Лекция: Как проводят генетическую диагностику?
Во-первых, необходимо получить биологический материал, содержащий достаточно клеток с ДНК. Это может быть кровь, эпителий со внутренней поверхности щеки, слюна, ногти, волосы, биоптат тканей и пр. Наиболее удобна в данном случае кровь, потому что она содержит много клеток с ДНК, в отличие от слюны или эпителия со щеки, а также в ней меньше чужеродных организмов (бактерий, например). Однако для разных тестов могут больше подходить разные биоматериалы.
Во-вторых, из полученного биоматериала необходимо выделить достаточное для анализа количество ДНК. Это тоже целая наука, основные способы которой уже отработаны, понятны и не представляют сложности при соблюдении технологии.
В-третьих, нужно выбрать метод анализа ДНК: их очень много, у каждого свои особенности. Технологии, лежащие в их основе, гениальны, виртуозны, часто просты и восхищают тем, до чего только может додуматься человек, когда работает с чем-то, что не может ни пощупать, ни понюхать, ни увидеть. Подробнее об этом можно узнать здесь: oftalmic.ru/technology.php. Скажу только, что наиболее часто используемые сейчас методы – это секвенирование (узнавание последовательности нуклеотидов в гене) нового поколения (NGS), классическое секвенирование по Сенгеру и ПЦР в реальном времени.
Итак, специалисты выбрали метод, которым они провели анализ и получили результат теста. В идеале – это точная последовательность нуклеотидов в гене, прочитанная без ошибок.
В-четвертых, нужно разобрать полученный результат «по буквам» и сказать пациенту, что же именно в его случае привело к болезни. Вот на этом этапе рухнули многочисленные ожидания «чудес» медицины нового тысячелетия. Что делать с полученным результатом, он явно ценен,но как понять эту шифровку? Как его применять с пользой для пациента?
Здесь мы похожи на мартышку с айфоном, зато мы честно признаемся в том, что знаем мало и стараемся узнать больше.
Вот клинический пример. На картинке приведена последовательность одного из моих генов:
Цветные пики соответствуют типу нуклеотида в определенной позиции: аденин, тимин, гуанин и цитозин, это результат секвенирования по Сенгеру. Черным показана значимая мутация в моем гене. К счастью, только в одной из двух копий, то есть мутация гетерозиготна – сломана только одна копия гена, а не обе. В результате синтезируется белок с неправильной структурой.
Что это значит? К чему это приведет? В точности мы пока не знаем. Как узнать?
Узнать точно можно только сложив полностью мозаику, которой мы по сути являемся.
В базе данных genbank в открытом доступе лежит вся информация, полученная во всем мире о нормальном геноме и известных на сегодняшний день мутациях и их влиянии на здоровье. Таким образом, мы, получив сиквенс (последовательность), сравниваем его с нормой (refseq – reference sequence), изучаем информацию о найденных мутациях, если они есть, и на основании этого анализа делаем заключение: связано развитие болезни с этой мутацией или нет.
Сложность в том, что уже опубликованы сотни тысяч статей о найденных единичных мутациях. Пока еще никто в мире четко не представляет, каким же способом анализировать взаимосвязи и взаимовлияние мутаций в разных генах. Для этого нужны супераналитики, суперкомпьютеры, суперпрограммисты. Причем даже суперпрограммисты не помогут, если супераналитики (это очень общее определение, как вы понимаете) не поставят программистам четкую задачу: что же все-таки нужно искать и вычленять в этой базе данных.
Добавлю информации к размышлению: во-первых, не только геномные аномалии ведут к болезни, но и эпигеномные взаимодействия. То есть иногда, даже при четко доказанной мутации, болезнь не проявляется, так как присутствуют какие-то компенсирующие ее механизмы (на уровне над-геномного взаимодействия), иногда одна и та же мутация приводит к абсолютно разным болезням. Иногда мутации в сотне разных генов приводят к одной и той же болезни.
Окончательно ошеломившим меня фактором явилось то, что у каждой популяции людей свой набор мутаций, например, японские тест-системы для россиян не подойдут, даже супер-качественные, потому что они определяют те мутации, которых почти нет у россиян! У нас свои собственные, пока еще никому не известные. Единственный способ – создать свои системы на основе анализа данных российской популяции.