Молекулярная диагностика генетических заболеваний: особенности и методы исследования

Генетический анализ крови – звучит дорого, сложно и долго. Но на самом деле, это уже стандартный метод диагностики в лабораториях. Генетические тесты теперь назначаются для оценки индивидуальной реакции на лекарства, для проверки наследственных заболеваний, установления родства и даже для профилактических целей.

С расшифровкой генома человека в ХХ веке, мы стали понимать, как наш личный “код” влияет на жизнь. Несмотря на споры в научной сфере, мы можем оценить полезность долгосрочных исследований: теперь доступна молекулярно-генетическая диагностика.

В данной статье мы расскажем, как проводится генетический анализ крови и для чего это нужно.

Молекулярно-генетическая диагностика – это относительно новый метод обследования организма, который позволяет определить различные вирусы и инфекции, а также точно выявить мутации генов, которые могут вызывать патологии и оценить риски возникновения различных наследственных и других заболеваний. Более того, это лишь часть возможностей, которые предоставляют возможность изучения ДНК.

Главным достоинством молекулярно-генетической диагностики является минимальный уровень медицинского вмешательства, поскольку проведение исследования проводится in vitro. Этот метод успешно применяется для диагностики заболеваний, переносимых эмбрионами, а также у основных и тяжело больных пациентов. Кровь из вены является самым распространенным материалом для исследования, но возможно выделение ДНК/РНК из других жидкостей и тканей: слюны, соскоба слизистой рта, выделений из половых органов, околоплодной жидкости, волос, ногтей и т.д.

Молекулярная диагностика является значительным шагом в направлении персонализированной медицины, которая позволяет учитывать все особенности конкретного пациента при обследовании и терапии.

Методы молекулярной диагностики находят применение в различных областях медицины. Рассмотрим некоторые из задач и сфер, где используется молекулярная диагностика:

1. Обнаружение патологий. Молекулярная диагностика применяется в случаях, когда обычные методы не позволяют определить наличие инфекционного или вирусного заболевания. Она может обнаружить заболевание на ранней стадии, когда нет внешних симптомов.
2. Исследование аллергических реакций. Молекулярная диагностика используется для определения аллергии. Она более точна и безопасна для пациента, так как не требует прямого контакта с аллергеном.
3. Оценка рисков развития наследственных заболеваний. Молекулярная диагностика помогает выявить опасность для взрослых и детей подвергнуться различным патологиям. Некоторые болезни вызваны мутацией гена, а некоторые — генетическими особенностями. Информация о наличии генетической предрасположенности позволяет оценить риски передачи наследственных заболеваний от родителей к ребенку и профилактику болезней с помощью изменения образа жизни.
4. Перинатальная медицина. Молекулярная диагностика может определить состояние здоровья и генетические предрасположенности эмбрионов. Анализ ДНК еще не родившегося ребенка позволяет распознать синдромы Дауна, Эдвардса, Патау, Тернера, Клайнфельтера. Также молекулярная диагностика применяется в области вспомогательных репродуктивных технологий.
5. Фармакогенетика. Молекулярная диагностика позволяет определить эффективность препаратов при лечении тяжелых заболеваний, например, онкологических.
6. Спортивная медицина. Молекулярная диагностика может помочь выявить спортивные перспективы ребенка и определить, какой вид занятий максимально пользуется здоровью.

Медики с большим интересом относятся к возможностям молекулярной диагностики. Применение персонализированной терапии, учитывающей генетические особенности каждого пациента, позволит избежать побочных эффектов лекарств и снизить затраты на лечение. В США проблема побочных воздействий лекарств входит в пятерку самых распространенных причин госпитализации и смерти.

Генетические исследования обычно проводятся, когда пациент стремится получить информацию о своем здоровье и состоянии организма. Приведем несколько конкретных ситуаций, в которых рекомендуется обращаться к генетическим исследованиям:

• Для установления точного диагноза. Нередко бывает, что пациентам неправильно определяют аллергены или появляется задержка в диагностировании вирусных заболеваний, что может затруднить эффективное лечение. В таких случаях результаты генетического анализа могут быть полезны.
• Для профилактики возможных патологий. Если человек знает о своем повышенном риске заболевания раком или сердечно-сосудистыми заболеваниями, то проведение генетических исследований может помочь ему предпринять соответствующие меры по профилактике таких заболеваний и отказаться от вредных привычек.
• Для повышения эффективности лечения. Например, онкологические заболевания имеют множество вариантов терапии. Если правильно определить, какой из методов будет наиболее эффективным, можно сэкономить время, а иногда — и спасти жизнь пациента.

Кроме того, существует ряд генетических исследований, связанных с планированием и рождением ребенка. Чаще всего родители обращаются к этим исследованиям по следующим причинам:

• Для изучения генетической совместимости родителей, оценки рисков возможных наследственных заболеваний у будущего ребенка.
• Для обнаружения возможных патологий плода в ранних стадиях беременности.
• Для диагностики возможных заболеваний и аллергических реакций ребенка после рождения.
• Для определения того, какие виды спорта, питания и образа жизни наиболее подходят ребенку.
• Для установления отцовства или материнства.

Этапы молекулярно-генетического исследования

При выборе метода молекулярно-генетического исследования необходимо выполнить следующие этапы:

1. Взять биоматериал. Кровь пациента чаще всего используется для исследования. Полученный материал маркируется и отправляется в лабораторию.
2. Выделить ДНК/РНК.
3. Провести исследования в соответствии с выбранным методом.
4. Изучить и интерпретировать результаты.
5. Выдать заключение.

Современные методы молекулярно-генетической диагностики позволяют более точно определять наличие генетических заболеваний у человека. Эти методы используются для обнаружения наследственных мутаций или изменений в генах, которые могут привести к различным болезням.

Одним из основных методов является полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая позволяет увеличить количество ДНК в образце до уровня, достаточного для детектирования наследственных мутаций.

Еще один метод - секвенирование ДНК, позволяющее выявить конкретные изменения в генах, связанных с разными наследственными патологиями. Современные методы секвенирования имеют высокую точность и позволяют обнаружить мутации в отдельных генах или даже во всей последовательности генома.

Также используются методы флуоресцентной гибридизации (ФГ), которые основываются на значительном различии между нормальной и измененной ДНК. Этот метод является очень чувствительным и может использоваться, чтобы обнаруживать очень редкие изменения в геноме.

Существуют также более новые методы молекулярно-генетической диагностики, такие как метод генной патологии и генной терапии, которые могут решить ряд наследственных заболеваний на генетическом уровне.

Методы молекулярной цитогенетики

Метод молекулярной цитогенетики используется для выявления наследственных заболеваний, врожденных пороков развития и психических отклонений. Основой метода является анализ хромосом с использованием специальных микроматриц, нанесенных на ДНК-чипы. Для проведения такого анализа из образца крови извлекают лимфоциты и помещают их в питательную среду на 48-72 часа. После этого проводится изучение хромосом.

Цитогенетический анализ применяется в основном для выявления причин бесплодия, невынашивания беременности, а также для уточнения диагноза у детей с подозрением на врожденные заболевания. Хотя метод специфичен, то есть может обнаружить только небольшое количество патологий, он практически не дает ошибок. Требуется отметить, что проведение цитогенетического анализа достаточно трудоемко и длительно, так как результат можно получить только через 20-30 дней после сдачи образца.

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) был изобретен в 1983 году и по-прежнему является наиболее распространенным и фундаментальным способом в молекулярной диагностике. Он отличается высочайшей точностью, чувствительностью и скоростью проведения исследования. ДНК/РНК молекулярной диагностики методом ПЦР позволяет выявлять множество патологий, таких как ВИЧ, вирусные гепатиты, половые инфекции, туберкулез, боррелиоз, энцефалит и прочие.

Для проведения анализа выбирают участок ДНК и многократно увеличивают его количество в лаборатории с помощью специальных веществ. Большой перечень биоматериалов подходит для диагностики: кровь, слюна, моча, выделения из половых органов, плевральная и спинномозговая жидкость, ткани плаценты и т.д.

Флуоресцентная гибридизация (FISH) – это специфический молекулярный метод исследования, фокусирующийся на уникальных нуклеотидных соединениях отдельно взятой хромосомы или ее сегментах. Для этого используются меченые флуоресцентными маркерами короткие ДНК-последовательности, которые выступают в качестве зондов и позволяют обнаружить атипичные гены. Исследовать можно кровь, костный мозг, плаценту, ткани эмбриона, биопсии и другие биоматериалы. Однако, образец необходимо доставить в лабораторию как можно быстрее после его изъятия.

В основном FISH-метод используется в онкологии (например, для отслеживания остаточных злокачественных клеток после химиотерапии) а также в пренатальной диагностике (для выявления риска развития у плода врожденных пороков), гематологии. Метод FISH, с точностью около 0,5%, является чрезвычайно чувствительным в обнаружении поврежденных фрагментов ДНК. Результаты исследования получают в течение 72-х часов.

Стоит отметить, что FISH-метод, более специфичен, чем микроматричный цитогенетический анализ, и может использоваться только с целью подтверждения или опровержения предполагаемого диагноза.

Метод микрочипирования основан на использовании зондов, помеченных флуоресцентными последовательностями ДНК, которые извлекаются из биоматериала пациента. Эти зонды затем сравниваются с образцами, размещенными на микрочипе, который представляет собой стеклянную, пластиковую или гелевую базу, способную вместить тысячи микротестов, длиной от 25 до 1000 нуклеотидов. ДНК-микрочип может использоваться для анализа любого биоматериала, из которого можно извлечь образец ДНК/РНК.

Этот метод применяется в медицине, в том числе в онкологии и кардиологии для изучения генетической предрасположенности и оценки состояния организма. Он точен и чувствителен, результаты исследования готовы через 4–6 дней после забора материала.

Однако, в России микрочипирование применяют редко, что является его основным недостатком. В западных странах исследования ДНК/РНК уже распространены повсеместно, но в России эту услугу предлагают не все клиники.

Важно отметить, что молекулярная диагностика является неинвазивным и точным методом обследования организма, который нашел применение в разных областях медицины. Однако, информация, связанная со здоровьем и медициной, представлена только для ознакомительных целей и не должна стать поводом для самодиагностики или самолечения.

Фото: freepik.com