Igal inimesel on tuhandeid geneetilisi mutatsioone, mis teatud tingimustel võivad põhjustada tõsiseid haigusi, sealhulgas vähki. Mõned halvad geenid pärisid vanematelt, teised tekkisid spontaanselt embrüo moodustumise etapis. Ja kui geenide jaotust on peaaegu võimatu kindlaks teha, on nüüd reaalne vältida mutatsioonide ülekandumist lastele. RIA Novosti räägib, kuidas meditsiinigeneetika aitab luua tervete inimeste põlvkonna.
“Minu praktikas oli Samarast pärit üks suur pere, kes kannatas päriliku motoorilise sensoorse neuropaatia (HMSN) all. See haigus on ebameeldiv, kuid mitte surmav. Esimesed sümptomid ilmnevad lapsepõlves; kuuekümnendaks eluaastaks on patsient juba ratastoolis. Haigust põhjustava geeni tuvastamiseks kulus meil umbes viisteist aastat. Haiguse molekulaarne põhjus tuvastati 2015. aastal. Selle perekonna eri harudele on juba tehtud kuus varase sünnieelse diagnostika. Kahjuks pole kõigil soodsat prognoosi. Sel juhul rasedus lõpetatakse. Kuid selle tagajärjel sünnitasid kõik need inimesed terved beebid. Kujutage ette, viis perekonna põlvkonda kannatas HMSNi all ja nende järeltulijatel seda mutatsiooni enam ei toimu,”ütleb laborigeneetik Olga Shchagina.
Ta juhib Meditsiinilise Geneetilise Uuringute Keskuse (MGSC) molekulaargeneetilise diagnostika laborit. Just siin, Venemaa meditsiinigeneetika pühade kohal, dekodeeritakse venelaste genoomid, et leida nende DNA-st ajapomm. Labor asub Moskva Riikliku Teaduskeskuse kahel korrusel ja koosneb mitmest isoleeritud ruumist. Patsiendilt võetud bioloogilised proovid (kõige sagedamini veri) läbivad need kõik enne, kui arst teab, mis on geenides peidus.
DNA pilv
Esiteks eraldavad laboritöötajad rakkude tuumast DNA, lisades verre rakumembraani hävitavad ained. Saadud DNA puhastatakse lagunemisproduktidest, kasutades isopropüüli ja etüülalkoholi.
"Oodake, nüüd näete kõike," muigab Shchagina, õõtsutades õrnalt väikest katseklaasi värvitu alkoholilahusega.
Sujuvatest rütmilistest liigutustest katseklaasi keskel moodustub väike valge pilv.
Reklaamvideo:
“See on DNA. See on värvitu, kuid nii näeme seda korraks,”selgitab ta.
Minu katsed spiraali pildistada on ebaõnnestunud, pilv kaob nii kiiresti kui tekkis. Selge vedeliku ja selles sisalduva happega katseklaas suunatakse tsentrifuugi, mis eraldab bioloogilise molekuli alkoholidest.
Spontaansed keemilised muutused DNA struktuuris põhjustavad mutatsioone / Depositphotos / rob3000.
Korrutage ja lugege
Mõni minut hiljem võtavad laboritöötajad tsentrifuugist välja puhastatud DNA-ga tuubid ja viivad nad teise ruumi, kus molekul korrutatakse, märgistatakse ja viiakse seisundisse, kus seda saab lugeda sekveneeriga - genoomi šifri masinaga.
“Kui tahame lugeda väikest geenitükki, teeme Sangeri sekveneerimise. Muide, just sel viisil 2003. aastal dešifreeriti inimese DNA järjestus. Me purustame geeni väikesteks fragmentideks, levitame neid polümeraasi ahelreaktsiooni abil ja saame uurimiseks väga palju eksemplare. See meetod töötab siis, kui saame aru, kust otsida. Näiteks on teada, et fenüülketonuuria põhjustab 95 protsendil juhtudest PAH-geeni mutatsioon. Kui peate lugema mitut geeni korraga või isegi täielikku genoomi, siis kasutatakse uue põlvkonna järjestamist,”ütleb Shchagina.
MGNT-de esimese korruse avaras ruumis on mitmed väikesed hallid seadmed, millel on sisseehitatud ekraanid, uuema põlvkonna jadajad. Neid haldab habras Olga Mironovitš, Moskva Riikliku Teaduskeskuse DNA-diagnostika laboratooriumi teadur.
„Segame reagendid ettevalmistatud DNA proovidega, sisestame need sekveneerijasse ja paneme sinna spetsiaalse kiibi. Reaktiivid ja DNA kantakse kiibile ja seda kõike pildistatakse palju-mitu korda. Tarkvara muudab pildistatud pildid andmeteks, mida saab lugeda ja tõlgendada. Mironovitš sulgeb ettevaatlikult seadme kaane ja käivitab sekventeri.
See konkreetne DNA dešifreeritakse kahekümne ühe tunni pärast. Siis tõlgendab bioinformaatika tulemusi,”lisab ta.
Õppinud lugema, kuid mitte alati aru saanud
“Eksoomi ehk valkude kodeerimise eest vastutavate geenide analüüs võtab vähemalt kolm nädalat. See on nii, kui kõikidel etappidel läks kõik hästi ja kliinilisest ajaloost on enam-vähem selge, mida otsida. Venemaal ja kogu maailmas pole nii palju spetsialiste, kes dekodeeritud geene mõistaksid,”selgitab Moskva Riikliku Teaduskeskuse ühiskasutuse keskuse juhataja geneetik Oksana Ryžkova.
Tema ja tema töötajate käsutuses on andmed jäljendaja poolt pärast töö lõpetamist.
“Vaadake, mul on arvutis patsiendi kliinilise eksoomi dekodeerimise tulemused - 6300 geeni, mille patogeensed variandid põhjustavad pärilike haiguste teket. Need on tuvastatud muutused võrreldes võrdlusgenoomiga (genoomistandard, mille teadlased on geneetilise koodi ühise näitena koostanud). Kokku 13 129 asendamist. On väga raske välja selgitada, milline neist võimalustest on haiguse põhjustaja. Seetõttu ühendame ühenduse rahvusvaheliste andmebaasidega, kus on kirjas nii geenide kui ka nendega seotud haiguste patogeensed variandid ja variandid, mida kirjeldatakse healoomulistena, mis ei põhjusta kliinilisi ilminguid, ja võrdleme oma variante nendega. Pärast "filtreerimise" etappi patogeensuse, esinemissageduse ja paljude teiste järgi jääb järele 15-30 muutust. Edasi analüüsime neid võimalikult üksikasjalikult,kasutades täiendavaid andmebaase ja programme patogeensuse määramiseks, lugege artikleid, võrrelge patsiendi sümptomeid kirjanduses kirjeldatuga. Alles pärast seda võime järeldada, milline variant haiguse põhjustas,”täpsustab Ryzhkova.
Kuidas avastatakse pärilikud haigused
Kui väidetava süüdlase geeni kohta pole piisavalt andmeid, pöörduvad geneetikud abi saamiseks geeniteadlaste poole. Moskva Riikliku Teaduskeskuse funktsionaalse genoomika laboratooriumi teadlaste meeskond, modelleerides elusorganismide mutatsioonide erinevaid variante, tõestab või lükkab ümber hüpoteesid, mis käsitlevad teatud haiguste eest vastutavaid geene.
Selliste uuringute käigus avastavad teadlased uusi geneetilisi seoseid.
“Kirjeldame igal aastal umbes tosinat uut geeni, mis vastutavad pärilike haiguste eest. Hiljuti avastati, et geeni KIAA1019 mutatsioon põhjustab loote arenguhäireid, mis pole eluga ühilduvad. Paar, kelle kolm rasedust varajases staadiumis lõpetati, tulid MGNC-sse. Sekveneerisime loote DNA ja leidsime täiesti uurimata geenis KIAA1019 uusi mutatsioone. Rakuliinidega tehtud katsed tõestasid, et vanematel leitud mutatsioonid viivad geeni KIAA1019 täieliku lagunemiseni, mis põhjustab lootel mitmeid väärarenguid. Ja kui mutatsioon on teada, saab sellega manipuleerida. Järgmisel rasedusel viisid arstid läbi varase sünnieelse diagnoosi, loode osutus vaid ühe geeni mutatsiooni kandjaks. See tähendab, et sellesse perre sünnib täiesti terve laps. Kui mutatsioon tuli mõlemalt vanemaltrasedus oleks lõppenud,”ütleb funktsionaalse genoomika labori juhataja Mihhail Skoblov.
Skoblov on kindel, et meditsiinigeneetika tulevik on just pärilike geneetiliste haiguste sellises ennetamises. Patsiendid ise järgivad sarnaseid seisukohti. Ülevenemaalise vaesushaiguste seltsi esinaise Irina Myasnikova sõnul peaks geneetiliste probleemidega peredel olema võimalus teha tasuta raseduseelset ja sünnieelset diagnostikat.
„Sellise diagnostika ja pärilike haigustega patsientide ravikulud pole võrreldavad. See on kasulik kõigile: nii riigile, sest teraapiaks pole vaja ressursse kulutada, kui ka peredele, sest neil saavad olema terved lapsed, “lõpetab Myasnikova.
Alfiya Enikeeva
