Aneuploidie-Screening
Medizinische Expertise: Dr. med. NonnenmacherQualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer
Letzte Aktualisierung am: 1. September 2026Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.
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Das Aneuploidie-Screening dient der Suche nach numerischen Chromosomenaberrationen bei in vitro erzeugten Embryonen, die zur Einpflanzung vorgesehen sind. Es handelt sich um eine zytogenetische Untersuchung, bei der ausschließlich zahlenmäßige Aberrationen bestimmter Chromosomen festgestellt werden können. Das Aneuploidie-Screening stellt damit eine Form der Präimplantationsdiagnostik (PID) dar.
Was ist das Aneuploidie-Screening?
Unter dem Begriff Aneuploidie-Screening werden zytogenetische Untersuchungsverfahren zusammengefasst, die in der in-vitro-Fertilisation (IVF) einen Hinweis auf zahlenmäßige Aberrationen bei bestimmten Chromosomen geben können. Prinzipiell kann das Aneuploidie-Screening Hinweise auf Nullosomie, Monosomie und Polysomie wie z. B. die Trisomie geben.
Bei der Nullosomie fehlt ein Chromosomenpaar völlig, bei der Monosomie fehlt jeweils ein homologes Chromosom eines Chromosomenpaares und bei der Polysomie liegen mehr als zwei homologe Chromosomen für ein bestimmtes Chromosomenpaar vor. Die bekannteste Polysomie ist die Trisomie 21, die zum Down-Syndrom führt. Da die meisten numerischen Chromosomenaberrationen – besonders Monosomien - letal sind, also zum frühen Absterben des Embryos, zu Fehl- oder Totgeburten führen, werden nur Embryonen ohne erkennbare Chromosomenaberrationen in die Gebärmutter eingepflanzt.
Hierdurch soll sich die Erfolgsquote der IVF verbessern, allerdings sind bestimmte Chromosomenaberrationen nicht unbedingt letal, sondern führen zu unterschiedlich stark ausgeprägten Auffälligkeiten und Einschränkungen im späteren Leben wie bei dem Down- oder dem Turner-Syndrom. Deshalb gibt es in einigen Ländern aus ethischen Gründen ein generelles Verbot oder starke Einschränkungen für diese Art der Präimplantationsdiagnostik (PID).
Funktion, Wirkung & Ziele
Es wird hierbei ausschließlich eine mögliche Aneuploidie der Eizelle überprüft. Das geschieht in der Annahme, dass etwa 90 % der Aneuploidien mütterlichen Ursprungs sind. Es handelt sich damit nicht um eine PID im engeren Sinn, sondern um eine Präfertilisationsdiagnostik, weil noch keine Befruchtung, also keine Verschmelzung der Ei- mit einer Samenzelle stattgefunden hat. Das Aneuploidie-Screening am Präimplantationsembryo im frühen Blastulastadium dagegen erfüllt den Tatbestand einer PID, weil sich die Untersuchung auf das „echte“ Embryonalstadium bezieht – auch wenn es sich noch um ein sehr frühes, nur wenige Tage altes, Stadium handelt.
Bei der Polkörperdiagnostik werden die beiden Polkörper, die die Eizelle während der ersten und zweiten Reifeteilung noch vor der Verschmelzung mit der Samenzelle ausbildet, entnommen und auf Aneuploidie untersucht. Zur Feststellung einer evtl. vorhandenen Aneuploidie wurde lange Zeit der sogenannte FISH-Test (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung) angewandt. Der FISH-Test erfasst nur einen Teil der Chromosomen, in der Regel die Chromosomen 13, 16, 18, 21, 22 sowie die Geschlechtschromosomen X und Y; nach heutigem Kenntnisstand werden überwiegend Verfahren eingesetzt, die alle Chromosomenpaare erfassen. Die Chromosomen der nach der Reifeteilung aufgespaltenen Doppelhelixstruktur verbinden sich mit chromosomenspezifischen DNA-Sonden mit der jeweils komplementären DNA-Sequenz.
Die DNA-Sonden sind mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarben markiert. Unter dem Fluoreszenzmikroskop können die homologen Chromosomen in einem halbautomatisierten Verfahren ausgezählt werden, so dass sich zahlenmäßige Aberrationen erkennen lassen. Analog zur Polkörperdiagnostik verläuft das Aneuploidie-Screening an den Präimplantationsembryonen, die sich noch im frühen Blastomerstadium befinden. Jetzt handelt es sich allerdings um diploide Chromosomensätze, deren Doppelhelix zunächst aufgespalten werden muss, um die Verbindung der Chromosomen mit den komplementären DNA-Sonden initiieren zu können.
Ziel des Aneuploidie-Screenings bleibt in beiden Verfahren eine Positivauslese der in vitro befruchteten Eizelle noch vor dem Transfer in die Gebärmutter, um eine möglichst hohe Erfolgsquote für die erwünschte Schwangerschaft zu erzielen. Ein vieldiskutiertes ethisches Problem ergibt sich aus der Negativauslese, die automatisch mit der Positivauslese verbunden ist und von einigen Extremkritikern gerne argumentativ in die Nähe von Euthanasie gebracht wird. Ein weiteres ethisches Problem wird bei der Nutzung der IVF zur Erzeugung des sogenannten Retterbabys gesehen. Über eine Positivauslese von in vitro erzeugten Embryonen können immunkompatible Stammzellen gewonnen werden, die einem erkrankten Geschwisterkind bei bestimmten Erkrankungen durch eine Transplantation das Leben retten können.
Risiken, Nebenwirkungen & Gefahren
Allgemeine, systemimmanente Probleme entstehen aufgrund überzogener Erwartungshaltungen an die Präzision der Ergebnisse des Screenings. Das gilt im positiven wie auch im negativen Ergebnis. Ein positives Ergebnis, das heißt, mindestens eine Chromosomenaberration wurde gefunden, ist mit einer gewissen Unsicherheit behaftet. Es kann vorkommen, dass durch das Positivergebnis der entsprechende Embryo fälschlicherweise für eine Verpflanzung ausgeschlossen wird, obwohl in Wirklichkeit kein Chromosomendefekt vorliegt. Diese Art von Falschdiagnose liegt aber weniger am Verfahren selbst als vielmehr daran, dass Embryonen im Blastula-Stadium durchaus einige wenige Zellen mit Chromosomenaberrationen aufweisen können.
Andererseits dürfen sich die angehenden Eltern eines IVF-Kindes nicht sicher sein, dass bei einem Negativergebnis der Aneuploidie-Untersuchung auch tatsächlich keine Chromosomenaberration vorliegt. Eine weitere Gefahr besteht bei der Entnahme der notwendigen Anzahl von Zellen am Embryo. Es kommt vor, dass die per Biopsie entnommenen Zellen absterben und nicht mehr untersucht werden können. Da die Biopsie an demselben Embryo nicht mehr wiederholt werden kann, steht er für eine Verpflanzung nicht mehr zur Verfügung, weil kein Untersuchungsergebnis vorliegt. Es wird auch diskutiert, inwieweit die Biopsie den Embryo in seiner Entwicklungsfähigkeit beeinträchtigt, so dass die Erfolgsrate für eine Schwangerschaft insgesamt beeinträchtigt wird.
Die gesuchten Chromosomenabweichungen
Der Mensch trägt in jeder Körperzelle einen doppelten Chromosomensatz: zweiundzwanzig Paare, die bei beiden Geschlechtern gleich sind, dazu die beiden Geschlechtschromosomen. Eine Aneuploidie liegt vor, wenn von einem dieser Chromosomen eines zu viel oder eines zu wenig vorhanden ist. Entstanden ist sie fast immer bei der Reifeteilung (Meiose), wenn sich ein Chromosomenpaar nicht ordnungsgemäß auf die beiden Tochterzellen verteilt.
Die Folgen fallen sehr unterschiedlich aus. Fehlt ein ganzes Chromosom, ist die Entwicklung in aller Regel nicht möglich; ein überzähliges Chromosom wird von den meisten Chromosomenpaaren ebenfalls nicht vertragen. Deshalb enden solche Schwangerschaften meist sehr früh, häufig noch bevor sie überhaupt bemerkt werden.
Nur wenige Aneuploidien führen zu einer Geburt. Am bekanntesten ist die Trisomie 21, die zum Down-Syndrom führt und mit einer geistigen Behinderung unterschiedlichen Ausmaßes sowie häufig mit Herzfehlern einhergeht. Bei der Trisomie 18 (Edwards-Syndrom) und der Trisomie 13 (Pätau-Syndrom) bestehen dagegen schwere Fehlbildungen, die die Lebenserwartung meist stark einschränken.
Eine Sonderstellung nehmen die Geschlechtschromosomen ein. Fehlt eines der beiden X-Chromosomen, liegt ein Turner-Syndrom vor; ein überzähliges X-Chromosom bei männlichem Geschlecht kennzeichnet das Klinefelter-Syndrom. Beide gehen häufig mit Unfruchtbarkeit einher, können sonst aber sehr milde verlaufen und werden mitunter erst im Erwachsenenalter bemerkt. Gerade an diesen Befunden entzündet sich die Frage, welche Abweichung eine Auswahlentscheidung rechtfertigen soll – eine Frage, die das Verfahren selbst nicht beantwortet.
Geschichte & Entwicklung
Die Voraussetzung für das Aneuploidie-Screening schuf die In-vitro-Fertilisation: Erst seit Embryonen außerhalb des Körpers erzeugt und einige Tage lang im Labor gehalten werden können, gibt es überhaupt einen Zeitraum, in dem sich eine Untersuchung vor der Einpflanzung durchführen lässt. Anfang der 1990er Jahre wurden die ersten Untersuchungen an Zellen von Präimplantationsembryonen beschrieben. Sie zielten zunächst auf erbliche Erkrankungen in Familien mit bekanntem Risiko; die Suche nach zahlenmäßigen Chromosomenabweichungen ohne einen solchen Anlass kam erst danach auf.
Der Gedanke dahinter war einfach: Weil zahlenmäßige Fehlverteilungen der Chromosomen mit steigendem Alter der Frau häufiger werden und weil sie ein wesentlicher Grund dafür sind, dass sich ein Embryo nicht einnistet, sollte ihre Erkennung die Aussichten einer künstlichen Befruchtung verbessern. In den 1990er Jahren verbreitete sich dafür der FISH-Test, der jeweils nur eine begrenzte Zahl von Chromosomen gleichzeitig sichtbar machen kann.
Diese frühe Form des Screenings wurde später zunehmend kritisch beurteilt, weil sich der erhoffte Nutzen nicht bestätigen ließ; mehrere Fachgesellschaften rieten von ihr ab. Als Gründe wurden vor allem zwei Punkte genannt: Es wurde nur ein Teil der Chromosomen betrachtet, und die Zellentnahme erfolgte zu einem sehr frühen Zeitpunkt, an dem einzelne abweichende Zellen noch nicht viel über den ganzen Embryo aussagen.
Die Weiterentwicklung setzte an beiden Punkten an. An die Stelle des Farbstoffverfahrens traten chipgestützte Vergleichsverfahren und später Verfahren der Hochdurchsatz-Sequenzierung, die den gesamten Chromosomensatz erfassen. Und die Zellen werden heute überwiegend nicht mehr im frühen Teilungsstadium entnommen, sondern einige Tage später aus der äußeren Zellschicht des Embryos, aus der später der Mutterkuchen hervorgeht (Trophoblast) – dort lassen sich mehrere Zellen gewinnen, ohne die Anlage des späteren Kindes selbst zu berühren. Ob sich die Erfolgsaussichten einer künstlichen Befruchtung dadurch tatsächlich verbessern, wird weiterhin unterschiedlich beurteilt.
Ablauf der Untersuchung
Das Aneuploidie-Screening ist kein Einzeleingriff, sondern ein Schritt innerhalb einer Kinderwunschbehandlung. Ihm geht die hormonelle Stimulation der Eierstöcke voraus, mit der mehrere Follikel gleichzeitig heranreifen sollen. Die Reifung wird durch Ultraschall überwacht; sind die Follikel weit genug entwickelt, werden die Eizellen in einem kurzen Eingriff unter Betäubung durch die Scheidenwand abgesaugt.
Im Labor werden die Eizellen anschließend befruchtet. Ist eine genetische Untersuchung geplant, wird dafür in der Regel eine einzelne Samenzelle unmittelbar in die Eizelle eingebracht (ICSI). Das hat einen praktischen Grund: Bleiben Samenzellen an der Eihülle haften, kann ihr Erbgut das spätere Untersuchungsergebnis verfälschen.
Die befruchteten Eizellen werden mehrere Tage im Brutschrank kultiviert. Zur Zellentnahme wird die Eihülle mit einem feinen Laserimpuls geöffnet; anschließend werden – je nach Verfahren – die Polkörper, eine einzelne Zelle oder einige Zellen der äußeren Zellschicht abgesaugt. Das Zellmaterial wird aufbereitet und im genetischen Labor untersucht, während der Embryo im Kinderwunschzentrum verbleibt.
Weil das Untersuchungsergebnis nicht sofort vorliegt, werden die Embryonen häufig eingefroren und in flüssigem Stickstoff aufbewahrt. Die Übertragung in die Gebärmutter findet dann in einem der folgenden Zyklen statt, wenn das Ergebnis vorliegt und die Gebärmutterschleimhaut entsprechend vorbereitet wurde. Beteiligt sind an diesem Ablauf mehrere Berufsgruppen: Reproduktionsmediziner und das Labor des Kinderwunschzentrums auf der einen, Fachärzte für Humangenetik und das genetische Labor auf der anderen Seite.
Beratung und Aufklärung
Der Beratung kommt beim Aneuploidie-Screening ein besonderes Gewicht zu, weil die Untersuchung nicht der Behandlung eines Kranken dient, sondern einer Auswahlentscheidung vorausgeht. Vor der Untersuchung steht deshalb üblicherweise eine humangenetische Beratung. Sie soll ergebnisoffen sein, also weder zu der Untersuchung raten noch von ihr abraten, und erklärt, was das Verfahren erkennen kann und was nicht.
Zur Aufklärung gehört, dass ein unauffälliger Befund keine Gewähr für ein gesundes Kind bietet und eine spätere Pränataldiagnostik nicht ersetzt. Ebenso gehört dazu die Möglichkeit, dass am Ende kein Embryo für eine Übertragung zur Verfügung steht – sei es, weil alle untersuchten Embryonen auffällige Befunde zeigen, sei es, weil kein auswertbares Ergebnis zustande kommt. Auf diese Möglichkeit muss ein Paar vorbereitet sein, bevor die Behandlung beginnt.
Ein eigenes Thema sind Befunde, die sich nicht eindeutig einordnen lassen. Werden in einer Zellprobe sowohl unauffällige als auch abweichende Zellen gefunden, ist damit weder gesagt, dass der Embryo sich normal entwickeln wird, noch, dass er es nicht tut. Wie mit solchen Befunden umgegangen wird, ist eine Entscheidung, die das Paar nach Beratung selbst trifft.
Neben der genetischen wird häufig auch eine psychosoziale Beratung angeboten. Sie nimmt in den Blick, was die Behandlung an Belastung mit sich bringt, welche Erwartungen an sie geknüpft werden und wie ein Paar mit einem Abbruch der Behandlung umgehen kann. Die Einwilligung in die Untersuchung wird schriftlich festgehalten; zwischen Aufklärung und Einwilligung liegt in der Regel eine Bedenkzeit.
Rechtliche Rahmenbedingungen
Wie das Aneuploidie-Screening rechtlich zu beurteilen ist, hängt stark vom jeweiligen Land ab; die Bandbreite reicht von einem Verbot bis zur ausdrücklichen Zulassung. In Deutschland setzt das Embryonenschutzgesetz von 1990 den Rahmen. Es verbot Untersuchungen an Embryonen zunächst weitgehend; erst 2011 wurde eine Ausnahme in das Gesetz eingefügt, die die Präimplantationsdiagnostik unter engen Voraussetzungen zulässt.
Zulässig ist sie danach, wenn für die Nachkommen eines Paares ein hohes Risiko für eine schwerwiegende Erbkrankheit besteht oder wenn eine Tot- oder Fehlgeburt zu erwarten ist. Vorausgesetzt werden außerdem eine vorherige Aufklärung und Beratung, das zustimmende Votum einer interdisziplinär besetzten Ethikkommission und die Durchführung in einem eigens dafür zugelassenen Zentrum. Ein Aneuploidie-Screening, das ohne einen solchen Anlass allein die Erfolgsaussichten einer künstlichen Befruchtung verbessern soll, erfüllt diese Voraussetzungen nicht und ist in Deutschland deshalb nicht zulässig.
Andere Länder haben andere Wege gewählt. In der Schweiz wurde die Präimplantationsdiagnostik nach Volksabstimmungen zugelassen und dabei ausdrücklich auch die Untersuchung auf zahlenmäßige Chromosomenabweichungen im Rahmen einer künstlichen Befruchtung erlaubt. In Österreich ist die Präimplantationsdiagnostik seit einer Novelle des Fortpflanzungsmedizingesetzes in bestimmten Fällen möglich, unter anderem nach wiederholt erfolglosen Behandlungsversuchen. Weil die Regelungen so weit auseinandergehen, reisen Paare mitunter für eine Behandlung ins Ausland – ein Umstand, der in der rechtspolitischen Diskussion regelmäßig angeführt wird.
Was die Untersuchung nicht leisten kann
Das Aneuploidie-Screening beantwortet eine eng begrenzte Frage: Stimmt die Zahl der Chromosomen? Über die Chromosomen selbst sagt es nichts aus. Umbauten innerhalb eines Chromosoms und Veränderungen einzelner Gene bleiben unentdeckt, ebenso Fehlbildungen, die keine erkennbare genetische Ursache haben. Eine allgemeine Untersuchung auf Gesundheit ist das Verfahren daher nicht.
Bei der Polkörperdiagnostik kommt eine weitere Einschränkung hinzu. Untersucht wird dabei nur, was die Eizelle beiträgt. Fehlverteilungen, die von der Samenzelle stammen oder die erst bei den Zellteilungen nach der Befruchtung entstehen, kann dieses Verfahren nicht erfassen – auch wenn der überwiegende Teil der Aneuploidien mütterlichen Ursprungs ist.
Technisch kann die Untersuchung ohne Ergebnis bleiben. Enthält die Probe zu wenig verwertbares Erbmaterial oder gelingt seine Vervielfältigung nicht, liegt am Ende kein Befund vor. Auch eine Verunreinigung der Probe mit fremdem Erbmaterial kann das Ergebnis unbrauchbar machen; die Laboratorien betreiben deshalb einen erheblichen Aufwand, um Verwechslungen und Verunreinigungen auszuschließen.
Schließlich bleibt die Frage, wie gut die untersuchten Zellen den ganzen Embryo abbilden. Weil nur ein kleiner Teil des Embryos entnommen wird, ist der Schluss von der Probe auf das Ganze immer ein Wahrscheinlichkeitsschluss. Aus diesem Grund wird nach einer eingetretenen Schwangerschaft je nach Befundlage eine weiterführende Untersuchung angeboten, etwa eine Chorionzottenbiopsie oder eine Fruchtwasseruntersuchung.
Quellen
- Schaaf, C. P., Zschocke, J.: Basiswissen Humangenetik.
ISBN: 9783662561461
- Gembruch, U., Hecher, K., Steiner, H. (Hrsg.): Ultraschalldiagnostik in Geburtshilfe und Gynäkologie.
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- von Kaisenberg, C., Klaritsch, P., Hösli-Krais, I. (Hrsg.): Die Geburtshilfe.
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- Steiner, H., Schneider, K.-T. M. (Hrsg.): Dopplersonographie in Geburtshilfe und Gynäkologie.
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- Janni, W., Hancke, K., Fehm, T., Scholz, C., Rack, B.: Facharztwissen Gynäkologie.
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