Každý človek má tisíce genetických mutácií, ktoré môžu za určitých podmienok spôsobiť vážne ochorenia vrátane rakoviny. Niektoré zlé gény zdedili od svojich rodičov, zatiaľ čo iné vznikali spontánne v štádiu tvorby embryí. A ak je členenie génov takmer nemožné opraviť, je teraz skutočné zabrániť prenosu mutácií na deti. RIA Novosti hovorí, ako lekárska genetika pomáha vytvárať generáciu zdravých ľudí.
„V mojej praxi bola jedna veľká rodina zo Samary, ktorá mala dedičnú motoricko-senzorickú neuropatiu (HMSN). Toto ochorenie je nepríjemné, ale nie smrteľné. Prvé príznaky sa objavujú v detstve: už v 60 rokoch je pacient na invalidnom vozíku. Trvalo nám asi pätnásť rokov, kým sme identifikovali gén, ktorý spôsobuje túto chorobu. Molekulárna príčina choroby bola identifikovaná v roku 2015. Šesť včasných prenatálnych diagnostík už bolo vykonaných pre rôzne odvetvia tejto rodiny. Bohužiaľ, nie každý má priaznivú prognózu. V takom prípade je tehotenstvo ukončené. V dôsledku toho sa všetci títo ľudia narodili zdravým deťom. Predstavte si, že päť generácií rodiny trpelo HMSN a ich potomci už nebudú mať túto mutáciu, “hovorí Olga Shchagina, laboratórna genetička.
Vedie laboratórium molekulárnej genetickej diagnostiky v Centre lekárskeho genetického výskumu (MGSC). Tu je v posvätnej svätyni ruskej lekárskej genetiky dekódované genómy Rusov, aby našli v ich DNA časovú bombu. Laboratórium zaberá dve poschodia Moskovského štátneho vedeckého centra a pozostáva z niekoľkých izolovaných miestností. Biologické vzorky odobraté pacientovi (najčastejšie krv) prejdú každou z nich skôr, ako lekár vie, čo sa v génoch skrýva.
DNA cloud
Najprv laboratórni pracovníci izolujú DNA od jadra buniek a do krvi pridávajú látky, ktoré ničia bunkovú membránu. Výsledná DNA sa čistí z degradačných produktov pomocou izopropylalkoholu a etylalkoholu.
„Počkajte, teraz uvidíte všetko,“usmieva sa Shchagina a jemne kývne malou skúmavkou s bezfarebným alkoholovým roztokom.
Z hladkých rytmických pohybov v strede skúmavky sa vytvára malý biely oblak.
Propagačné video:
„Toto je DNA. Je bezfarebný, ale takto ho môžeme na chvíľu vidieť, “vysvetľuje.
Moje pokusy o fotografovanie špirály sú neúspešné, oblak zmizne tak rýchlo, ako sa vytvoril. Skúmavka s čírou tekutinou a kyselinou v nej obsiahnutou sa odošle do odstredivky, ktorá oddeľuje biologickú molekulu od alkoholov.
Spontánne chemické zmeny v štruktúre DNA vedú k mutáciám / Depositphotos / rob3000.
Násobte a čítajte
O niekoľko minút neskôr laboratórni pracovníci vyberú z odstredivky skúmavky s vyčistenou DNA a odvedú ich do inej miestnosti, kde sa molekula rozmnoží, označí a uvedie do stavu, v ktorom sa dá prečítať v sekvenceri - šifrovom stroji genómu.
"Ak chceme prečítať malý kúsok génu, potom urobíme sekvenciu Sangerov." Mimochodom, v roku 2003 sa sekvencia ľudskej DNA najskôr dešifrovala. Gén rozdelíme na malé fragmenty, množíme pomocou polymerázovej reťazovej reakcie a získame veľké množstvo kópií na výskum. Táto metóda funguje, keď vieme, kde hľadať. Napríklad je známe, že fenylketonúria je spôsobená v 95 percentách prípadov mutáciou v géne PAH. Ak potrebujete čítať niekoľko génov naraz alebo dokonca celý genóm, potom sa použije sekvenovanie novej generácie, “hovorí Shchagina.
Niekoľko malých sivých zariadení so vstavanými displejmi v priestrannej miestnosti v prvom poschodí MGNT je radičmi najnovšej generácie. Spravuje ich krehká Olga Mironovič, výskumníčka v diagnostickom laboratóriu DNA Moskovského štátneho vedeckého centra.
„Zmiešame reagencie s pripravenými vzorkami DNA, vložíme ich do sekvenátora a vložíme tam špeciálny čip. Činidlá a DNA sa prenášajú na čip a to všetko sa fotografuje mnohokrát. Softvér transformuje zachytené obrázky na údaje, ktoré je možné čítať a interpretovať. ““Mironovich opatrne uzavrie veko zariadenia a spustí sekvencer.
„Táto konkrétna DNA bude dešifrovaná za dvadsaťjeden hodín. Bioinformatika potom výsledky interpretuje, “dodáva.
Naučili sa čítať, ale nie vždy tomu rozumeli
„Analýza exómu, to znamená génov zodpovedných za kódovanie proteínov, trvá najmenej tri týždne. To je, ak všetko prebehlo dobre vo všetkých fázach a z klinickej histórie je viac či menej jasné, čo treba hľadať. V Rusku a na celom svete nie je veľa odborníkov, ktorí dokážu porozumieť dekódovaným génom, “vysvetľuje genetička Oksana Ryzhkova, vedúca Centra zdieľaného využívania Moskovského štátneho vedeckého centra.
Po dokončení práce sa údaje zo sekvenceru dostanú k nej a jej zamestnancom.
„Pozri, mám na počítači výsledky dekódovania klinického exómu pacienta - 6300 génov, ktorých patogénne varianty vedú k rozvoju dedičných chorôb. Toto sú zmeny identifikované v porovnaní s referenčným genómom (genómový štandard zostavený vedcami ako spoločný reprezentatívny príklad genetického kódu). Celkom 13 129 náhrad. Je veľmi ťažké zistiť, ktorá z týchto možností je príčinou choroby. Preto sa pripájame k medzinárodným databázam, v ktorých sú usporiadané tak patogénne varianty génov, ako aj s nimi spojené choroby, a varianty opísané ako benígne, ktoré nevedú k klinickým prejavom, a porovnávame s nimi naše varianty. Po štádiu „filtrácie“podľa patogenity, frekvencie výskytu a mnohých ďalších zostáva 15-30 zmien. Ďalej ich budeme analyzovať čo najpodrobnejšie,pomocou ďalších databáz a programov na určenie patogenity, prečítajte si články, porovnajte príznaky pacienta s príznakmi opísanými v literatúre. Až potom môžeme dospieť k záveru, ktorý variant spôsobil ochorenie, “objasňuje Ryzhková.
Ako sa objavujú dedičné choroby
Ak nie je dostatok údajov o údajnom vinníkovi, genetici sa o pomoc obracajú na genetických vedcov. Tím vedcov z Laboratória funkčných genómov Moskovského štátneho vedeckého centra, simulujúci rôzne varianty mutácií v živých organizmoch, dokazuje alebo vyvracia hypotézy týkajúce sa génov zodpovedných za určité choroby.
Počas tohto výskumu vedci objavujú nové genetické vzťahy.
„Každý rok popisujeme asi tucet nových génov, ktoré sú zodpovedné za dedičné choroby. Nedávno sa zistilo, že mutácia v géne KIAA1019 spôsobuje vývojové poruchy plodu, ktoré nie sú kompatibilné so životom. Pár, ktorého tri tehotenstva boli ukončené v počiatočných štádiách, prišiel na MGNC. Sekvenovali sme fetálnu DNA a našli sme nové mutácie v úplne nepreskúmanom géne KIAA1019. Experimenty na bunkových líniách dokázali, že mutácie nájdené u rodičov vedú k úplnému rozpadu génu KIAA1019, ktorý spôsobuje viacnásobné malformácie plodu. A keď je známa mutácia, môže sa s ňou manipulovať. V nasledujúcom tehotenstve lekári vykonali včasnú prenatálnu diagnostiku, plod sa ukázal ako nosič mutácie iba v jednom géne. To znamená, že v tejto rodine sa narodí úplne zdravé dieťa. Ak mutácia prišla od oboch rodičovtehotenstvo by sa skončilo, “hovorí Mikhail Skoblov, vedúci funkčného laboratória genomiky.
Skoblov je presvedčený, že budúcnosť lekárskej genetiky je práve v prevencii dedičných genetických chorôb. Samotní pacienti sa držia podobných názorov. Podľa Iriny Myasnikovej, predsedníčky All-Russian Society of Disphan Diseases, by rodiny s genetickými problémami mali mať možnosť vykonávať bezplatnú predgestačnú a prenatálnu diagnostiku.
„Náklady na takúto diagnostiku a náklady na liečbu pacientov s dedičnými chorobami sú neporovnateľné. Je to prospešné pre všetkých: štát, pretože nie je potrebné míňať prostriedky na terapiu a rodiny, pretože budú mať zdravé deti, “uzatvára Myasniková.
Alfiya Enikeeva