28.01.2020
Известия. Разбор генома: создан дешевый метод диагностики ДНК
Новый метод анализа ДНК позволит упростить и вдвое удешевить диагностику генетических заболеваний, а также даст врачам возможность находить новые виды нарушений. Причем технология будет актуальна как при лечении людей, так и для отбора эмбриональных клеток, которые используются при процедуре ЭКО. Это позволит парам с генетическими нарушениями иметь здоровое потомство. Методика уже прошла испытания на клетках и в тестовом режиме начала использоваться для диагностики заболеваний на группе пациентов. Ожидается, что клиническое использование методики может начаться в 2021 году.
Клубок из генов
Главная цель врачей, занимающихся диагностикой генетических заболеваний, — выявление нарушений в цепочке ДНК пациента, которая содержит в себе всю информацию о его организме. Причем для различных болезней характерны разные изменения генома. Например, значительная их часть бывает вызвана точечными мутациями, затрагивающими лишь несколько букв, из которых состоит ген (например, такое часто происходит при муковисцидозе). В других же случаях наблюдается более масштабная проблема, связанная с дефектом большого сегмента из нескольких генов, — в частности, подобную картину врачи наблюдают при синдроме Дауна, при котором нарушение затрагивает целую хромосому.
Как правило, первопричины заболевания врачи начинают искать с наиболее крупных и заметных изменений — например, с помощью микроскопа они могут рассмотреть ДНК на уровне хромосом. Если же этот метод не помогает, то пациента направляют на другие исследования, подразумевающие прицельное изучение отдельных генов. Таким образом, на практике тесты задействуются последовательно (по мере возрастания их точности и избирательности) вплоть до обнаружения причины болезни. Однако такой подход часто оказывается слишком дорогостоящим для пациента, поскольку за одну процедуру иногда нужно платить от 10 до 50 тыс. рублей.
Упростить и удешевить процесс постановки диагноза предложили российские ученые, задействовавшие технологии, которые ранее применялись только для научных исследований.
— В своей работе мы используем метод фундаментальной биологии, который позволяет с помощью секвенирования (прочтения. — «Известия») ДНК определить ее пространственное положение в клеточном ядре, — рассказал ведущий научный сотрудник сектора геномных механизмов онтогенеза Института цитологии и генетики СО РАН Вениамин Фишман. — При этом физически близкие участки ДНК в нашем эксперименте сшиваются друг с другом, и мы можем это обнаружить при помощи секвенирования.
По словам ученого, именно эти сшивки ДНК, образующиеся в ходе биохимической реакции, позволяют судить о геноме, оценивая его структуру выборочно — в ключевых сегментах, после прочтения которых можно судить о состоянии более крупных участков ДНК, не вдаваясь в их подробное изучение. В результате это может вдвое снизить стоимость анализа.
Здоровое наследство
Внедрение технологии может открыть и совершенно новые медицинские перспективы.
— Генетические причины пороков интеллектуального и физического развития ребенка мы можем найти лишь в 15–20% случаев — это свидетельствует о том, что существуют уровни организации ДНК, которые невозможно адекватно проанализировать методами, применяемыми в современной медицине, — пояснил заместитель директора по научной работе НИИ медицинской генетики Томского национального исследовательского медицинского центра Игорь Лебедев. — Изучение пространственного положения ДНК в клетках может изменить эту ситуацию, позволив найти нарушения у людей, которым ранее не удавалось поставить диагноз.
По мнению эксперта, технологию также можно будет применять перед процедурой искусственного оплодотворения, что позволит врачам отбирать только те эмбриональные клетки, которые не имеют генетических нарушений. В результате в семье с риском передачи наследственных заболеваний родится здоровый ребенок.
Ученые уже вышли на стадию испытаний технологии. — Новый способ диагностики был успешно проверен на опухолевых клетках, которые мы используем в качестве модели из-за нахождения в них большого количества предсказуемых мутаций, — отметил Вениамин Фишман. — Пока что технология нуждается в некоторых доработках, но прогноз у нас оптимистичный.
Новую разработку оценили в Институте молекулярной биологии (ИМБ) им. В.А. Энгельгардта РАН.
— Предложенный метод исследований действительно может упростить диагностику и снизить ее стоимость, — считает ведущий научный сотрудник ИМБ РАН Анна Кудрявцева. — Также он может позволить выявлять нарушения, которые пока не определяются стандартными методами, — в частности, заболевания, связанные со сбалансированными перестройками, при которых сегмент хромосомы перемещается в несвойственное для него место.
Сейчас ученые уже приступили к использованию метода для диагностики заболеваний у первых восьми пациентов, имеющих различные генетические нарушения. При получении положительных результатов в следующем году их число планируется довести до 50, после чего будет возможен переход технологии в медицинскую практику. Есть шансы, что это произойдет уже в 2021 году.
