Всеки човек има хиляди генетични мутации, които при определени условия могат да причинят сериозни заболявания, включително рак. Някои от лошите гени са наследени от родителите си, докато други са възникнали спонтанно на етапа на образуване на ембриони. И ако разграждането на гените е почти невъзможно да се поправи, то сега е реално да се предотврати предаването на мутации на деца. РИА Новости разказва как медицинската генетика помага за създаването на поколение здрави хора.
„В моята практика имаше едно голямо семейство от Самара, което страдаше от наследствена моторно-сензорна невропатия (HMSN). Това заболяване е неприятно, но не и фатално. Първите симптоми се появяват в детството; до шестдесетгодишна възраст пациентът вече е в инвалидна количка. Отне ни около петнадесет години, за да идентифицираме гена, който причинява болестта. Молекулната причина за заболяването бе установена през 2015 г. Вече са проведени шест ранни пренатални диагностики за различни клонове на това семейство. За съжаление не всеки има благоприятна прогноза. В този случай бременността се прекратява. В резултат на това всички тези хора са родили здрави бебета. Представете си, пет поколения от семейството страдат от HMSN и техните потомци вече няма да имат тази мутация “, казва Олга Щагина, лабораторен генетик.
Тя ръководи лабораторията за молекулярно-генетична диагностика в Медицинския генетичен изследователски център (MGSC). Именно тук, в храма на светите руски медицински генетики, геномите на руснаците се декодират, за да намерят бомба със закъснител в ДНК. Лабораторията заема два етажа на Московския държавен научен център и се състои от няколко изолирани помещения. Биологичните проби, взети от пациент (най-често кръв), ще преминат през всеки от тях, преди лекарят да разбере какво е скрито в гените.
ДНК облак
Първо, лабораторните работници изолират ДНК от ядрото на клетките, добавяйки вещества, които разрушават клетъчната мембрана в кръвта. Получената ДНК се пречиства от продукти на разграждане, като се използва изопропил и етилов алкохол.
„Чакайте, сега ще видите всичко“, усмихва се Шчагина и нежно разклаща малка епруветка с безцветен алкохолен разтвор.
От плавни ритмични движения в средата на епруветката се образува малък бял облак.
Промоционално видео:
„Това е ДНК. Безцветен е, но така можем да го видим за момент “, обяснява тя.
Опитите ми да снимам спиралата са неуспешни, облакът изчезва толкова бързо, колкото се е образувал. Епруветка с бистра течност и съдържащата се в нея киселина се изпраща до центрофуга, която ще отдели биологичната молекула от алкохолите.
Спонтанните химични промени в структурата на ДНК водят до мутации / Depositphotos / rob3000.
Умножете и четете
Няколко минути по-късно лабораторните работници изваждат епруветки с пречистена ДНК от центрофугата и ги отвеждат в друго помещение, където молекулата ще бъде умножена, маркирана и доведена до състояние, в което тя може да бъде прочетена в секвенсор - шифрова машина на генома.
„Ако искаме да прочетем малко парче от ген, тогава правим Сангер секвениране. Между другото, именно по този начин през 2003 г. последователността на човешката ДНК за първи път беше дешифрирана. Разбиваме ген на малки фрагменти, размножаваме ги с помощта на верижна реакция с полимераза и получаваме много голям брой копия за изследване. Този метод работи, когато разберем къде да търсим. Например, известно е, че фенилкетонурията се причинява в 95 на сто от мутация в гена на PAH. Ако трябва да прочетете няколко гена наведнъж или дори пълен геном, тогава се използва секвенция от ново поколение “, казва Щчагина.
Няколко малки сиви устройства с вградени дисплеи в просторна стая на първия етаж на MGNT са последни поколения секвенъри. Те се управляват от крехката Олга Миронович, изследовател в лабораторията за ДНК диагностика на Московския държавен научен център.
„Смесваме реагенти с подготвени ДНК проби, вмъкваме ги в секвенсора и поставяме специален чип там. Реагентите и ДНК се прехвърлят в чипа и всичко това се снима много, много пъти. Софтуерът преобразува заснетите изображения в данни, които могат да бъдат прочетени и интерпретирани. Миронович внимателно затваря капака на устройството и стартира секвенсора.
„Тази конкретна ДНК ще бъде дешифрирана след двадесет и един часа. Тогава биоинформатиката ще интерпретира резултатите “, добавя тя.
Научих се да чете, но не винаги разбира
„Анализът на екзома, тоест гените, отговорни за кодирането на протеини, отнема най-малко три седмици. Това е, ако на всички етапи всичко вървеше добре и от клиничната история е повече или по-малко ясно какво да търсите. В Русия и в целия свят няма толкова много специалисти, които са в състояние да разберат декодираните гени “, обяснява генетикът Оксана Рижкова, ръководител на Центъра за споделена употреба на Московския държавен научен център.
Именно на нея и на служителите й се получават данните от секвенсора, след като приключи с работата.
„Вижте, имам на компютъра си резултатите от декодиране на клиничния екземпляр на пациента - 6300 гена, патогенните варианти на които водят до развитие на наследствени заболявания. Това са промените, идентифицирани в сравнение с референтния геном (стандартът на генома, съставен от учените като общ представителен пример на генетичния код). Общо 13.129 замени. Много е трудно да разберете коя от тези опции е причината за заболяването. Следователно ние се свързваме с международни бази данни, където са изложени както патогенни варианти на гени, така и асоциирани заболявания, както и варианти, описани като доброкачествени, не водещи до клинични прояви, и сравняваме нашите варианти с тях. След етапа на "филтриране" по патогенност, честота на възникване и много други, остават 15-30 промени. По-нататък ще ги анализираме възможно най-подробно,използвайки допълнителни бази данни и програми за определяне на патогенност, прочетете статии, сравнете симптомите на пациента с тези, описани в литературата. Само след това можем да заключим кой вариант е причинил заболяването “, пояснява Рижкова.
Как се откриват наследствени заболявания
Ако няма достатъчно данни за предполагаемия виновник ген, тогава генетиците се обръщат към генетичните учени за помощ. Екип от изследователи от Лабораторията на функционалната геномия на Московския държавен научен център, симулиращи различни варианти на мутации в живи организми, доказват или опровергават хипотези относно гените, отговорни за определени заболявания.
По време на подобни изследвания учените откриват нови генетични връзки.
„Всяка година описваме около дузина нови гени, отговорни за наследствените заболявания. Съвсем наскоро беше открито, че мутация в гена KIAA1019 причинява нарушения в развитието на плода, които са несъвместими с живота. Двойка, чиито три бременности бяха прекратени в ранните етапи, дойде в MGNC. Секвенирахме феталната ДНК и открихме нови мутации в напълно неизследвания KIAA1019 ген. Чрез експерименти върху клетъчни линии те доказаха, че мутациите, открити при родителите, водят до пълно разпадане на гена KIAA1019, което причинява множество малформации в плода. И когато мутация е известна, тя може да бъде манипулирана. При следващата бременност лекарите извършиха ранна пренатална диагноза, плодът се оказа носител на мутация само в един ген. Това означава, че в това семейство ще се роди напълно здраво дете. Ако мутацията дойде от двамата родителибременността щеше да бъде прекратена “, казва Михаил Скоблов, ръководител на лабораторията за функционална геномия.
Скоблов е уверен, че бъдещето на медицинската генетика е именно в такава превенция на наследствени генетични заболявания. Самите пациенти се придържат към подобни гледни точки. Според Ирина Мясникова, председател на Общоруското общество на сираците, семействата с генетични проблеми трябва да могат да провеждат безплатна предгестационна и пренатална диагностика.
„Цената на такава диагностика и цената на терапията за пациенти с наследствени заболявания не са сравними. Това е от полза за всички: и за държавата, защото няма нужда да харчат ресурси за терапия, и семействата, защото те ще имат здрави деца “, заключава Мясникова.
Алфия Еникеева
