Een eenvoudige bloedtest om vroeggeboorte te voorspellen kan het leven van baby's redden

Complicaties van vroeggeboorte zijn wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaak bij kinderen onder de vijf jaar.

Door

• Bonnie Rocheman archiefpagina

27 februari 2019

getty afbeeldingen

Elk jaar worden 15 miljoen baby's te vroeg geboren. Stephen Quake's dochter, Zoe, was een van hen: ze arriveerde via een spoedkeizersnede nadat Quake en zijn vrouw, Athina, midden in de nacht naar de eerste hulp spoedden, een maand voordat Zoe zou komen. Ze bracht haar eerste nacht door in een couveuse en haar vader, toen bio-ingenieur bij Caltech, vroeg zich af waarom de geboorte niet voorspelbaarder kon zijn.

Die vraag bleef in Quake's hoofd hangen. Maanden voordat Zoe aan haar eerste jaar van de middelbare school begon, kondigde haar vader aan dat hij een moederbloedtest had ontwikkeld die vrouwen mogelijk zou kunnen waarschuwen dat ze voortijdig zouden bevallen - vóór 37 voltooide weken van de zwangerschap. Sindsdien heeft hij een startup gelanceerd om de technologie te commercialiseren en een goedkope, gemakkelijke test te maken die vrouwen rond de zesde maand van de zwangerschap kunnen doen.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van maart 2019

• Zie de rest van het nummer
• Abonneren

De prematuriteitstest is niet Quake's eerste uitstapje naar prenatale gezondheid. Toen Athina zwanger was van Zoe, had ze een vruchtwaterpunctie ondergaan, een invasieve naaldbiopsie die werd gebruikt om het syndroom van Down en andere aandoeningen op te sporen. Wanneer het wordt uitgevoerd door artsen met veel ervaring, is het risico op een miskraam laag, maar het bestaat - en dat is zenuwslopend voor aanstaande ouders. Ik dacht: oh mijn god, dit is vreselijk - dat je het risico moet lopen de baby te verliezen om een ​​diagnostische vraag te stellen, zegt hij.

Ervan overtuigd dat er een betere manier moest zijn, ging Quake aan de slag met het ontwikkelen van niet-invasieve bloedtesten om veel van dezelfde informatie te beoordelen als een vruchtwaterpunctie, maar met minder risico voor de zwangerschap. Hij gebruikte stukjes vrij zwevend foetaal DNA gevonden in het bloed van de moeder om een ​​kijkje te nemen in de genetische samenstelling van de foetus. Meer dan tien jaar later bieden meerdere biotechbedrijven een versie van soortgelijke tests voor het syndroom van Down en andere aandoeningen aan zwangere vrouwen in klinieken over de hele wereld.

Ik dacht: oh mijn god, dit is vreselijk - dat je het risico moet lopen de baby te verliezen om een ​​diagnostische vraag te stellen.

Evenzo zijn bloedonderzoeken, vaak vloeibare biopsieën genoemd, in ontwikkeling voor een aantal toepassingen, waaronder het opsporen van kanker in een vroeg stadium en het onthullen of een vervangend hart faalt in het lichaam van een ontvanger van een transplantatie. In 2014 identificeerde Quake bewijs van stervende neuronen in de bloedcirculatie van Alzheimerpatiënten, een stap die wordt gebruikt om tests te ontwikkelen voor neurodegeneratieve en auto-immuunziekten.

Het voorspellen van vroeggeboorte zou een andere belangrijke doorbraak zijn. Wereldwijd wordt meer dan één op de tien baby's te vroeg geboren, een probleem voor de volksgezondheid dat sociaal-economische en geografische grenzen overschrijdt. Baby's in arme landen zoals Malawi worden te vroeg geboren - het land heeft 18% vroeggeboorte, het hoogste percentage ter wereld - maar dat geldt ook voor baby's in de VS, zoals Quake's dochter in het welvarende Zuid-Californië.

Complicaties van vroeggeboorte zijn wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaak bij kinderen onder de vijf jaar. Premature baby's kunnen worstelen met infecties, leerproblemen en problemen met zien en horen. In arme landen overleven baby's die aanzienlijk te vroeg worden geboren vaak niet. In rijke landen doen ze dat meestal wel, maar soms met gevolgen op de lange termijn, waaronder gedragsproblemen en neurologische aandoeningen zoals hersenverlamming. Er is ook een economische factor: te vroeg geboren baby's kosten in het eerste levensjaar gemiddeld 10 keer zoveel als degenen bij wie de geboorte geen complicaties had.

Vraag het maar aan Jen Sinconis, wiens tweeling zonder waarschuwing arriveerde na een zwangerschapsduur van 24 weken in 2006. Tweelingzwangerschappen worden als een hoog risico beschouwd, maar de zwangerschap van Sinconis verliep probleemloos totdat ze begon te krijgen wat ze aannam dat het Braxton Hicks-weeën waren, die weken van tevoren kunnen optreden bevalling als de baarmoeder zich voorbereidt op de bevalling. Ze had het mis en haar tweelingjongens arriveerden binnen zes uur.

Een van de Sinconis-jongens op de IC. Met dank aan Jennifer Sinconis

Aidan woog 1 pond, 14 ounces (850 gram) en moest drie maanden in het ziekenhuis doorbrengen; Ethan woog 1 pond, 6 ons, en was slechter af. Hij was het grootste deel van zijn eerste levensjaar aan de zuurstof en ontsnapte ternauwernood aan een tracheotomie. Sinconis kreeg een injectie met oppervlakteactieve stof om de longen van haar zoons te helpen ontwikkelen zodra ze het ziekenhuis bereikte, maar als een test haar arts had kunnen waarschuwen dat ze risico liep op vroegtijdige bevalling, had ze het medicijn eerder kunnen krijgen, terwijl het mogelijk een verschil had kunnen maken. Als ik had geweten dat ze te vroeg geboren zouden zijn, zou ons hele leven anders zijn geweest, zegt Sinconis, een creatieve producent op het hoofdkantoor van Starbucks in Seattle.

De medische zorg van de jongens kostte meer dan $ 2 miljoen en eindigde niet toen ze het ziekenhuis verlieten. De eerste drieënhalf jaar van hun leven bleven ze thuis in isolatie; Sinconis kan het aantal artsen en therapeuten dat ze door de jaren heen hebben gezien nauwelijks bijhouden. Zij en haar man werden gedwongen hun huis te verkopen, hun pensioen- en spaarrekeningen te liquideren en uiteindelijk faillissement aan te vragen om de bijna $ 450.000 af te handelen die de verzekering niet zou dekken. De jongens zijn nu 12 en hebben hun ontwikkeling grotendeels ingehaald ten opzichte van andere kinderen van hun leeftijd. Maar hun ouders beginnen net uit hun financiële problemen te komen. We zijn veel te laat voor een manier om vroeggeboorte te voorspellen, zegt Sinconis.

De tweeling van Jen Sinconis arriveerde in 2006 met 24 weken. Nu 12, zijn de jongens grotendeels gezond. Met dank aan Jennifer Sinconis

Een nieuwe test

Zoe, nu 17, is helemaal volwassen en helemaal gezond, zegt Quake, een professor aan de Stanford University voor de afgelopen 14 jaar, maar het was al in zijn achterhoofd om uit te zoeken hoe hij vroeggeboorte kon voorspellen sinds ze werd geboren. Het voelde als de volgende grote berg om te beklimmen, zegt hij. We hadden vertrouwen gewonnen door niet-invasieve prenatale tests. Vroeggeboorte was als de Mount Everest.

Quake wist dat er geen zinvolle diagnostiek was die kon bepalen welke zwangere vrouwen te vroeg zouden bevallen. De grootste tip is dat je al eerder een premature baby hebt gekregen, iets dat weinig zin heeft voor een eerste moeder. Bovendien kan vroeggeboorte worden veroorzaakt door meerdere factoren: infectie, een tweeling of zelfs moederlijke stress. We hebben geen idee wat de oorzaak is van vroeggeboorte, zegt Ronald Wapner, directeur reproductieve genetica aan het Columbia University Irving Medical Center. We hebben er op gehamerd.

Quake wist ook dat directe DNA-metingen niet zouden helpen. Het analyseren van het DNA van een baby, geërfd van zijn of haar ouders, is van fundamenteel belang voor het testen op het syndroom van Down, omdat het de aanwezigheid van een extra chromosoom kan onthullen. Het is een genetische vraag, zegt Quake. Maar onderzoek heeft aangetoond dat het genetische profiel van de baby een minimale bijdrage levert aan vroeggeboorte. Dus in plaats daarvan concentreerde Quake zich op DNA's moleculaire neef, RNA. Deze moleculen zijn moeilijker te herkennen in het bloed (ze zijn van korte duur), maar zouden een meer relevante uitlezing opleveren, geloofde Quake, omdat hun niveaus op en neer gaan afhankelijk van wat er in het lichaam van een persoon gebeurt. Zou het kunnen dat een zwangerschap op weg naar problemen vroege alarmsignalen afkondigde?

Holy shit, hebben we misschien een manier bedacht om vroeggeboorte vast te stellen? hij herinnert zich denken.

Quake en zijn team, waaronder Mira Moufarrej, een afgestudeerde student in zijn laboratorium, onderzochten bloedmonsters van 38 Afro-Amerikaanse vrouwen die het risico liepen op vroeggeboorte te lopen, in sommige gevallen omdat ze eerder een premature baby hadden gehad. Over het algemeen worden zwarte kinderen in de VS ongeveer 50% vaker te vroeg geboren dan blanken. Dertien van de vrouwen bevallen uiteindelijk vroeg. Door RNA-moleculen in hun bloed te analyseren, vonden de onderzoekers zeven genen waarvan de veranderende activiteitssignalen, samen, leken te voorspellen welke baby's te vroeg waren aangekomen.

Quake vertelde me dat hij verrast was door het resultaat. Holy shit, hebben we misschien een manier bedacht om vroeggeboorte vast te stellen? hij herinnert zich denken. We proberen nog steeds de biologie achter deze zeven genen te begrijpen, voegt hij eraan toe; het is nog niet duidelijk of de signalen afkomstig zijn van de moeder, de placenta of de baby. Quake vermoedt dat ze een afspiegeling zijn van de reactie van de moeder op de ontspoorde zwangerschap. Met andere woorden, zegt hij, de hele zaak ontspoort en de moeder reageert daarop.

Het mooie van deze aanpak is dat we een gesprek kunnen zien tussen de moeder, de foetus en de placenta, zegt David Stevenson, mededirecteur van het Maternal and Child Health Research Institute van Stanford en hoofdonderzoeker van het onderzoekscentrum voor prematuriteit. . Het is net als afluisteren. Nu hebben we hier toegang toe terwijl het wordt gecommuniceerd, wat ons helpt te begrijpen wat er tijdens de zwangerschap gebeurt.

Behandeling Hoop

Vijfhonderd jaar geleden, gefascineerd door zijn anatomische dissectie van de baarmoeder van een zwangere vrouw die was overleden, schreef Leonardo da Vinci over zijn voornemen om de geheimen achter conceptie en vroeggeboorte te ontrafelen. Dat heeft hij nooit gedaan, en zelfs vandaag de dag zijn er relatief weinig antwoorden. Misschien omdat er zo weinig bekend is, zien farmaceutische bedrijven vroeggeboorte niet als een veelbelovend investeringsgebied. Het is inderdaad een van de meest verwaarloosde kwesties, zegt Sindura Ganapathi, medeleider van de Maternal, Newborn & Child Health Discovery & Tools-portfolio bij de Gates Foundation, die samen met de March of Dimes en de CZ Biohub, een medisch initiatief gefinancierd door Mark Zuckerberg en zijn vrouw Priscilla Chan, heeft Quake's werk gefinancierd.

We hebben veel meer interventies nodig, zegt Ganapathi. We zijn vrij beperkt in ons wapentuig.

Een test kan een eerste stap zijn naar nieuwe medicijnen of behandelingen. Als ze weten wie risico loopt, kunnen vrouwen zich voorbereiden, bijvoorbeeld door een ziekenhuis te kiezen met een neonatale intensive care-afdeling of door samen te werken met een verloskundige die progesteron kan voorschrijven, een medicijn dat soms wordt gegeven om te proberen de zwangerschap te verlengen. Het gaat terug naar een persoonlijke behandeling, zegt Wapner. We hebben nog steeds niet kunnen identificeren hoe progesteron werkt en voor wie het beter werkt. RNA kan ons helpen beter te begrijpen wie deze medicijnen moet krijgen.

Het nieuwe venster op zwangerschap zou kunnen leiden tot toepassingen die verder gaan dan vroeggeboorte. Vanuit het oogpunt van waar dit zou kunnen gaan, zou je kunnen kijken naar de ontwikkeling van de placenta, de ontwikkeling van de foetus en de interactie tussen foetus en moeder, zegt Wapner. RNA was tot voor kort de stiefzus van DNA. Het is een verdomd goede aanwijzing over hoe je kunt onderscheiden wie het risico loopt op vroeggeboorte, en het zou ons een betere manier kunnen geven om te evalueren wat er tijdens de zwangerschap aan de hand is.

In lijn daarmee heeft Quake een startup gevormd, genaamd Akna Dx, met verheven doelen. Het heeft meer dan $ 10 miljoen opgehaald van investeerders, waaronder Khosla Ventures uit Menlo Park, Californië. Ons idee is om op bloed gebaseerde tests te doen om belangrijke inzichten te geven, zegt CEO en medeoprichter Maneesh Jain. Wat is de zwangerschapsduur van een foetus? Loopt u risico op vroeggeboorte of ernstige postpartumdepressie? Zwangerschap is vaak nog steeds een grote zwarte doos. We willen u inzicht geven in wat er intern gebeurt, zodat u actie kunt ondernemen.

Andere experts zeggen dat er meer bewijs nodig is dat RNA die inzichten kan bieden. Dat komt omdat zoveel verschillende factoren kunnen bijdragen aan vroeggeboorte, en het is niet duidelijk hoe goed de biomarkers van Quake het zullen doen in een bredere populatie. De moeilijkheid is dat vroeggeboorte niet door één ding wordt veroorzaakt, zegt Diana Bianchi, directeur van het Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development en een expert in niet-invasieve prenatale tests. Infectie, een aangetaste placenta, maternale stress, een tweelingzwangerschap - dit alles en meer kan vroeggeboorte veroorzaken. In heel kleine aantallen was Steve in staat om vrouwen te onderscheiden die het risico liepen vroeg te bevallen, zegt Bianchi. Maar de aantallen waren echt klein.

Quake is het er zonder meer mee eens dat zijn eerste bevindingen moeten worden gevalideerd door middel van een grootschalig klinisch onderzoek voordat een test klaar is voor commercieel gebruik. Het team van Quake werkt eraan om te bevestigen dat de resultaten van de Afro-Amerikaanse vrouwen ook in andere groepen standhouden. Medewerkers, waaronder enkele van Akna's medeoprichters, verzamelen nu bloedmonsters van 1.000 zwangere vrouwen.

We hopen dat dit veel levens gaat redden, zegt Quake. Dat is echt waar we naar streven. Maar dit is nog maar het begin van het verhaal... Het is een zeer vruchtbaar gebied, geen woordspeling.

Bonnie Rochman is een gezondheids- en wetenschapsschrijver gevestigd in Seattle en de auteur van: De genenmachine.

zich verstoppen