Každý člověk má tisíce genetických mutací, které mohou za určitých podmínek způsobit vážné choroby, včetně rakoviny. Některé špatné geny zděděly od svých rodičů, zatímco jiné vznikly spontánně ve stadiu tvorby embryí. A pokud je rozklad genu téměř nemožný opravit, je nyní reálné zabránit přenosu mutací na děti. RIA Novosti říká, jak lékařská genetika pomáhá vytvářet generaci zdravých lidí.
"V mé praxi byla jedna velká rodina ze Samary, která trpěla dědičnou motoricko-senzorickou neuropatií (HMSN)." Toto onemocnění je nepříjemné, ale není fatální. První příznaky se objevují v dětství, ve věku šedesáti je pacient již na invalidním vozíku. Trvalo nám asi patnáct let, než jsme identifikovali gen, který způsobuje nemoc. Molekulární příčina onemocnění byla identifikována v roce 2015. Šest časných prenatálních diagnostik již bylo provedeno pro různé obory této rodiny. Bohužel ne každý má příznivou prognózu. V tomto případě je těhotenství ukončeno. V důsledku toho všichni tito lidé porodili zdravé děti. Představte si, že pět generací rodiny trpělo HMSN a jejich potomci už nebudou mít tuto mutaci, “říká Olga Shchagina, laboratorní genetička.
Vede laboratoř molekulárně genetické diagnostiky ve Středisku lékařského genetického výzkumu (MGSC). Právě zde, ve svatosti svátků ruské lékařské genetiky, jsou genomy Rusů dekódovány, aby v jejich DNA našli časovanou bombu. Laboratoř zabírá dvě patra Moskevského státního vědeckého centra a skládá se z několika izolovaných místností. Biologické vzorky odebrané pacientovi (nejčastěji krev) projdou každou z nich dříve, než lékař ví, co se skrývá v genech.
DNA cloud
Nejprve laboratorní pracovníci izolují DNA od jádra buněk a přidávají látky, které ničí buněčnou membránu do krve. Výsledná DNA se čistí z produktů degradace za použití isopropylalkoholu a ethylalkoholu.
„Počkej, teď uvidíš všechno,“usmívá se Shchagina a jemně houpá malou zkumavku bezbarvým alkoholovým roztokem.
Z hladkých rytmických pohybů ve středu zkumavky se vytvoří malý bílý oblak.
Propagační video:
"Tohle je DNA." Je to bezbarvé, ale takto to můžeme chvíli vidět, “vysvětluje.
Moje pokusy vyfotografovat spirálu jsou neúspěšné, mrak mizí tak rychle, jak se vytvořil. Zkumavka s čirou kapalinou a kyselinou v ní obsažené se odešle do odstředivky, která oddělí biologickou molekulu od alkoholů.
Spontánní chemické změny ve struktuře DNA vedou k mutacím / Depositphotos / rob3000.
Znásobit a číst
O několik minut později vytáhnou laboratorní pracovníci z odstředivky zkumavky s čištěnou DNA a odnesou je do jiné místnosti, kde se molekula rozmnoží, označí a přivede do stavu, kde ji lze přečíst v sekvenceru - šifrovacím stroji genomu.
"Pokud chceme číst malý kousek genu, pak provedeme Sangerovo sekvenování." Mimochodem, v roce 2003 byla sekvence lidské DNA nejprve dešifrována. Rozdělíme gen na malé fragmenty, propagujeme je pomocí polymerázové řetězové reakce a získáme velké množství kopií pro výzkum. Tato metoda funguje, když chápeme, kde hledat. Například je známo, že fenylketonurie je způsobena mutací v genu PAH v 95 procentech případů. Pokud potřebujete číst několik genů najednou nebo dokonce celý genom, použije se sekvenování nové generace, “říká Shchagina.
Několik malých šedých zařízení s vestavěnými displeji v prostorné místnosti v prvním patře MGNT je sekvencerem nejnovější generace. Řídí je křehká Olga Mironovič, výzkumná pracovnice v DNA diagnostické laboratoři Moskevského státního vědeckého centra.
"Smícháme reagencie s připravenými vzorky DNA, vložíme je do sekvenceru a vložíme tam speciální čip." Činidla a DNA jsou přenášeny na čip a to vše je mnohokrát fotografováno. Software transformuje zachycené obrázky na data, která lze číst a interpretovat. “Mironovich opatrně uzavře víko zařízení a spustí sekvencer.
"Tato konkrétní DNA bude dešifrována za dvacet jedna hodin." Bioinformatika pak výsledky interpretuje, “dodává.
Naučil se číst, ale ne vždy tomu rozuměl
„Analýza exomu, tj. Genů zodpovědných za kódování proteinů, trvá nejméně tři týdny. To je, pokud všechno šlo dobře ve všech stádiích a z klinické historie je víceméně jasné, co hledat. V Rusku a na celém světě není mnoho odborníků, kteří jsou schopni dekódovaným genům porozumět, “vysvětluje genetička Oksana Ryzhkova, vedoucí Centra pro sdílené použití Moskevského státního vědeckého centra.
Data z řadiče se dostanou po dokončení práce na ni a její zaměstnance.
"Podívej, mám na svém počítači výsledky dekódování klinického exomu pacienta - 6300 genů, patogenních variant, které vedou k vývoji dědičných chorob." Jedná se o změny identifikované ve srovnání s referenčním genomem (standard genomu sestavený vědci jako běžný reprezentativní příklad genetického kódu). Celkem 13 129 náhrad. Je velmi obtížné zjistit, která z těchto možností je příčinou onemocnění. Proto se připojujeme k mezinárodním databázím, kde jsou rozloženy jak patogenní varianty genů a nemocí s nimi asociované, tak varianty popisované jako nezhoubné, které nevedou ke klinickým projevům, a porovnáváme s nimi naše varianty. Po stadiu „filtrace“podle patogenity, četnosti výskytu a mnoha dalších zůstává 15–30 změn. Dále je budeme analyzovat co nejpodrobněji,pomocí dalších databází a programů pro stanovení patogenity, přečtení článků, porovnání příznaků pacienta s příznaky popsanými v literatuře. Teprve poté můžeme dojít k závěru, která varianta způsobila nemoc, “objasňuje Ryzhková.
Jak se objevují dědičné choroby
Pokud není dostatek údajů o údajném viníku, pak se genetici obrátí na genetické vědce o pomoc. Tým vědců z Laboratoře funkční genomiky Moskevského státního vědeckého centra, simulující různé varianty mutací v živých organismech, prokazuje nebo vyvrací hypotézy týkající se genů zodpovědných za určité nemoci.
Během takového výzkumu vědci objevují nové genetické vztahy.
"Každý rok popisujeme asi tucet nových genů, které jsou zodpovědné za dědičné choroby." Nedávno bylo objeveno, že mutace v genu KIAA1019 způsobuje vývojové poruchy plodu, které jsou neslučitelné se životem. K MGNC přišel pár, jehož tři těhotenství byla ukončena v raných stádiích. Sekvenovali jsme fetální DNA a našli jsme nové mutace ve zcela neprobádaném genu KIAA1019. Experimenty na buněčných liniích prokázaly, že mutace nalezené u rodičů vedou k úplnému štěpení genu KIAA1019, což způsobuje mnohočetné malformace plodu. A když je mutace známa, lze s ní manipulovat. V příštím těhotenství lékaři prováděli časnou prenatální diagnostiku, plod se ukázal jako nosič mutace pouze v jednom genu. To znamená, že v této rodině se narodí úplně zdravé dítě. Pokud mutace přišla od obou rodičůtěhotenství by bylo ukončeno, “říká Mikhail Skoblov, vedoucí funkční laboratoře genomiky.
Skoblov věří, že budoucnost lékařské genetiky je právě v takové prevenci dědičných genetických chorob. Samotní pacienti dodržují podobné názory. Podle Iriny Myasnikové, předsedkyně All-Russian Society of Disphan Disease, by rodiny s genetickými problémy měly být schopny provádět bezplatnou předgestační a prenatální diagnostiku.
„Náklady na takovou diagnostiku a náklady na léčbu u pacientů s dědičnými chorobami jsou nesrovnatelné. To je výhodné pro všechny: stát, protože není potřeba utrácet prostředky na terapii, a rodiny, protože budou mít zdravé děti, “uzavírá Myasniková.
Alfiya Enikeeva