Abstract
Genetic alterations significantly contribute to the aetiology of reproductive failure
and
comprise monogenic, chromosomal and epigenetic disturbances. The implementation of
next-generation sequencing (NGS) based approaches in research and diagnostics allows
the
comprehensive analysis of these genetic causes, and the increasing detection rates
of genetic
mutations causing reproductive complications confirm the potential of the new techniques.
Whereas mutations affecting the fetal genome are well known to affect pregnancies
and their
outcome, the contribution of alterations of the maternal genome was widely unclear.
With the
recent mainly NGS-based identification of maternal effect variants, a new cause of
human
reproductive failure has been identified. Maternal effect mutations affect the expression
of
subcortical maternal complex (SCMC) proteins from the maternal genome, and thereby
disturb
oocyte maturation and progression of the early embryo. They cause a broad range of
reproductive failures and pregnancy complications, including infertility, miscarriages,
hydatidiform moles, aneuploidies and imprinting disturbances in the fetus. The identification
of women carrying these molecular alterations in SCMC encoding genes is therefore
essential
for a personalised reproductive and genetic counselling. The diagnostic application
of new
NGS-based assays allows the comprehensive analysis of these factors, and helps to
further
decipher these functional links between the factors and their disturbances. A close
interdisciplinary collaboration between different disciplines is definitely required
to
further decipher the complex regulation of early embryo development, and to translate
the
basic research results into clinical practice.
Zusammenfassung
Genetische Veränderungen tragen wesentlich zur Ätiologie der Unfruchtbarkeit bei.
Sie
umfassen monogene Erkrankungen sowie Chromosomenanomalien und epigenetische Veränderungen.
Der
Einsatz von Next-Generation-Sequenzierung (NGS) in der Forschung und Diagnostik hat
eine
umfassende Analyse der genetischen Ursachen von Reproduktionsversagen ermöglicht,
und die
steigende Zahl entdeckter genetischer Mutationen, die zu Schwierigkeiten bei der Reproduktion
führen, bestätigen das Potenzial dieser neuen Techniken. Es ist zwar bekannt, dass
Mutationen,
die das fetale Genom beeinflussen, sich auf die Schwangerschaft und das
Schwangerschafts-Outcome auswirken, aber inwieweit Änderungen des mütterlichen Genoms
sich
negativ auswirken, war bislang nicht klar. Die in jüngster Zeit durch NGS ermittelten
neuen
Maternal-Effekt-Varianten stellen eine neue Ursache für Reproduktionsversagen beim
Menschen
dar. Maternal-Effekt-Mutationen beeinflussen die Exprimierung von Proteinen des subkortikalen
maternalen Komplexes (SCMC) aus dem mütterlichen Genom und verzögern damit die Oozytenreifung
bzw. die embryonale Frühentwicklung. Maternal-Effekt-Mutationen sind die Ursache für
ein
breites Spektrum an reproduktiven Störungen und Schwangerschaftskomplikationen wie
Unfruchtbarkeit, Fehlgeburten, Blasenmolen, Aneuploidien und Störungen der genomischen
Prägung
des Fetus. Die Identifizierung von Frauen mit molekularen Veränderungen in ihren
SCMC-kodierenden Genen ist daher unerlässlich für eine personalisierte reproduktive
und
genetische Beratung. Der Einsatz neuer NGS-basierter Nachweisverfahren in der Diagnostik
erlaubt eine umfassende Analyse solcher Faktoren und hilft bei der Entschlüsselung
der
Funktionszusammenhänge zwischen diesen Faktoren und der jeweiligen Störung. Eine enge
interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Spezialisten verschiedenster Disziplinen
ist
gefordert, um die komplexe Regulierung der frühen Embryonalentwicklung weiter zu entschlüsseln
und die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung in die klinische Praxis umzusetzen.
Schlüsselwörter
subkortikaler maternaler Komplex - Maternal-Effekt-Mutation - Fehlgeburten - Blasenmole
- Multi-Locus-Imprintingstörung - Next-Generation-Sequenzierung
Keywords
subcortical maternal complex - maternal effect mutation - miscarriages - hydatidiform
mole - multilocus imprinting disturbance - next generation sequencing