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 широко используются в различных областях медицины. Рассмотрим основные задачи и сферы, где применяется данная технология.

1. Выявление различных патологий. Для диагностики инфекционных и вирусных заболеваний, которые не удается определить традиционными методами, молекулярная диагностика является незаменимой. Благодаря ей можно обнаружить болезнь на ранних стадиях, когда еще нет внешних клинических проявлений.
2. Исследование аллергических реакций. Молекулярная диагностика позволяет точнее определить аллерген, не требует прямого контакта с аллергеном и при этом является безопасной для пациента.
3. Индивидуальная оценка рисков наследственных заболеваний. Молекулярная диагностика помогает выявить наличие генетических мутаций и определить риск передачи наследственной патологии. Знание об этом позволяет проводить профилактику болезней на основе изменения образа жизни.
4. Перинатальная медицина. Методы молекулярной диагностики незаменимы для определения состояния здоровья эмбрионов, включая выявление синдромов Дауна, Эдвардса, Патау и других. Также они используются в области вспомогательных репродуктивных технологий.
5. Фармакогенетика. Молекулярная диагностика позволяет определить, какие лекарства максимально эффективны у конкретного пациента, что особенно важно при лечении тяжелых заболеваний, включая онкологические.
6. Спортивная медицина. Молекулярная диагностика также находит применение для определения спортивных перспектив, в том числе для узнавания, какой вид занятий принесет наибольшую пользу для здоровья или поможет достичь спортивных результатов.

Медики всерьез рассматривают перспективу персонализированной терапии, позволяющей подбирать препараты исходя из генетических особенностей каждого пациента. Молекулярная диагностика - это один из ключевых элементов такого подхода, который может значительно уменьшить риски побочных эффектов и увеличить эффективность лечения.

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 являются эффективным средством для выявления наследственных заболеваний, психических отклонений и врожденных пороков развития. Цитогенетический анализ проводится для изучения хромосом с помощью специальных микроматриц, нанесенных на ДНК-чипы. Для этого из образца крови выделяют лимфоциты, помещая их на 48-72 часа в питательную среду, после чего проводят их исследование. Обычно данный анализ назначается нечасто, главным образом для изучения причин бесплодия и невынашивания беременности, а также для уточнения диагноза у детей при подозрении на врожденные заболевания. Точность цитогенетического анализа очень высока, однако метод является трудоемким и длительным, так как результат можно получить только через 20-30 дней после сдачи исследуемого образца.

Одним из достоинств цитогенетического анализа является его специфичность, которая позволяет выявлять практически без погрешностей небольшое количество патологий, таких как, например, аутизм. Но в то же время данный метод имеет и недостатки, так как не способен выявить многие другие наследственные заболевания.

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) – это фундаментальный и, до сегодняшнего дня, наиболее распространенный метод в молекулярной диагностике. Изобретенный в 1983 году, этот метод отличается высокой точностью, чувствительностью и скоростью проведения исследования. Его использование позволяет выявлять ряд патологий, среди которых такие, как ВИЧ, различные вирусные гепатиты, инфекции, передающиеся половым путем, туберкулез, боррелиоз, энцефалит и многие другие.

Подход для проведения диагностики на базе ПЦР предполагает выбор участка ДНК и многократное его дублирование с помощью специальных реагентов лаборатории. Для проведения диагностики исследуются различные биоматериалы, среди которых кровь, слюна, моча, выделения из половых органов, плевральная и спинномозговая жидкость, ткани плаценты и др.

FISH: метод выявления атипичных генов

Метод флуоресцентной гибридизации (FISH) – это молекулярный метод исследования уникальных нуклеотидных соединений отдельной хромосомы или ее участка. Для этого используются короткие меченые флуоресцентными маркерами ДНК-последовательности, так называемые зонды, которые выявляют фрагменты с атипичными генами. Биологический материал для исследования может быть любым – кровь, костный мозг, плацента, ткани эмбриона, биопсия и т.д. Однако, важно, чтобы образец доставили в лабораторию немедленно после его получения.

FISH-метод широко используется в онкологии, например, для отслеживания остаточных злокачественных клеток после курса химиотерапии, в пренатальной диагностике для оценки риска развития у плода врожденных пороков, а также в гематологии. Этот метод выявления атипичных генов является очень чувствительным и точным, его погрешность составляет около 0,5%, а результат можно получить уже через 72 часа. Однако, у FISH есть и недостатки: он более специфичен, чем микроматричный цитогенетический анализ, и может использоваться только 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