Katram cilvēkam ir tūkstošiem ģenētisku mutāciju, kas noteiktos apstākļos var izraisīt nopietnas slimības, tai skaitā vēzi. Daži no sliktajiem gēniem mantoja no vecākiem, bet citi spontāni radās embrija veidošanās stadijā. Un, ja gēnu sadalījumu gandrīz nav iespējams noteikt, tad tagad ir reāli novērst mutāciju pārnešanu bērniem. RIA Novosti stāsta, kā medicīniskā ģenētika palīdz radīt veselīgu cilvēku paaudzi.
“Manā praksē bija viena liela ģimene no Samāras, kura cieta no iedzimtas motora maņu neiropātijas (HMSN). Šī slimība ir nepatīkama, bet nav letāla. Pirmie simptomi parādās bērnībā, līdz sešdesmit gadu vecumam pacients jau atrodas ratiņkrēslā. Lai identificētu gēnu, kas izraisa slimību, mums vajadzēja apmēram piecpadsmit gadus. Slimības molekulārais cēlonis tika noteikts 2015. gadā. Dažādām šīs ģimenes filiālēm jau ir veiktas sešas pirmsdzemdību diagnostikas. Diemžēl ne visiem ir labvēlīga prognoze. Šajā gadījumā grūtniecība tiek pārtraukta. Bet rezultātā visi šie cilvēki dzemdēja veselīgus mazuļus. Iedomājieties, piecas ģimenes paaudzes cieta no HMSN, un viņu pēcnācējiem vairs nebūs šīs mutācijas,”saka Olga Ščagina, laboratorijas ģenētiķe.
Viņa vada Medicīniskās ģenētiskās izpētes centra (MGSC) molekulārģenētiskās diagnostikas laboratoriju. Tieši šeit, krievu medicīniskās ģenētikas svētumu dēļ, tiek atšifrēti krievu genomi, lai viņu DNS atrastu laika bumbu. Laboratorija aizņem divus Maskavas Valsts zinātniskā centra stāvus un sastāv no vairākām izolētām telpām. Bioloģiskie paraugi, kas ņemti no pacienta (visbiežāk asinis), izies cauri katram no tiem, pirms ārsts zinās, kas slēpjas gēnos.
DNS mākonis
Pirmkārt, laboratorijas darbinieki izdala DNS no šūnu kodola, asinīm pievienojot vielas, kas iznīcina šūnu membrānu. Iegūtā DNS tiek attīrīta no noārdīšanās produktiem, izmantojot izopropil- un etilspirtu.
"Pagaidiet, tagad jūs visu redzēsit," Ščagina pasmaida, maigi šūpojot nelielu mēģeni ar bezkrāsainu spirta šķīdumu.
No vienmērīgām ritmiskām kustībām mēģenes vidū veidojas mazs balts mākonis.
Reklāmas video:
“Tā ir DNS. Tas ir bezkrāsains, taču tieši to mēs uz brīdi varam redzēt,”viņa skaidro.
Mani mēģinājumi nofotografēt spirāli ir neveiksmīgi, mākonis pazūd tikpat ātri, cik izveidojās. Testa mēģeni ar dzidru šķidrumu un tajā esošo skābi nosūta uz centrifūgu, kas bioloģisko molekulu atdalīs no spirtiem.
Spontānas ķīmiskas izmaiņas DNS struktūrā noved pie mutācijām / Depositphotos / rob3000.
Reizini un lasi
Pēc dažām minūtēm laboratorijas darbinieki no centrifūgas izņem mēģenes ar attīrītu DNS un aizved uz citu istabu, kur molekula tiks pavairota, marķēta un nogādāta stāvoklī, kur to var nolasīt sekvencerā - genoma šifrēšanas mašīnā.
“Ja mēs vēlamies lasīt nelielu gēna gabalu, tad mēs veicam Sangera secību. Starp citu, tieši šādā veidā cilvēka DNS secība tika atšifrēta 2003. gadā. Mēs sadalām gēnu mazos fragmentos, pavairot tos, izmantojot polimerāzes ķēdes reakciju, un izpētei iegūstam ļoti lielu kopiju skaitu. Šī metode darbojas, kad saprotam, kur meklēt. Piemēram, ir zināms, ka fenilketonūriju 95 procentos gadījumu izraisa PAH gēna mutācija. Ja jums ir jālasa vairāki gēni vienlaikus vai pat pilnīgs genoms, tad tiek izmantota jaunās paaudzes sekvencēšana,”saka Ščagina.
Vairākas mazas pelēkas ierīces ar iebūvētiem displejiem plašā telpā MGNT pirmajā stāvā ir jaunākās paaudzes sekvences. Tos pārvalda trauslā Olga Mironoviča, Maskavas Valsts zinātniskā centra DNS diagnostikas laboratorijas pētniece.
“Mēs sajaucam reaģentus ar sagatavotiem DNS paraugiem, ievietojam tos sekvencerī un ievietojam tur īpašu mikroshēmu. Reaģenti un DNS tiek pārvietoti uz mikroshēmu, un tas viss tiek fotografēts daudzas, daudzas reizes. Programmatūra pārvērš uzņemtos attēlus datos, kurus var lasīt un interpretēt. Mironovičs uzmanīgi aizver ierīces vāku un iedarbina sekvenci.
“Šī konkrētā DNS tiks atšifrēta divdesmit vienas stundas laikā. Tad bioinformātika interpretēs rezultātus,”viņa piebilst.
Iemācījies lasīt, bet ne vienmēr to saprot
“Exome, tas ir, gēnu, kas atbild par olbaltumvielu kodēšanu, analīze prasa vismaz trīs nedēļas. Tas ir, ja visos posmos viss noritēja labi, un no klīniskās vēstures ir vairāk vai mazāk skaidrs, ko meklēt. Krievijā un visā pasaulē nav daudz speciālistu, kas izprastu atšifrētos gēnus,”skaidro ģenētiķe Oksana Ryžkova, Maskavas Valsts zinātniskā centra Kopīgas lietošanas centra vadītāja.
Tieši no viņas un viņas darbiniekiem nonāk dati no sekvencera pēc tam, kad tas beidz darboties.
“Paskatieties, man datorā ir pacienta klīniskā eksoma atšifrēšanas rezultāti - 6300 gēnu, kuru patogēnie varianti noved pie iedzimtu slimību attīstības. Šīs ir izmaiņas, kas identificētas salīdzinājumā ar atsauces genomu (genoma standarts, ko zinātnieki apkopojuši kā vispārēju ģenētiskā koda paraugu). Kopā 13 129 nomaiņas. Ir ļoti grūti noskaidrot, kura no šīm iespējām ir slimības cēlonis. Tāpēc mēs izveidojamies savienojumu ar starptautiskām datu bāzēm, kurās ir izklāstīti gan patogēnu gēnu varianti, gan saistītās slimības, kā arī varianti, kas aprakstīti kā labdabīgi, kas neizraisa klīniskas izpausmes, un salīdzinām mūsu variantus ar tiem. Pēc "filtrēšanas" posma pēc patogenitātes, rašanās biežuma un daudziem citiem, paliek 15-30 izmaiņas. Tālāk mēs tos analizēsim pēc iespējas detalizētāk,izmantojot papildu datu bāzes un programmas patogenitātes noteikšanai, lasiet rakstus, salīdziniet pacienta simptomus ar literatūrā aprakstītajiem. Tikai pēc tam mēs varam secināt, kurš variants izraisīja slimību,”precizē Ryžkova.
Kā tiek atklātas iedzimtas slimības
Ja nav pietiekami daudz datu par iespējamo vainīgā gēnu, tad ģenētiķi pēc palīdzības vēršas pie ģenētikas zinātniekiem. Pētnieku grupa no Maskavas Valsts zinātniskā centra Funkcionālās genomikas laboratorijas, modelējot dažādus dzīvo organismu mutāciju variantus, pierāda vai atspēko hipotēzes par gēniem, kas ir atbildīgi par noteiktām slimībām.
Šādu pētījumu laikā zinātnieki atklāj jaunas ģenētiskās attiecības.
“Katru gadu mēs aprakstam apmēram duci jaunu gēnu, kas ir atbildīgi par iedzimtām slimībām. Pavisam nesen tika atklāts, ka gēna KIAA1019 mutācija izraisa augļa attīstības traucējumus, kas nav savienojami ar dzīvību. Pāris, kura trīs grūtniecības sākumposmā tika pārtrauktas, ieradās MGNC. Mēs sekvencējām augļa DNS un pilnīgi neizpētītā KIAA1019 gēnā atradām jaunas mutācijas. Veicot eksperimentus ar šūnu līnijām, viņi pierādīja, ka vecāku atrastās mutācijas noved pie pilnīga KIAA1019 gēna sabrukšanas, kas auglim izraisa vairākas malformācijas. Un, kad mutācija ir zināma, ar to var manipulēt. Nākamajā grūtniecības laikā ārsti veica agrīnu pirmsdzemdību diagnozi, un auglis izrādījās tikai viena gēna mutācijas nesējs. Tas nozīmē, ka šajā ģimenē piedzims pilnīgi vesels bērns. Ja mutācija nākusi no abiem vecākiemgrūtniecība būtu izbeigta,”saka funkcionālās genomikas laboratorijas vadītājs Mihails Skoblovs.
Skoblovs ir pārliecināts, ka medicīniskās ģenētikas nākotne ir tieši šādā iedzimtu ģenētisko slimību profilaksē. Paši pacienti ievēro līdzīgus uzskatus. Pēc Viskai slimojošo biedru slimību visas krieviskās biedrības priekšsēdētājas Irinas Myasnikova teiktā, ģimenēm ar ģenētiskām problēmām vajadzētu būt iespējai veikt bezmaksas pirmsdzemdību un pirmsdzemdību diagnostiku.
“Šādas diagnostikas un terapijas izmaksas pacientiem ar iedzimtām slimībām nav salīdzināmas. Tas ir izdevīgi visiem: gan valstij, jo nav nepieciešams tērēt resursus terapijai, gan ģimenēm, jo viņiem būs veseli bērni,”secina Myasnikova.
Alfiya Enikeeva
