Совместное исследование ученых Сургутского государственного университета и их коллег из Санкт-Петербурга продемонстрировало, что метод полноэкзомного секвенирования может существенно улучшить диагностику редких заболеваний, когда традиционные медицинские методы оказываются бессильными. Как сообщается на СурГУ, этот подход помог установить генетические причины заболеваний у каждого четвертого пациента с подозрением на наследственную патологию, что может изменить подход к диагностике редких болезней как в Югре, так и по всей России.
Сложности в диагностике редких наследственных заболеваний часто становятся настоящим испытанием для пациентов. Симптомы могут скрываться под другими недугами, а разные генетические мутации могут приводить к схожим клиническим проявлениям. Многочисленные обследования не всегда дают ответ на главный вопрос — что именно стало причиной заболевания.
Для решения этой проблемы исследователи Медицинского института СурГУ проанализировали результаты полноэкзомного секвенирования у 286 жителей Югры с подозрением на наследственные заболевания. Метод позволяет одновременно прочитать почти все участки генома, которые отвечают за синтез белков. Хотя эти участки составляют лишь около двух процентов всей ДНК человека, именно здесь сосредоточено большинство известных мутаций, вызывающих генетические болезни. Результаты исследования были опубликованы в «Вавиловском журнале генетики и селекции».
В результате проведенного анализа диагноз был установлен у 24,8 % пациентов. Если учитывать случаи, когда обнаруженные мутации с высокой вероятностью связаны с заболеванием, но требуют дополнительного подтверждения, эффективность метода увеличивается почти до 49 %. Этот результат соответствует мировым стандартам, согласно которым эффективность одиночного теста (когда ДНК-тестируется только ребенок, без участия родителей) варьируется в пределах 25–40 %. В отличие от обычных точечных ДНК-тестов, которые дают результат лишь в 10 % сложных случаев, это является значительным шагом вперед.
Максим Донников, кандидат медицинских наук и ведущий научный сотрудник Медицинского института СурГУ, отметил: «Результаты проведенного исследования заложили высокоэффективный фундамент для региональной медицины. Эта работа меняет подходы к диагностике и в будущем позволит внедрить принципы персонализированной профилактики. На данном этапе тест доказал свою надежность как главный стартовый метод исследования при подозрении на наследственные патологии в округе». Он добавил, что важнейшим достижением стало преодоление диагностического тупика у четверти пациентов, что избавило их семьи от многолетних и изнурительных поисков причин заболевания. Точный генетический диагноз позволил врачам своевременно скорректировать терапию и назначить поддерживающее лечение.
В некоторых случаях диагностика заболевания затруднена, если проверяли только ребенка, без исследования ДНК родителей. Ученые проводили большинство тестов в одиночном формате, однако переход на семейное исследование может значительно повысить точность. Этот подход позволяет быстро выявлять мутации, которые возникли у ребенка впервые и отсутствуют у родителей, что является главной причиной многих тяжелых детских болезней. Также семейный формат помогает выявлять скрытые заболевания, проверяя, действительно ли ребенок унаследовал обе мутации от родителей. Компьютерные алгоритмы при этом отсекают тысячи мелких индивидуальных отличий и безвредный генетический «шум», сужая поиск до единичных генов-виновников.
Исследование показало, что эффективность диагностики методом полноэкзомного секвенирования зависит от типа заболевания. Например, при наследственных болезнях почек диагноз удавалось установить более чем в половине случаев. В то же время среди пациентов с нарушениями развития нервной системы полноэкзомное секвенирование оказалось менее информативным.
Донников объяснил, что такой серьезный контраст в результатах для нарушений нейрогенеза связан с природой самих заболеваний и техническими ограничениями метода. Большинство наследственных болезней почек имеют четкую генетическую структуру и легко обнаруживаются при поиске мутаций в кодирующих участках ДНК. Напротив, развитие нервной системы человека гораздо сложнее, и многие молекулярные причины психических или моторных расстройств науке пока неизвестны. Кроме того, нарушения работы мозга часто имеют полигенную природу или связаны с тонкими механизмами регуляции, которые метод не способен зафиксировать. Полноэкзомное секвенирование эффективно выявляет точечные замены в генетическом коде, однако остаётся слепым к крупным структурным перестройкам ДНК, которые играют важную роль при патологиях нервной системы. Многие нарушения развития мозга могут возникать как новые мутации у ребенка, которых не было у родителей, и доказать их опасность без одновременного анализа ДНК отца и матери крайне сложно.
Одним из значимых результатов исследования стало выявление большого числа здоровых носителей патогенных мутаций. Многие люди могут не подозревать, что они являются носителями наследственного заболевания, поскольку сами никогда не заболеют. Однако, если аналогичная мутация окажется и у второго родителя, риск рождения больного ребенка значительно возрастает.
Ученые обнаружили, что у жителей Югры чаще всего выявлялись мутации в четырех генах. Первый ген отвечает за выделение избытка меди из организма, и при его мутации развивается болезнь Вильсона-Коновалова, что приводит к токсическому накоплению меди, циррозу печени и тяжелым неврологическим расстройствам. Своевременная диагностика позволяет вылечить болезнь с помощью медикаментов и диеты. Второй ген отвечает за формирование каналов во внутреннем ухе. Его мутации вызывают врожденную глухоту, а раннее проведение операции по имплантации позволяет детям полноценно слышать и развиваться. Третий ген кодирует транспортный белок в сетчатке глаза, который очищает зрительные клетки от токсичных продуктов распада витамина А. Его «поломка» вызывает болезнь Штаргардта и прогрессирующую слепоту, которую можно замедлить ношением защитных очков. Четвертый ген отвечает за расщепление галактозы (молочного сахара). Мутации в нем приводят к галактоземии, стремительно отравляющей органы младенца, что требует немедленного перевода ребенка на безлактозные смеси.
Все эти болезни объединяет скрытое наследование, и большинство мутаций были найдены у здоровых носителей, что позволяет генетикам эффективно предотвращать риски при планировании будущих беременностей.
Проведенное исследование открывает путь к созданию региональной базы данных генетических вариантов. Сбор таких данных поможет быстрее отличать действительно опасные изменения ДНК от безвредных особенностей отдельного генома человека. Работа ученых Медицинского института СурГУ показывает, что современные технологии уже сегодня способны значительно сократить время пациента к правильному диагнозу, а в будущем могут стать частью персонализированного подхода в медицине не только в Югре, но и по всей России.
Подписывайся на нас в MAXӀВК!
Источник: Naked Science
Фото: Медиацентр СурГУ