Глава 94. Интеграция генетики и педиатрииНельсону
Brendan Lee
Генетическое тестирование — исследование генетического материала для получения информации о состоянии здоровья человека методом хромосомного (цитогенетического) анализа (глава 98) или молекулярно-генетических методов, основанных на ДНК-тестировании.
Диагностическое тестирование
Диагностическое генетическое тестирование позволяет объяснить совокупность признаков, присущих тому или иному заболеванию. Список заболеваний, для которых доступны специфические генетические тесты, обширен. База данных доступных тестов веб-сайта http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/ находится под управлением провайдера, поэтому заявки не подтверждаются хостом сайта — Национальными институтами ЗО (NIH).
Существует три различных подхода к тестированию на носительство моногенных заболеваний: анализ сцепления (сейчас используется редко), сравнительная геномная гибридизация на микрочипах (микроматричный анализ, aCGH) и прямой анализ мутаций, проводимый путем секвенирования ДНК (табл. 94.1). Анализ сцепления производится, если ответственный ген картирован, но еще не идентифицирован или если идентификация отдельных мутаций нецелесообразна из-за больших и множественных мутаций в некоторых генах. Для обнаружения множественных делеций или дупликаций (вариации числа копий) можно использовать матричную сравнительную геномную гибридизацию. С увеличением разрешения с помощью aCGH могут быть обнаружены отдельные гены или меньшие в/генные делеции или дупликации. Но покрытие отдельных генов может отличаться у каждого производителя. Прямой анализ мутаций ДНК предпочтителен и осуществляется благодаря доступности полногеномного секвенирования. Новый аспект — растущее распознавание олигогенной болезни, когда мутации сразу в нескольких генах определяют сложный или «смешанный» фенотип. Возможность секвенировать от сотен до тысяч генов одновременно дала понимание этого дополнительного уровня сложности в патогенезе болезни.
Таблица 94.1. Подходы к генетическому тестированию
| Тип тестирования мутаций | Разрешение метода | Преимущества | Недостатки | Требования к образцу |
| Анализ сцеплений | Зависит от расположения полиморфных маркеров рядом с предполагаемым геном болезни | Возможен, если конкретная вызывающая заболевание генетическая мутация не идентифицируется или не обнаружена | Может дать диагностическую вероятность, основанную лишь на возможности генетической рекомбинации между возобновленной мутацией ДНК и полиморфными маркерами | Требуется присутствие нескольких членов семьи с документально подтвержденным менделевским типом наследования в семье |
| Сравнительная геномная гибридизация на микроматрицах (aCGH) | От нескольких сотен пар оснований до нескольких сотен килобаз | Способен обнаруживать небольшие делеции или дупликации в ≥1 гене | Может пропускать небольшие делеции или вставки в зависимости от разрешения используемой матрицы | Достаточно образца от одного пациента, но наличие образца от биологических родителей может помочь с интерпретацией |
| Прямая ДНК-диагностика (например, секвенирование ДНК) | Изменения одной пары оснований | Высокая специфичность при обнаружении ранее описанной мутации | Может пропустить делецию или дупликацию сегмента гена | Достаточно образца от одного пациента, но наличие образца от биологических родителей может помочь с интерпретацией |
Анализ сцепления — отслеживание генетического признака в семье путем использования ассоциации полиморфных маркеров вместо прямой детекции самого гена (рис. 94.1). Метод требует обследования нескольких членов семьи и оказывается ненадежным в случаях возможной генетической рекомбинации, генетической гетерогенности и неправильного диагноза у пробанда. Генетическая рекомбинация происходит между любой парой локусов, ее частота пропорциональна расстоянию между ними. Эту проблему можно решить, используя очень тесно сцепленные маркеры и маркеры, фланкирующие конкретный ген. Генетическая гетерогенность может быть проблемой для анализа сцепления при существовании нескольких различных геномных локусов, которые могут влиять на один и тот же фенотип. Возникает риск, что исследуемый локус не будет локусом, ответственным за болезнь в данной семье. Неправильный диагноз у пробанда также ведет к отслеживанию неправильного гена. Анализ сцепления эффективен для некоторых генетических заболеваний, но с появлением доступных методов ему на смену приходит прямое секвенирование ДНК отдельных генов или всего набора генов, кодирующих все белки. Важно предоставить семье генетическое консультирование для объяснения сложностей интерпретации результатов анализов.
&hide_Cookie=yes)
Рис. 94.1. Использование анализа сцепления в пренатальной диагностике аутосомно-рецессивного заболевания. Оба родителя — носители, и у них есть больной сын. Цифры под символами указывают аллели в трех полиморфных локусах: A, B и C. Локус B находится в гене болезни. Больной сын унаследовал хромосому 1–2–2 от отца и хромосому 2–1–2 от матери. Плод унаследовал ту же хромосому от отца, но хромосому 3–2–4 от матери и, скорее всего, будет носителем
Сравнительная геномная гибридизация на микрочипах (микроматричный анализ) позволяет обнаружить изменение числа копий ДНК пациента в сравнении со стандартной контрольной ДНК (глава 98). При этом aCGH обеспечивает уровень генетического разрешения между результатами секвенирования ДНК и хромосомным анализом. Более ранние технологии могут идентифицировать только большие делеции или дупликации, охватывавшие несколько генов, aCGH позволяет выявлять делеции или дупликации нескольких тысяч пар оснований в пределах одного гена. Теоретически этот метод может обнаруживать делеционные и дупликационные мутации, которые могут быть пропущены при использовании хромосомного анализа, либо выявлять мутации, тестируемые секвенированием ДНК. Но доступное разрешение и покрытие различных платформ aCGH могут сильно различаться для разных областей гена, поэтому чувствительность обнаружения делеций и дупликаций для разных заболеваний и лабораторий также может различаться. Наивысшее разрешение — обнаружение делеции или дупликации одного экзона.