Международная группа ученых представила инновационную методику генетического тестирования, которая значительно ускоряет, удешевляет и повышает точность диагностики множества неврологических и нервно-мышечных расстройств. Вместо длительного и сложного поиска проблемного участка ДНК, применяемого в существующих методах, анализ генетического материала пациента проводится всего один раз и занимает всего несколько дней.
Новый тест позволяет диагностировать заболевания, относящиеся к группе из более чем 50 болезней, возникающих вследствие нарушений экспансии коротких последовательностей тандемных повторов (STR). STR – это небольшие фрагменты ДНК, состоящие обычно из двух-шести пар нуклеотидов, которые последовательно повторяются в определенном участке генома. В нормальных условиях в геноме человека можно обнаружить STR в тысячах мест (обычно от 5 до 50 повторов), что находит применение при определении родственных связей и в криминалистике.
Исследования уже продемонстрировали, что расширение участков STR в более чем 40 генах приводит к наследственным, трудно диагностируемым заболеваниям, которые нередко сопровождаются нарушениями в работе нервной и мышечной систем. Встречаемость каждого из этих заболеваний составляет от одного до десяти человек на сто тысяч населения, и перечень болезней, обусловленных расширением STR, постоянно пополняется.
«Сложность диагностики этих заболеваний обусловлена нетипичными проявлениями у пациентов, особенностями повторяющихся генетических последовательностей и недостатками современных методов генетической диагностики», — сообщил доктор Айра Девесон ( Ira Deveson), руководитель отдела геномных технологий Института медицинских исследований Гарвана, расположенного в Австралии, и главный автор данной работы.
Авторы работы, опубликованной в журнале Science Advances, результаты исследований, представленные в виде наглядных данных, свидетельствуют о высокой точности теста в определении более чем 50 неврологических и нервно-мышечных заболеваний. Эффективность методики была подтверждена в ходе работы с 37 пациентами, у которых ранее был установлен диагноз, соответствующий результатам, полученным с помощью нового метода. Разработчики рассчитывают, что их технология станет доступна для использования в мировой диагностической практике в течение двух-пяти лет.
На сегодняшний день генетические тесты не позволяют проводить одновременную проверку нескольких областей ДНК, потенциально содержащих STR. В связи с этим, выбор участка генома для исследования остается за лечащим врачом, который учитывает симптомы пациента и его семейную историю. Однако такой, осуществляемый «вслепую» процесс может затянуться на длительное время.
«Когда у пациентов возникают симптомы, бывает сложно определить, какие именно известные экспансии STR могут быть у них в наличии. Проведение этого тестирования может занять годы без выявления генов, ответственных за развитие заболевания. Мы называем этот процесс «диагностическим поиском», и он может оказывать значительное психологическое воздействие на пациентов и их близких», — поясняет доктор Кишор Кумар ( Kishore Kumar), соавтор исследования и клинический невролог, работающий в больнице Конкорд (Австралия).
Несмотря на то, что исправить нарушения экспансии STR не представляется возможным, своевременная диагностика позволит врачам раньше обнаруживать и начинать лечение сопутствующих осложнений. К примеру, при атаксии Фридрейха, обусловленной дегенеративными изменениями в нервной системе.
«Этот новый тест кардинально изменит подход к диагностике данных заболеваний. Теперь появилась возможность одновременной проверки различных расстройств с помощью одного теста на ДНК, что позволит установить точный генетический диагноз и помочь пациентам избежать длительных и ненужных биопсий мышц или нервов, а также рискованных методов лечения, воздействующих на их иммунитет», — отмечает доктор Кумар.
Используя всего один образец ДНК, полученный из крови пациента, тест работает на основе технологии секвенирования Nanopore, позволяющей сканировать геном на предмет наличия STR. Благодаря технологии Nanopore устройство получилось более компактным и экономичным по сравнению со стандартными методами, что, по мнению разработчиков, должно способствовать его широкому распространению.
«Как отметил доктор Девесон, технология Nanopore позволила значительно уменьшить размеры оборудования для секвенирования генов – от холодильника до устройства размером со степлер – и снизить его стоимость до 1000 долларов, в отличие от сотен тысяч, требуемых для традиционных методов секвенирования ДНК.