielt sequenziert. Dies sind im Wesentlichen Regionen der Chromosomen 21, 13 und 18. Die zu sequenzierende Menge wird dadurch geringer und die Analyse zeit- und kosteneffektiver. Beim dritten Verfahren, der sogenannten SNP-basierten Sequenzierung, werden SNPs amplifiziert und sequenziert. SNPs treten etwa einmal pro 300 Basenpaare auf dem menschlichen Genom auf und werden dazu be-nutzt, einzelne Individuen voneinander zu unter-scheiden. SNPs werden auch beim »genetischen Fingerabdruck in der forensischen Medizin be-nutzt. Der Vorteil liegt darin, dass so maternale und fetale DNA unterschieden werden kann. Da dieses Verfahren nicht quantitativ die einzelnen Chromosomen untereinander vergleicht, kann mit der SNP-Technologie auch eine Triploidie, bei der eine zusätzliche Kopie aller Chromoso-men vorliegt, erkannt werden. Die durchschnitt-liche Bearbeitungszeit für die meisten Verfahren liegt zwischen 5 und 8 Werktagen.

� Diagnostische Sicherheit der NIPT

Trisomie 21, 13 und 18

Die Daten für die häufigen Chromosomenstörungen (Trisomie 21, 13 und 18) stammen aus verschie-denen großen Studien aus Hochrisikokollektiven. Insgesamt liegen die Daten von mehr als 60.000 analysierten Schwangerschaften vor. Nach einer aktuellen Metaanalyse liegt die Detektionsrate für Trisomie 21 bei 99,2 %. Für die Trisomie 18 sind die Verfahren ähnlich gut mit einer Sensi-tivität von 96,3 %. Für die Trisomie 13 ist die Detektionsrate etwas niedriger bei 91 %. Alle NIPT-Screening-Verfahren haben im Vergleich zum konventionellen Ersttrimesterscreening signifikant niedrigere falsch-positiv-Raten ( Tab. 1) [6].

Gonosomale Aneuploidien

Die Geschlechtserkennung mittels NIPT hat eine Sensitivität von über 95 %. Die Erkennung von

� Technische Aspekte der verschiedenen Verfahren

Es gibt derzeit 3 verschiedene Ansätze zur Analy-se von zellfreier DNA: die Gesamtgenomsequen-zierung (whole genome sequencing), die ge-zielte Genomsequenzierung (targeted genome sequencing) und die single nucleotid poly-morphism (SNP)-basierte Sequenzierung. Alle Verfahren basieren auf der Technik des Massive Parallel Genomic Sequencing (MPS) oder auch des Next Generation Sequencing (NGS) bei der Millionen von DNA-Molekülen parallel sequen-ziert werden [4]. Sowohl maternale als auch fe-tale DNA-Fragmente werden dabei sequenziert und einem Referenzgenom zugeordnet. Da der fetale Anteil der DNA nur einen kleinen Bruch-teil (ca. 10 %) der gesamten sequenzierten DNA ausmacht, zeigt sich der Unterschied bei einer zusätzlichen fetalen Kopie eines Chromosoms (wie z. B. bei der Trisomie 21) nur durch einen marginalen Anstieg der gesamten DNA-Fragmen-te des Chromosoms 21. Damit die quantitative Analyse genau bleibt, ist ein minimaler Anteil an fetaler DNA von mindestens 4 % erforderlich. Der Anteil an fetalen Zellen im mütterlichen Blut wird als fetale Fraktion bezeichnet. Sie wird durch verschiedene mütterliche und fetale Faktoren beeinflusst. Der fetale Anteil steigt mit zunehmendem Gestationsalter und ist bei fetaler Trisomie 21 höher. Umgekehrt sinkt die fetale Fraktion, je höher das mütterliche Gewicht ist. Sie ist auch bei fetaler Trisomie 13 und 18 sowie bei plazentaren Mosaiken erniedrigt. Bei Mehr-lingen ist der Anteil pro Fet geringer [5]. Wenn die fetale Fraktion zu niedrig ist, kann die NIPT kein Ergebnis liefern. Dies ist bei ca. 2 – 3 % aller Proben initial der Fall. Mit einer Wiederholung der Blutentnahme kann ca. bei der Hälfte der primär nicht auswertbaren Tests noch eine valide Analyse erfolgen.

Beim whole genome sequencing wird die gesam-te zellfreie DNA sequenziert und einem Referenz-chromosom zugeordnet. Um eine klare Differen-zierung zwischen aneuploiden und euploiden Feten sicherzustellen, werden 12 – 15 × 106 zugeordnete Chromosomenfragmente benötigt (»reads«). Beim sogenannten targeted genome

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mosom. Mit Ausnahme des Turner-Syndroms gibt es wenig publizierte Daten. Der Anteil an Fällen, in denen mittels NIPT kein auswertbares Tester-gebnis ermittelt wird, liegt im Vergleich zu den anderen Aneuploidien höher.

Triploidien

Das Vorliegen einer 3. Kopie von jedem Chro-mosom wird Triploidie genannt. Diese stammt entweder vom Vater (diandric triploidy) oder von der Mutter (digynic triploidy) und ist eine Herausforderung für die NIPT. Da bei den meis-ten Verfahren (whole genome sequencing, tar-geted sequencing) das Verhältnis der einzelnen Chromosomen zueinander betrachtet wird, sind Triploidien mittels dieser Verfahren nicht er-kennbar. Eine kleine Anzahl an Fällen wurde mit der SNP-Technologie untersucht [12]. Während die diandrische Triploidie nachgewiesen werden konnte, reichte aufgrund der schweren Wachs-tumsretardierung und der sehr kleinen Plazenta bei digyner Triploidie die fetale Fraktion nicht aus, um ein Ergebnis zu erhalten.

Abweichungen der Geschlechtschromosomen ist deutlich anspruchsvoller und deren Bedeu-tung ist höchst umstritten. Die häufigsten go-nosomalen Chromosomenstörungen sind 45, X0 (Turner-Syndrom) 47, XXX (Triple-X-Syndrom), 47, XXY (Klinefelter-Syndrom) und 47, XYY (Ja-cob-Syndrom). Während das Turner-Syndrom meist bereits im pränatalen Ultraschall erkannt wird, wurden die anderen gonosomalen Aberra-tionen bisher meist als Zufallsbefund im Rah-men einer Karyotypisierung detektiert. Die zu erwartende klinische Bedeutung ist höchst vari-abel und eine pränatale Beratung entsprechend schwierig. Viele Betroffene haben keine oder nur geringe physische oder psychische Einschränkun-gen. Im Vergleich zu den häufigeren Trisomien sind die Detektionsraten deutlich schlechter und die Anzahl falsch positiver Befunde höher [7, 8], was die Vorteile der NIPT gegenüber dem Erst-trimesterscreening minimiert. Ursachen für die niedrigeren Detektionsraten sind der Guanin-Cy-tosin-Gehalt des X-Chromosoms, welcher die Zuverlässigkeit der Sequenzierung beeinflusst, die geringe Größe des Y-Chromosoms und die Ähnlichkeit zwischen dem X- und dem Y-Chro-

AneuploidieAnzahl

betroffener Feten

Anzahl gesunder

Feten

Detektions­rate

(95 % ­ CI)

Falsch­ positiv­Rate (95 % ­ CI)

Trisomie 21 1.051 21.608 99,2 % (98,5 – 99,6 %)

0,09 % (0,05 – 0,14 %)

Trisomie 18 389 21.306 96,3 % (94,3 – 97,9 %)

0,13 % (0,07 – 0,20 %)

Trisomie 13 139 18.059 91,0 % (85,0 – 95,6 %)

0,13 % (0,05 – 0,26 %)

Turner- Syndrom

177 9.079 90,3 % (85,7 – 94,2 %)

0,23 % (0,14 – 0,34 %)

Andere gonosomale Aneuploidien

56 6.699 93,0 % (85,8 – 97,8 %)

0,14 % (0,06 – 0,24 %)

Trisomie 21 bei Zwillingen

31 399 93,7 % (83,6 – 99,2 %)

0,23 % (0,00 – 0,92 %)

Tab. 1 | Detektionsraten der NIPT für die häufigsten

Aneuploidien nach einer Metaanalyse von Gil et al. [6]

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Mosaike finden sich bei etwa 0,25 % der Schwan-gerschaften nach Karyotypisierung mittels Am-niozentese [15]. Mütterliche oder fetale Mosaike können Gründe für falsch positive (mütterliches Mosaik, plazentares Mosaik) oder falsch nega-tive Befunde (Anteil an aneuploiden Zellen zu gering) sein [16].

Eine andere Fehlerquelle entsteht durch einen frü-hen, häufig unbemerkten Abort eines aneuploiden Zwillings, der ein falsch positives NIPT-Ergebnis liefern kann [17, 18]. Falsch positive NIPT-Ergeb-nisse wurden in Einzelfällen auch im Zusammen-hang mit vorher unbekannten bösartigen mütter-lichen Erkrankungen oder bei X-chromosomalen Veränderungen der Mutter gezeigt [19, 20]. Wei-tere Fehlerquellen für falsch negative Ergebnisse sind, wie bereits erwähnt, die Sequenzierungstiefe und eine niedrige fetale Fraktion.

� Integration der NIPT in die bestehende Schwangerenvorsorge

In vielen Staaten der westlichen Welt haben Frauen Zugang zu einer detaillierten Ersttri-mesterdiagnostik. Während einige Länder diese Untersuchung für alle Schwangeren als Bestand-teil der regulären Vorsorge anbieten, wird sie in anderen Ländern nur bei bestimmten Risikokon-stellationen oder als Selbstzahlerleistung ange-boten. In Deutschland handelt es sich in der Regel um eine IGEL-Leistung.

Das Ersttrimesterscreening (ETS) beinhaltet als Variablen das statistische altersspezifische Risiko für Trisomie 21, 13 oder 18, fetale anatomische Marker, die Nackentransparenz und maternale biochemische Marker (PAPP-A, pregnancy asso-ciated plasma-protein-A; β-HCG, free beta human chorionic gonadotropin). Wird das ETS durch zer-tifizierte Untersucher durchgeführt, beträgt die Sensitivität für Trisomie 21 etwa 90 % bei einer falsch-positiven-Rate von 5 % [21]. Den Frauen mit einem erhöhten Risiko wurde bisher eine invasive Diagnostik mittels Chorionzottenbiop-sie oder Amniozentese angeboten. Obwohl dies eine Verbesserung der Detektion gegenüber dem Screening auf der Basis des mütterlichen Alters

Zwillinge

Die Analyse von Zwillingen ist mittels der Ge-samtgenomsequenzierung und der gezielten Sequenzierung möglich, nicht jedoch mittels SNP-Technologie. Die Analyse ist komplexer, weil das mütterliche Blut nun DNA-Fragmente von 3 Individuen enthält. Bei monozygoten Zwillingen, die in der Regel den gleichen Karyotyp haben, kann die Analyse analog zu Einlingen erfolgen. Bei dizygoten Zwillingen ist es wahrscheinlich, dass nur einer der beiden Feten von einer An-euploidie betroffen ist. Zellfreie DNA wird im mütterlichen Blut nicht gleichmäßig von beiden Feten abgegeben. Ist die fetale Fraktion des aneuploiden Feten kleiner als die des gesunden Feten, kann eine Aneuploidie unter Umständen nicht erkannt werden [13]. Es wird für die Be-rechnung jeweils der kleinere Anteil an fetaler DNA berücksichtigt. Die Testversagerquote ist höher als bei Einlingen und liegt bei fast 6 %. Im Vergleich zu Einlingen ist die derzeitige Studien-lage eher begrenzt. In der aktuellsten Analyse von 515 Zwillingsschwangerschaften wurden alle 5 Fälle von Trisomie 18 richtig erkannt. Unter den euploiden Feten gab es keine falsch positi-ven Befunde. Unter den 12 Schwangerschaften mit diskordanten Feten mit Trisomie 21 war einer falsch negativ [14].

Einflussgrößen auf falsch positive und falsch negative Befunde

Auch wenn das Screening mittels NIPT für Trisomie 21, 13 und 18 hohe Entdeckungsra-ten erzielt, gibt es einige bekannte Faktoren, die zu falschen Testergebnissen führen können. Um diese Fehler zu verstehen, muss man sich bewusst machen, dass die fetale DNA vom Tro-phoblasten stammt und nicht vom Feten selbst [3] und dass bei der zellfreien DNA-Analyse aus mütterlichem Blut fetale und maternale DNA zu-sammen analysiert werden.

Ein von der Chorionzottenbiopsie bekanntes Phänomen ist ein feto-plazentarer Mosaikzu-stand bei dem nur der Zytotrophoblast, nicht aber der Fetus betroffen ist oder umgekehrt.

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Ein zweistufiges Screening, bei dem nach vor-heriger Risikoabschätzung nur ein bestimmter Anteil eine NIPT durchführt, macht deshalb aus gesundheitspolitischer Sicht mehr Sinn. Ein Modell, bei dem das Risiko des Ersttrimester-screenings als Basis dient, teilt das Kollektiv in eine Hochrisikogruppe ( 1:50), intermediäre Risikogruppe (1:50 – 1:1.000) und in eine Nied-rigrisikogruppe ( 1:1.000) ein. Alle Schwange-ren in der intermediären Gruppe (ca. 12 %) wür-den eine NIPT erhalten. In der Hochrisikogruppe wäre eine invasive Diagnostik empfohlen. Dies führt in der Modellrechnung zu einer Detek-tionsrate für Trisomie 21 von 97 % und einer falsch-positiv-Rate von 1,2 % [27].

Das Aneuploidiescreening mittels NIPT ersetzt nicht die detaillierte Organdiagnostik als Be-standteil des sonographischen Ersttrimester-screenings. Zur Abklärung bestimmter, insbe-sondere komplexer, Fehlbildungen oder einer NT 3,5 mm ist eine NIPT meist ungeeignet, da häufig andere, seltenere Chromosomenstörungen eine Rolle spielen (ca. 25 – 30 % der Aneuploi-dien). Es besteht ein Konsens unter den ver-schiedenen Fachgesellschaften, dass auffällige NIPT-Ergebnisse mittels invasiver Diagnostik bestätigt werden müssen.

Der Zugang zur NIPT in Deutschland ist derzeit nicht zuletzt dadurch limitiert, dass die Kosten für die Schwangere zwischen 400 und 660 Euro betragen und die Krankenkassen diese nicht ge-nerell übernehmen. Im Gegensatz dazu hat die Schweiz als erstes Land in Europa im Juli 2015 in einem nationalen Konsensus zusammen mit den Krankenkassen die Kostenübernahme für die NIPT geregelt. Die Kosten werden bei Einlings-schwangerschaften dann übernommen, wenn das Risiko nach dem Ersttrimestertest 1:1.000 für Trisomie 21, 13 oder 18 bei Einlingen liegt.

� Pränatale Beratung und aktuelle klinische Implementierung

Im Rahmen der allgemeinen Beratung einer Schwangeren ist der Frauenarzt verpflichtet, Schwangere auf die Möglichkeit der NIPT hinzu-

allein darstellt, sind weiterhin eine Vielzahl inva-siver Eingriffe erforderlich und nur wenige liefern letztendlich ein auffälliges Ergebnis.

Die Fachgesellschaften empfehlen derzeit NIPT nur bei Frauen mit einem erhöhten Risiko für Chromosomenstörungen [22 – 24], allerdings werden diese Tests zunehmend häufig auch von Frauen aus dem Niedrigrisikobereich nachge-fragt. Auch für diese Gruppe steigt die Daten-lage über die diagnostische Aussagekraft. Bei gleicher Sensitivität, aber geringerem Anteil an aneuploiden Feten, ist der positive Vorhersage-wert (positive predictive value, PPV) im Kollektiv mit niedrigem Risiko geringer, jedoch trotzdem dem konventionellen Ersttrimesterscreening überlegen. Der PPV ist von der Prävalenz der Erkrankung abhängig und kann bei Kollektiven mit hoher Prävalenz bei 66 % oder mehr liegen, während er bei niedriger Prävalenz für Trisomie 21 deutlich tiefer liegt. Das bedeutet in der Kon-sequenz, dass bei einem positiven Testergebnis im Niedrigrisikokollektiv, wie unten beispielhaft angeführt, nur 33 % auch wirklich betroffen sind [25]. Deshalb ist es unerlässlich, dass ein positives Testergebnis mittels einer invasiven Diagnostik bestätigt wird, bevor klinische Kon-sequenzen gezogen werden ( Tab. 2).

Die Implementierung von NIPT in das ETS wird international anhand von zwei Modellen disku-tiert. Bei dem einen Modell wird die NIPT als primärer Screeningtest allen Frauen angeboten werden. Bei dem anderen Modell wird die NIPT den Frauen angeboten, die zu einer bestimm-ten Risikogruppe gehören. Dies könnten Frauen mit einem fortgeschrittenen mütterlichen Alter sein oder solche, die beim konventionellen Erst-trimesterscreening ein erhöhtes Risiko zeigen. Ein primäres generelles Screening mittels NIPT würde zu den höchsten Detektionsraten für Trisomie 21, 13 und 18 führen, dabei niedrige falsch-positiv-Raten und weniger invasive Di-agnostik bedeuten. Allerdings sind die Kosten des Testverfahrens extrem hoch [26]. Eine ge-zielte Ultraschalldiagnostik im ersten Trimenon ist jedoch weiterhin erforderlich, insbesondere um schwere nicht-chromosomal bedingte Fehl-bildungen auszuschließen.

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muss der Frauenarzt nach Gendiagnostikgesetz qualifiziert sein. Bei Nichterfüllung dieser An-forderungen kann er die Schwangere an einen entsprechend qualifizierten Pränatalmediziner oder Humangenetiker überweisen.

Im klinischen Alltag wird die NIPT derzeit sehr unterschiedlich integriert. Für viele Frauen ist sie aus Kostengründen nicht zugänglich und für ande-re, z. B. mit diagnostizierten Fehlbildungen oder einer NT 3,5 mm, ist sie als primäre Abklärung nicht sinnvoll. Generell wird durch das zusätzliche Angebot der NIPT eine Zunahme an nichtinvasi-ver pränataler Abklärung beobachtet. In einigen Studien ist die Anzahl invasiver Eingriffe um bis zu 70 % gesunken. Insbesondere Frauen, die eine invasive Diagnostik eher nicht in Betracht ziehen würden, entscheiden sich häufiger für eine NIPT. In manchen Kollektiven ist die Rate an durch-geführten Ersttrimesterscreenings rückläufig, in

weisen. Die NIPT ist dabei im Kontext anderer pränataldiagnostischer Verfahren (Basisultra-schall, gezielte Feindiagnostik, invasive Diagnos-tik) zu erläutern. Die Beratung soll nicht-direk-tiv erfolgen und der Schwangeren helfen, eine Entscheidung auf Basis dieser Informationen zu treffen. Dabei müssen die Vorteile und Nachteile sowie Möglichkeiten und Grenzen der einzelnen Verfahren besprochen werden. Im Bezug auf die NIPT müssen Sensitivität und Spezifität sowie die Möglichkeit falsch positiver und falsch ne-gativer Befunde erwähnt werden. Weiterhin muss über die Testversagerquote in Korrelation mit dem mütterlichen Gewicht, dem Gestations alter und dem fetalen Karyotyp informiert werden [28]. Insbesondere bei fetalen Fehlbildungen sollte das eingeschränkte Spektrum der Analy-semethode NIPT im Vergleich zur invasiven Dia-gnostik und ggf. Microarray-Diagnostik diskutiert werden. Um entsprechende Tests zu veranlassen,

Ersttrimester­screening

Prävalenz T21 1:500

NIPT Hochrisiko Prävalenz T21

1:500

NIPT Niedrig­risiko Prävalenz

T21 1:2.000

Detektionsrate 95 % 99 % 99 %

Falsch-positiv-Rate 2,5 % 0,1 % 0,1 %

Schwangere (n) 100.000 100.000 100.000

Trisomie 21 (n) 200 200 50

Normal (n) 99.800 99.800 99.950

Detektion T21 (n) 190 198 49

Falsch positiv (n) 2.495 100 100

Positiver Vorhersagewert

190/2.685 = 7 % 198/298 = 66 % 49/149 = 33 %

Wahrscheinlichkeit bei positivem Test betroffen zu sein

1:13 2:1 1:2

Invasive Diagnostik 2,7 % 0,3 % 0,1 %

Tab. 2 | Vergleich zwischen NIPT und Ersttrimester-screening sowie Vergleich der Testqualität der NIPT in ver-schiedenen Risikokollektiven am Beispiel für Trisomie 21 (T21). Theoretische Berech-nung anhand eines Kollektivs von 100.000 Schwangeren. Alle Frauen mit positivem Screeningtest (NIPT oder Ersttrimestertest) würden eine invasive Diagnostik erhalten

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fahrener Pränatalmediziner entscheiden, ob eine NIPT sinnvoll ist. Eine NIPT erscheint nicht sinnvoll bei typischen Fehlbildungen für eine Trisomie 13 oder Trisomie 18 und ist auch nicht indiziert, wenn multiple Fehl-bildungen mit Hinweis auf eine syndromale Erkrankung/andere Aneuploidie vorliegen.

� Schlussfolgerung

Mit der NIPT wurde in der Pränataldiagnostik eine neue Ära eingeleitet. Sie hat die pränatalen Algorithmen verändert und zu einer weiteren Re-duktion invasiver Eingriffe geführt [30, 31]. Mit-tels NIPT lassen sich die 3 häufigsten Trisomien (21, 13 und 18) mit einer hohen Sensitivität und Spezifität nachweisen oder ausschließen. Bereits heute sind weitere Analysen für gonosomale An-euploidien, bestimmte Mikrodeletionen und Un-tersuchungen für Zwillinge klinisch verfügbar. Die NIPT eignet sich vor allem als zusätzliches Screeninginstrument bei unauffälligem sonogra-phischen Befund. Die gegenwärtige Forschung beschäftigt sich mit einer Sequenzierung des gesamten Genoms auf dem nichtinvasiven Weg, mit dem Fernziel, durch eine intrauterine Dia-gnostik ggf. frühzeitige Therapien einzuleiten und Entwicklungsstörungen aufhalten.

anderen wird die gezielte diagnostische Abklä-rung im ersten Trimenon primär mit einer NIPT kombiniert und auf das bisherige Serumscreening (ß-HCG, PAPP-A) verzichtet. Nach klassischem ETS entscheiden sich vor allem Frauen mit intermediä-rem Risiko für eine zusätzliche Abklärung mittels NIPT ( Abb. 1) [29, 30].

In bestimmten Hochrisikokollektiven, mit einer hohen Anzahl an fetalen Anomalien oder Fehl-bildungen, ist die Rate an invasiven Eingriffen nahezu unverändert. Das ist nicht überraschend, da es häufig auch um andere Aneuploidien (etwa 25 – 30 % bei auffälligem Karyotyp), die nicht mittels NIPT detektiert werden können, geht [15, 29]. Abb. 1 zeigt einen möglichen Algorithmus, der bei der Beratung verwendet werden kann. Aus unserer Sicht erscheint die NIPT sinnvoll:

a) bei unauffälligem Ultraschall als Ersatz für Serummarker PAPP-A und ß-HCG bei Wunsch nach höherer Testsicherheit für Trisomie 21;

b) bei unauffälligem Ultraschall aber erhöhtem Risiko für Trisomie 21 bei erhöhtem mütter-lichen Alter und/oder auffälligen Serumpara-metern;

c) bei isolierten Softmarkern im 2. Trimenon nach einer detaillierten Feindiagnostik an einem Zentrum. Es sollte dann immer ein er-

Ultraschallkontrollen

Ersttrimester Screening

Niedriges Risiko für Trisomie 21 ( 1:1.000) und

unauffälliger Ultraschall

Mittleres Risiko für Trisomie 21 (1:100 - 1:1.000)

undunauffälliger Ultraschall

Hohes Risikofür Trisomie 21

(1:100) oder

• NT 95. Perzentile• fetale Anomalien

Abb. 1 | Möglicher Entscheidungsbaum für die pränatale BeratungNT: Nackentransparenz, NIPT: nichtinvasive Pränataldiagnostik

NIPT invasive Diagnostik

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Key words: Non-invasive prenatal testing – fetal aneuploidies – cell-free fetal DNA – prenatal ultrasound

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� Zusammenfassung

Seit 2011 wird die nichtinvasive Pränataldiagnos-tik (NIPT) zur Detektion der häufigsten numeri-schen Chromosomenaberrationen (Trisomie 21, 13 und 18) aus mütterlichem Blut in Europa kli-nisch eingesetzt. Seit mehreren Jahrzehnten war diese nichtinvasive Art der genetischen Analyse ein Forschungsschwerpunkt in der Pränataldia-gnostik. Zellfreie fetale DNA wurde 1997 im müt-terlichen Blut entdeckt, die Technik des Next Ge-neration Sequencings (NGS) brachte schließlich den Durchbruch für die klinische Anwendung. Die gegenwärtige Forschung entwickelt sich rasant und die Anzahl genetischer Veränderungen, die heute auf nichtinvasivem Weg detektiert werden können, steigt ständig.

In dieser Übersichtsarbeit diskutieren wir die mögliche klinische Anwendung sowie die wich-tigsten technischen Aspekte der heute klinisch relevanten nichtinvasiven Pränataldiagnostik.

Manegold-Brauer G, Holzgreve W, Geipel A: Non-invasive prenatal testing – is it the

method of choice for every pregnant woman?

Summary: Non-invasive prenatal testing (NIPT) from maternal blood for the most common an-euploidies (trisomy 21, 13, and 18) became cli-nically available in Europe in 2011. The analysis of the fetal genome by a non-invasive approach had been one of the major goals of research in prenatal medicine for over a decade. The pre-sence of cell-free fetal DNA in maternal blood was detected in 1997 but the technique of next generation sequencing (NGS) finally lead to its breakthrough for clinical implementation. Re-search in this field is expanding rapidly and the numbers of chromosomal abnormalities that can be detected by this non-invasive approach are rising on a daily basis.

In the following article we will discuss the pos-sible clinical implementation and give a brief overview over the technical aspects of the cli-nically available NIPT-tests.

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gynäkologische praxis 2016 Band 40 / 4 585

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Interessenkonflikt: Frau Prof. Dr. Annegret Gei-pel erklärt, dass sie bei der Firma LifeCodexx (Prae-naTest) Leiterin der Studienzentrale PCF-Studie ist, jedoch keine persönliche finanzielle Zuwendung erhält. Die anderen Autoren erklären, dass bei der Erstellung des Beitrags keine Interessenkonflikte im Sinne der Empfehlungen des International Com-mittee of Medical Journal Editors bestanden.

Dr. Gwendolin Manegold-BrauerAbteilung für Ultraschall in Gynäkologie

und GeburtshilfeUniversitätsspital Basel, Frauenklinik

Spitalstrasse 21, 4031 Basel

[email protected]

13. Struble CA, Syngelaki A, Oliphant A, Song K, Nicolaides KH.

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2016 Band 40 / 3 gynäkologische praxis 10

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Nichtinvasive Pränataldiagnostik –

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Schleußner E, JenaSiebert W, Eggenfelden (Senior Editor)

Tunn R, BerlinWiegratz I, Wiesbaden

Würfel W, München

G. Manegold-Brauer, W. Holzgreve, A. Geipel

gynäkologische praxis 40/4, 10 (2016)

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