Fiecare persoană are mii de mutații genetice care, în anumite condiții, pot provoca boli grave, inclusiv cancer. Unele dintre genele rele au moștenit de la părinții lor, în timp ce altele au apărut spontan în stadiul formării embrionilor. Și dacă o descompunere a genelor este aproape imposibil de remediat, atunci acum este reală prevenirea transmiterii mutațiilor la copii. RIA Novosti spune cum genetica medicală ajută la crearea unei generații de oameni sănătoși.
„În practica mea, a existat o familie numeroasă din Samara care suferea de neuropatie motorie senzorială ereditară (HMSN). Această boală este neplăcută, dar nu fatală. Primele simptome apar în copilărie, la vârsta de șaizeci, pacientul se află deja într-un scaun cu rotile. Ne-a luat aproximativ cincisprezece ani să identificăm gena care cauzează boala. Cauza moleculară a bolii a fost identificată în 2015. Șase diagnostice prenatale timpurii au fost deja efectuate pentru diferite ramuri ale acestei familii. Din păcate, nu toată lumea are un prognostic favorabil. În acest caz, sarcina este încheiată. În consecință, toți acești oameni au născut copii sănătoși. Imaginați-vă, cinci generații ale familiei au suferit de HMSN, iar urmașii lor nu vor mai avea această mutație”, spune Olga Shchagina, medic genetician de laborator.
Ea conduce laboratorul de diagnosticare genetică moleculară la Centrul de Cercetări Genetice Medicale (MGSC). Aici este, în sfânta sfintelor geneticii medicale rusești, că genomii rușilor sunt decodificați pentru a găsi o bombă de timp în ADN-ul lor. Laboratorul ocupă două etaje ale Centrului Științific de Stat din Moscova și este format din mai multe camere izolate. Probele biologice prelevate de la un pacient (cel mai adesea sânge) vor trece prin fiecare dintre ele înainte ca medicul să știe ce este ascuns în gene.
Nor de ADN
În primul rând, lucrătorii de laborator izolează ADN-ul de nucleul celulelor, adăugând substanțe care distrug membrana celulară în sânge. ADN-ul rezultat este purificat din produse de degradare folosind izopropil și alcool etilic.
„Așteaptă, acum vei vedea totul”, zâmbește Shchagina, balansând ușor o eprubetă cu o soluție incoloră de alcool.
Din mișcări ritmice netede în mijlocul eprubetei, se formează un mic nor alb.
Video promotional:
„Acesta este ADN-ul. Este incolor, dar așa îl putem vedea pentru o clipă”, explică ea.
Încercările mele de a fotografia spirală nu au reușit, norul dispare la fel de repede când s-a format. Un tub de testare cu un lichid limpede și acidul conținut în acesta este trimis la o centrifugă, care va separa molecula biologică de alcooli.
Modificările chimice spontane în structura ADN-ului duc la mutații / Depositphotos / rob3000.
Înmulțiți și citiți
Câteva minute mai târziu, lucrătorii de laborator scot tuburi cu ADN purificat din centrifugă și le duc într-o altă cameră, unde molecula va fi înmulțită, marcată și adusă într-o stare în care poate fi citită într-un secvențitor - o mașină de cifrat a genomului.
„Dacă vrem să citim o bucată mică dintr-o genă, atunci facem secvențiere Sanger. Apropo, în 2003, secvența ADN-ului uman a fost descifrată. Distrugem o genă în fragmente mici, le propagăm folosind reacția în lanț a polimerazei și obținem un număr foarte mare de copii pentru cercetare. Această metodă funcționează atunci când înțelegem unde să privim. De exemplu, se știe că fenilcetonuria este cauzată în 95 la sută din cazuri de o mutație a genei PAH. Dacă trebuie să citiți mai multe gene simultan sau chiar un genom complet, atunci se folosește secvențarea de generație nouă”, spune Shchagina.
Câteva dispozitive mici, gri, cu afișaje încorporate într-o cameră spațioasă la primul etaj al MGNT-urilor sunt secvențiali de ultimă generație. Sunt gestionate de fragila Olga Mironovici, cercetătoare la laboratorul de diagnosticare ADN al Centrului Științific de Stat din Moscova.
„Amestecăm reactivi cu probe de ADN preparate, le introducem în secvențier și punem acolo un cip special. Reactivii și ADN-ul sunt transferați pe cip, iar toate acestea sunt fotografiate de multe ori. Software-ul transformă imaginile capturate în date care pot fi citite și interpretate . Mironovich închide cu atenție capacul dispozitivului și pornește secvențierul.
„Acest ADN particular va fi descifrat în douăzeci și unu de ore. Apoi, bioinformatica va interpreta rezultatele”, adaugă ea.
Am învățat să citesc, dar nu întotdeauna înțeleg
Analiza exomului, adică a genelor responsabile de codificarea proteinelor, durează cel puțin trei săptămâni. Acest lucru se întâmplă dacă totul a decurs bine în toate etapele și din istoricul clinic este mai mult sau mai puțin clar ce trebuie să caute. În Rusia, și în întreaga lume, nu există atât de mulți specialiști care sunt capabili să înțeleagă genele decodate”, explică geneticianul Oksana Ryzhkova, șefa Centrului de utilizare în comun a Centrului științific de stat din Moscova.
Pentru ea și angajații ei, datele de la secvențiator ajung la terminarea funcționării.
„Uite, am pe computer rezultatele decodificării exomului clinic al pacientului - 6300 de gene, a căror variante patogene duc la dezvoltarea bolilor ereditare. Acestea sunt modificările identificate în comparație cu genomul de referință (standardul genomului compilat de oamenii de știință ca un exemplu reprezentativ comun al codului genetic). În total 13.129 de înlocuitori. Este foarte dificil să afli care dintre aceste opțiuni este cauza bolii. Prin urmare, ne conectăm la bazele de date internaționale, unde sunt prezentate atât variante patogene de gene și boli asociate, cât și variante descrise drept benigne, care nu duc la manifestări clinice și comparăm variantele noastre cu acestea. După etapa de „filtrare” prin patogenitate, frecvența apariției și multe altele, rămân 15-30 de modificări. Mai departe le vom analiza în cât mai multe detalii posibile,folosind baze de date și programe suplimentare pentru determinarea patogenității, citiți articole, comparați simptomele pacientului cu cele descrise în literatura de specialitate. Numai după aceasta putem concluziona ce variantă a cauzat boala”, clarifică Ryzhkova.
Cum sunt descoperite bolile ereditare
Dacă nu există suficiente date despre presupusa genă vinovată, atunci geneticienii apelează la oamenii de știință genetici pentru ajutor. O echipă de cercetători de la Laboratorul de Genomică Funcțională din Centrul Științific de Stat din Moscova, care simulează diverse variante de mutații în organismele vii, dovedește sau respinge ipoteze cu privire la genele responsabile pentru anumite boli.
În timpul acestor cercetări, oamenii de știință descoperă noi relații genetice.
In fiecare an descriem aproximativ o duzina de gene noi care sunt responsabile pentru bolile ereditare. Mai recent, s-a descoperit că o mutație a genei KIAA1019 provoacă tulburări ale dezvoltării fetale care sunt incompatibile cu viața. Un cuplu ale cărui trei sarcini au fost încheiate în fazele incipiente au venit la MGNC. Am secvențiat ADN-ul fetal și am găsit mutații noi în gena KIAA1019 complet neexplorată. Prin experimente pe linii celulare, ei au dovedit că mutațiile găsite la părinți duc la o descompunere completă a genei KIAA1019, care provoacă mai multe malformații la făt. Și atunci când se cunoaște o mutație, ea poate fi manipulată. În următoarea sarcină, medicii au efectuat un diagnostic prenatal precoce, fătul s-a dovedit a fi un purtător al unei mutații într-o singură genă. Aceasta înseamnă că în această familie se va naște un copil complet sănătos. Dacă mutația a venit de la ambii părințisarcina ar fi încetat”, spune Mikhail Skoblov, șeful laboratorului funcțional de genomică.
Skoblov este încrezător că viitorul geneticii medicale se află tocmai în astfel de prevenire a bolilor genetice ereditare. Pacienții înșiși respectă opinii similare. Potrivit Irinei Myasnikova, președintele Societății Rusești de Boli Orfane, familiile cu probleme genetice ar trebui să poată efectua diagnostice pre-gestaționale și prenatale gratuite.
„Costurile acestor diagnostic și costurile terapiei pentru pacienții cu boli ereditare sunt incomparabile. Acest lucru este benefic pentru toată lumea: atât pentru stat, pentru că nu este nevoie să cheltuiți resurse pentru terapie, cât și pentru familii, pentru că vor avea copii sănătoși”, concluzionează Myasnikova.
Alfiya Enikeeva
