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 новый метод обследования организма, который позволяет точно и быстро обнаруживать вирусы, инфекции, мутации генов, вызывающие патологию, а также делать оценку рисков наследственных и других заболеваний. В то же время это лишь небольшая часть возможностей исследования ДНК.

Наиболее значимым достоинством молекулярно-генетической диагностики является минимальное вмешательство, поскольку исследования проводятся in vitro. Данный метод успешно применяют для диагностики заболеваний у эмбрионов, а также у ослабленных и тяжелобольных пациентов. Кровь из вены является наиболее распространенным материалом для исследования, однако возможно выделение ДНК/РНК из других жидкостей и тканей, как, например, слюны, соскоба слизистой рта, выделений из половых органов, околоплодной жидкости, волос и ногтей.

Молекулярная диагностика – это значительный шаг к персонализированной медицине, поскольку она дает возможность учитывать все особенности конкретного пациента при диагностике и терапии.

Методы молекулярной диагностики находят широкое применение в различных областях медицины. Рассмотрим основные задачи и направления, где активно используется молекулярная диагностика.

Выявление патологий. Метод молекулярной диагностики используется в том числе в случаях, когда инфекционные или вирусные заболевания не могут быть определены с помощью обычных методов. Он позволяет обнаружить болезнь на ранней стадии еще до появления видимых симптомов.

Исследование аллергических реакций. Молекулярная диагностика применяется для определения аллергии: это более точный и безопасный метод для пациента, так как отсутствует прямой контакт с аллергеном.

Индивидуальная оценка рисков развития наследственных заболеваний. Метод молекулярной диагностики помогает выявить риск возникновения опасных патологий в будущем у взрослых и детей. Информация о моногенных болезнях позволяет оценить риски передачи наследственных заболеваний от родителей к ребенку, а знание о предрасположенности к мультифакторной патологии необходимо для профилактики болезней с помощью изменения образа жизни.

Перинатальная медицина. Метод молекулярной диагностики позволяет выявлять синдромы Дауна, Эдвардса, Патау, Тернера, Клайнфельтера еще до рождения ребенка. Также он помогает выявить генетические причины бесплодия и невынашивания беременности.

Фармакогенетика. Молекулярная диагностика позволяет объяснить, почему на некоторых людей действуют одни лекарства, а на других — иные. Это имеет особое значение для лечения тяжелых заболеваний, например, онкологических.

Спортивная медицина. Молекулярная диагностика помогает прогнозировать спортивные перспективы, учитывая генетические особенности каждого человека. Это полезно для того, чтобы выбрать для ребенка занятия, которые принесут ему наибольшую пользу для здоровья или позволят достичь спортивных результатов.

Многие медики видят в молекулярной диагностики возможность индивидуальной подборки препаратов для каждого пациента, учитывая его генетические особенности. Эта персонализированная терапия должна значительно уменьшить побочные эффекты лекарств и сделать лечение более эффективным.

Генетические исследования становятся актуальными в тех случаях, когда пациенту необходимо узнать информацию о своем здоровье. Это может понадобиться в следующих ситуациях:

• Для точной диагностики. Например, неправильно определенный аллерген или несвоевременно диагностированное вирусное заболевание может привести к неэффективному лечению.
• Для профилактики возможных заболеваний. Если есть повышенный риск заболевания раком или сердечно-сосудистыми заболеваниями, то пациент может принимать соответствующие меры, например, отказаться от вредных привычек.
• Для повышения эффективности лечения. Онкозаболевания имеют множество вариантов лечения, и выбор правильной тактики способствует более эффективному лечению.

Одной из отдельных групп генетических исследований являются исследования ДНК, которые проводятся в связи с планированием или рождением ребенка. В этом случае родители обращаются в лабораторию, чтобы:

1. Изучить свою генетическую совместимость и оценить риски наследственных заболеваний будущего потомства.
2. Исследовать состояние плода, чтобы выявить синдромы и опасные патологии.
3. Диагностировать заболевания и аллергические реакции у младенца.
4. Определить, какие спортивные занятия, что есть и какой образ жизни будут наиболее полезны для ребенка.
5. Установить отцовство или материнство.

Статья: Ход исследования

Какой бы метод молекулярно-генетического исследования вы не выбрали, он включает в себя ряд этапов. Они следующие:

1. Взятие биоматериала. Чаще всего для исследования используют кровь пациента. После получения материала его маркируют и транспортируют в лабораторию.
2. Выделение ДНК/РНК.
3. Проведение исследований в соответствии с выбранным методом.
4. Изучение и трактовку результатов.
5. Выдачу заключительного мнения.

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.

Молекулярная цитогенетика является эффективным методом выявления наследственных заболеваний, врожденных пороков развития и психических отклонений. Суть метода заключается в исследовании хромосом при помощи специальных микроматриц, которые наносят на ДНК-чипы. Один из основных этапов анализа - извлечение лимфоцитов из образца крови, которые затем помещают в питательную среду на 48-72 часа. После прохождения указанного времени производится их изучение. Этот метод назначается в основном для изучения причин бесплодия и невынашивания беременности. А также для установления диагноза у детей при подозрении на врожденные заболевания. Молекулярная цитогенетика очень точна, однако, поскольку результат можно получить только через 20-30 дней после проведения анализа, ее можно назвать трудоемкой и длительной процедурой.

Метод имеет как свои преимущества, так и недостатки. Одно из основных достоинств состоит в его специфичности, поскольку при помощи молекулярной цитогенетики можно выявить лишь небольшое количество патологий, включая аутизм. Однако, при этом метод достаточно точен и во многих случаях не допускает ошибок.

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.

Популярный молекулярный метод исследования под названием флуоресцентная гибридизация (FISH) обеспечивает возможность исследования нуклеотидных соединений в определенных участках хромосомы. Для этого используются специально меченные флуоресцентными маркерами короткие ДНК-последовательности, так называемые зонды. Такой подход в исследовании атипичных генов стал популярным не только в онкологии для обнаружения остаточных злокачественных клеток после проведения химиотерапии, но и в пренатальной диагностике для выявления вероятности возможности развития у плода врожденных пороков, а также в гематологии.

Возможность проведения анализа пообещала все большую чувствительность и точность в выявлении поврежденных фрагментов ДНК с погрешностью около 0,5%. Кроме того, важно учесть, что результат тестирования можно получить достаточно быстро — в течение не более 72-х часов. Тем не менее, следует отметить, что данная методика имеет несколько недостатков в том числе - FISH очень специфичен и может служить лишь для подтверждения или опровержения предполагаемого диагноза.

Микрочипирование - новый способ молекулярной диагностики, основанный на использовании зондов, маркированных флуоресцентными последовательностями ДНК. Как и в случае с методом ФЛГ, для анализа может использоваться любой биоматериал, в котором находится ДНК/РНК. Однако, в отличие от ФЛГ, здесь пробы сначала извлекают из пациентов и затем сравнивают с образцами на микрочипе.

Микрочип представляет собой основание из стекла, пластика или геля, на которое наносят микротесты длиной от 25 до 1000 нуклеотидов. Зонды, полученные после очистки биоматериала, совмещают на микротестах чипа и наблюдают за реакцией маркеров. Результаты готовы через 4-6 дней после забора материала.

Микрочипирование широко применяется в онкологии и кардиологии, в том числе для изучения генетической предрасположенности. Он точен и чувствителен, но, к сожалению, в России этот метод используется редко.

Молекулярная диагностика - это неинвазивный и точный метод обследования организма, который может применяться в разных областях медицины. Однако, в России этот метод еще не получил должного распространения, и не все клиники могут предложить подобную услугу.

Важно отметить, что информация о здоровье и медицине, представленная в статье, не предназначена для самодиагностики или самолечения. Она имеет только ознакомительный характер.

Фото: freepik.com