Naukowcy z Radboud university medical center oraz Maastricht UMC+ wykazali, że nowoczesne sekwencjonowanie genomu z wykorzystaniem długich odczytów (long-read genome sequencing) pozwala skuteczniej diagnozować rzadkie choroby genetyczne niż obecnie stosowane standardy diagnostyczne. Wyniki opublikowane w New England Journal of Medicine pokazują, że nowe badanie zwiększa odsetek rozpoznań, jednocześnie zastępując nawet piętnaście innych testów diagnostycznych.
W artykule:
- Dlaczego diagnostyka rzadkich chorób genetycznych jest tak trudna
- Na czym polega sekwencjonowanie genomu z długimi odczytami
- Porównanie nowej metody ze standardową diagnostyką
- Znaczenie modyfikacji DNA w rozwoju chorób rzadkich
- Nowe możliwości wykrywania trudnych zmian genetycznych
- Jak nowe badanie może zmienić diagnostykę na świecie
Nowy test genetyczny zapewnia znacznie pełniejszy obraz ludzkiego DNA niż obecnie stosowane standardowe metody diagnostyczne i częściej prowadzi do postawienia prawidłowej diagnozy. Co więcej, może zastąpić nawet piętnaście innych badań, dzięki czemu proces diagnostyczny staje się szybszy, prostszy i bardziej efektywny.
Badacze z Radboud university medical center rekomendują na łamach New England Journal of Medicine, aby metoda ta stała się podstawowym badaniem pierwszego wyboru w diagnostyce rzadkich chorób genetycznych na całym świecie.
Rzadkie choroby dotyczą milionów ludzi
Za chorobę rzadką uznaje się schorzenie występujące u mniej niż jednej osoby na dwa tysiące mieszkańców. Mimo to globalnie nawet 400 milionów ludzi żyje z chorobami rzadkimi, ponieważ opisano już ponad siedem tysięcy takich jednostek chorobowych.
Szacuje się, że około 80% rzadkich chorób ma podłoże genetyczne. Uzyskanie właściwej diagnozy często zajmuje wiele lat. Tymczasem rozpoznanie ma ogromne znaczenie dla pacjentów i ich rodzin – pozwala lepiej zrozumieć przebieg choroby, przewidywać przyszłe problemy zdrowotne, kontaktować się z osobami znajdującymi się w podobnej sytuacji oraz podejmować świadome decyzje dotyczące planowania rodziny.
Porównanie nowej metody z obecnym standardem
Naukowcy z Radboudumc i Maastricht UMC+ przeprowadzili badanie obejmujące tysiąc pacjentów. Porównano standardową diagnostykę genetyczną, która często wymaga wykonania wielu różnych badań, z nową metodą opartą na sekwencjonowaniu genomu przy użyciu długich odczytów.
Jak podkreśla prof. Lisenka Vissers, specjalistka w dziedzinie genomiki translacyjnej, nowy test umożliwił uzyskanie o około 3% większej liczby rozpoznań niż obecne procedury diagnostyczne. Jednocześnie pozwala zastąpić aż piętnaście innych badań laboratoryjnych i genetycznych.
Zdaniem autorów wyniki są na tyle przekonujące, że metoda powinna zostać wdrożona jako podstawowe badanie diagnostyczne u pacjentów z podejrzeniem rzadkiej choroby genetycznej.
Układanie genomu jak wielkich puzzli
Nowe badanie wykorzystuje technologię określaną jako long-read genome sequencing, czyli sekwencjonowanie genomu z długimi odczytami.
W klasycznej diagnostyce DNA jest odczytywane w krótkich fragmentach liczących około 300 nukleotydów. Następnie komputer musi złożyć te fragmenty w całość, aby odtworzyć pełną sekwencję genomu.
Nowa metoda odczytuje fragmenty liczące nawet 20 tysięcy nukleotydów. Można to porównać do układania puzzli – im większe elementy są dostępne, tym łatwiej odtworzyć cały obraz. Dzięki temu badacze uzyskują znacznie dokładniejszy i bardziej kompletny obraz genomu.
Nie tylko sekwencja DNA, ale również jego regulacja
Dodatkową zaletą nowej technologii jest możliwość jednoczesnego wykrywania modyfikacji chemicznych znajdujących się na powierzchni DNA. Zmiany te nie modyfikują samej sekwencji genetycznej, ale mogą wpływać na aktywność genów, włączając je lub wyłączając.
Takie mechanizmy epigenetyczne bywają bezpośrednią przyczyną niektórych rzadkich chorób genetycznych.
Jak wyjaśnia prof. Christian Gilissen, specjalista w dziedzinie bioinformatyki genomowej, obecnie wykrywanie takich modyfikacji wymaga wykonywania dodatkowych wyspecjalizowanych badań. W przypadku sekwencjonowania z długimi odczytami informacje te uzyskiwane są równocześnie z analizą genomu, bez konieczności przeprowadzania kolejnych testów.
Szansa na coraz większą liczbę rozpoznań
Zdaniem prof. Alexandra Hoischena rozwój technologii long-read sequencing będzie prowadził do dalszego wzrostu liczby diagnozowanych przypadków.
Dzięki bardziej szczegółowemu obrazowi genomu możliwe staje się wykrywanie złożonych, rzadkich i trudnych do identyfikacji zmian genetycznych, które wcześniej pozostawały niezauważone. Następnie badacze mogą powiązać te nieprawidłowości z konkretnymi zespołami chorobowymi.
Wraz ze wzrostem wiedzy na temat zależności między wariantami genetycznymi a objawami klinicznymi możliwe staje się rozpoznawanie kolejnych chorób i skracanie wieloletniej odysei diagnostycznej wielu pacjentów.
Pięć nowych diagnoz podczas hackathonu diagnostycznego
Technologia długich odczytów została wykorzystana również podczas niedawnego wydarzenia Undiagnosed Hackathon w Nijmegen, organizowanego przez UMCNL.
W spotkaniu uczestniczyło niemal 150 specjalistów ze wszystkich holenderskich uniwersyteckich centrów medycznych. Eksperci wspólnie analizowali przypadki 33 rodzin, które przez długi czas pozostawały bez rozpoznania.
Nowa metoda umożliwiła szczegółowe zmapowanie genomów wszystkich uczestników. Połączenie zaawansowanej technologii z wiedzą licznego zespołu ekspertów doprowadziło do postawienia pięciu nowych diagnoz, które wcześniej pozostawały nieosiągalne.
Źródło: New England Journal of Medicine, Clinical Long-Read Genome Sequencing for Rare-Disease Diagnostics
DOI: http://dx.doi.org/10.1056/NEJMc2602512
