Hver person har tusenvis av genetiske mutasjoner som under visse forhold kan forårsake alvorlige sykdommer, inkludert kreft. Noen av de dårlige genene arvet fra foreldrene, mens andre oppsto spontant i fasen av embryodannelse. Og hvis en genetisk nedbrytning er nesten umulig å fikse, er det virkelig nå å forhindre overføring av mutasjoner til barn. RIA Novosti forteller hvordan medisinsk genetikk er med på å skape en generasjon friske mennesker.
“I min praksis var det en stor familie fra Samara som led av arvelig motor-sensorisk nevropati (HMSN). Denne sykdommen er ubehagelig, men ikke dødelig. De første symptomene vises i barndommen; i en alder av seksti er pasienten allerede i rullestol. Det tok oss omtrent femten år å identifisere genet som forårsaker sykdommen. Den molekylære årsaken til sykdommen ble identifisert i 2015. Seks tidlige diagnoser før fødsel er allerede blitt utført for forskjellige grener av denne familien. Dessverre er det ikke alle som har en gunstig prognose. I dette tilfellet blir graviditeten avsluttet. Men som et resultat fødte alle disse menneskene sunne babyer. Tenk deg at fem generasjoner av familien led av HMSN, og deres etterkommere vil ikke lenger ha denne mutasjonen, sier Olga Shchagina, laboratoriegenetiker.
Hun leder laboratoriet for molekylær genetisk diagnostikk ved Medical Genetic Research Center (MGSC). Det er her, i helligdommen av russisk medisinsk genetikk, at genene til russerne avkodes for å finne en tidsbombe i deres DNA. Laboratoriet har to etasjer i Moskva statsvitenskapelige senter og består av flere isolerte rom. Biologiske prøver tatt fra en pasient (oftest blod) vil passere gjennom hver av dem før legen vet hva som er skjult i genene.
DNA sky
For det første isolerer laboratoriet DNA fra kjernen i celler og tilfører stoffer som ødelegger cellemembranen til blodet. Det resulterende DNA renses fra nedbrytningsprodukter under anvendelse av isopropyl og etylalkohol.
"Vent, nå vil du se alt," smiler Shchagina og vugger forsiktig et lite reagensglass med en fargeløs alkoholløsning.
Fra jevne rytmiske bevegelser midt i reagensglasset dannes en liten hvit sky.
Salgsfremmende video:
“Dette er DNA. Det er fargeløst, men slik kan vi se det et øyeblikk,”forklarer hun.
Mine forsøk på å fotografere spiralen lykkes ikke, skyen forsvinner så raskt den dannet seg. Et prøverør med en klar væske og syren som er inne i det blir sendt til en sentrifuge, som vil skille det biologiske molekylet fra alkoholer.
Spontane kjemiske forandringer i DNA-strukturen fører til mutasjoner / Depositphotos / rob3000.
Multipliser og les
Noen minutter senere tar laboratoriearbeidere rør med renset DNA fra sentrifugen og tar dem med til et annet rom, der molekylet skal multipliseres, merkes og bringes til en tilstand der det kan leses i en sequenser - en chiffermaskin av genomet.
“Hvis vi vil lese et lite stykke av et gen, gjør vi Sanger-sekvensering. Forresten, det var på denne måten i 2003 at sekvensen av humant DNA først ble dechifisert. Vi bryter et gen i små fragmenter, formerer dem ved bruk av polymerasekjedereaksjon og får veldig stort antall eksemplarer til forskning. Denne metoden fungerer når vi forstår hvor vi skal lete. For eksempel er det kjent at fenylketonuri er forårsaket i 95 prosent av tilfellene av en mutasjon i PAH-genet. Hvis du trenger å lese flere gener på en gang eller til og med et komplett genom, brukes ny generasjons sekvensering, sier Shchagina.
Flere små grå enheter med innebygde skjermer i et romslig rom i første etasje i MGNT-er er den siste generasjon sequencere. De blir administrert av den skjøre Olga Mironovich, en forsker ved DNA-diagnostikklaboratoriet til Moskva statsvitenskapelige senter.
"Vi blander reagenser med forberedte DNA-prøver, setter dem inn i sequenser og legger en spesiell brikke der. Reagenser og DNA overføres til brikken, og alt dette blir fotografert mange, mange ganger. Programvaren forvandler de tatt bildene til data som kan leses og tolkes. " Mironovich lukker lokket på enheten forsiktig og starter sequenser.
Denne spesielle DNA-en vil bli dechiffrert i løpet av 24 timer. Da vil bioinformatikk tolke resultatene, legger hun til.
Lærte å lese, men ikke alltid forstå
Analysen av eksomet, det vil si genene som er ansvarlige for koding av proteiner, tar minst tre uker. Dette er hvis alt gikk bra i alle ledd og det er mer eller mindre tydelig fra klinisk historie hva du skal se etter. I Russland, og i hele verden, er det ikke så mange spesialister som er i stand til å forstå de dekodede genene,”forklarer genetikeren Oksana Ryzhkova, leder for Senter for delt bruk av Moskva statsvitenskapelige senter.
Det er til henne og hennes ansatte at dataene fra sequenser får til etter at de er ferdige.
“Se, jeg har på datamaskinen resultatene av å avkode pasientens kliniske eksom - 6300 gener, der patogene varianter fører til utvikling av arvelige sykdommer. Dette er endringene identifisert i sammenligning med referansegenomet (genomstandarden utarbeidet av forskere som et vanlig representativt eksempel på den genetiske koden). Totalt 13.129 utskiftninger. Det er veldig vanskelig å finne ut hvilke av disse alternativene som er årsaken til sykdommen. Derfor kobler vi til internasjonale databaser, der både patogene varianter av gener og tilhørende sykdommer er lagt ut, og varianter beskrevet som godartede, og som ikke fører til kliniske manifestasjoner, og sammenligner variantene våre med dem. Etter fasen av "filtrering" etter patogenisitet, hyppighet av forekomst og mange andre, gjenstår 15-30 endringer. Videre vil vi analysere dem så detaljert som mulig,ved å bruke tilleggsdatabaser og programmer for å bestemme patogenisitet, lese artikler, sammenligne pasientens symptomer med de som er beskrevet i litteraturen. Først etter dette kan vi konkludere med hvilken variant som forårsaket sykdommen, avklarer Ryzhkova.
Hvordan arvelige sykdommer blir oppdaget
Hvis det ikke er nok data om det påståtte gjerningsmanngenet, henvender genetikere seg til genetikere for å få hjelp. Et team av forskere fra Laboratory of Functional Genomics fra Moscow State Scientific Center, som simulerer forskjellige varianter av mutasjoner i levende organismer, beviser eller tilbakeviser hypoteser angående genene som er ansvarlige for visse sykdommer.
Under slik forskning oppdager forskere nye genetiske sammenhenger.
”Hvert år beskriver vi omtrent et dusin nye gener som er ansvarlige for arvelige sykdommer. Nyere ble det oppdaget at en mutasjon i KIAA1019-genet forårsaker fosterutviklingsforstyrrelser som er uforenlige med livet. Et par hvis tre svangerskap ble avsluttet i de tidlige stadiene, kom til MGNC. Vi sekvenserte fosterets DNA og fant nye mutasjoner i det helt uutforskede KIAA1019-genet. Gjennom eksperimenter på cellelinjer, beviste de at mutasjoner funnet hos foreldre fører til en fullstendig sammenbrudd av KIAA1019-genet, som forårsaker flere misdannelser i fosteret. Og når en mutasjon er kjent, kan den manipuleres. I neste graviditet foretok leger tidlig prenatal diagnose, fosteret viste seg å være en bærer av en mutasjon i bare ett gen. Dette betyr at et helt sunt barn blir født i denne familien. Hvis mutasjonen kom fra begge foreldrenesvangerskapet ville blitt avsluttet, sier Mikhail Skoblov, leder for det funksjonelle genomikklaboratoriet.
Skoblov er sikker på at fremtiden til medisinsk genetikk nettopp ligger i slik forebygging av arvelige genetiske sykdommer. Pasientene holder seg til lignende synspunkter. I følge Irina Myasnikova, styreleder for All-Russian Society of Orphan Diseases, skal familier med genetiske problemer kunne utføre gratis diagnostikk før fødsel og før fødsel.
”Kostnadene for slik diagnostikk og kostnadene for terapi for pasienter med arvelige sykdommer er makeløse. Dette er gunstig for alle: både staten, fordi det ikke er behov for å bruke ressurser på terapi, og familier, fordi de vil få sunne barn,”avslutter Myasnikova.
Alfiya Enikeeva
