Hver person har tusindvis af genetiske mutationer, der under visse betingelser kan forårsage alvorlige sygdomme, herunder kræft. Nogle af de dårlige gener arvet fra deres forældre, mens andre opstod spontant på stadiet af embryodannelse. Og hvis en genopdeling er næsten umulig at løse, så er det reelt nu at forhindre overførsel af mutationer til børn. RIA Novosti fortæller, hvordan medicinsk genetik hjælper med at skabe en generation af sunde mennesker.
”I min praksis var der en stor familie fra Samara, der led af arvelig motor-sensorisk neuropati (HMSN). Denne sygdom er ubehagelig, men ikke dødelig. De første symptomer vises i barndommen; i en alder af tres er patienten allerede i en kørestol. Det tog os omkring femten år at identificere genet, der forårsager sygdommen. Den molekylære årsag til sygdommen blev identificeret i 2015. Seks tidlige prenatal diagnostik er allerede blevet udført for forskellige grene af denne familie. Desværre er det ikke alle, der har en gunstig prognose. I dette tilfælde afsluttes graviditeten. Men som et resultat fødte alle disse mennesker sunde babyer. Forestil dig, at fem generationer af familien led af HMSN, og deres efterkommere vil ikke længere have denne mutation,”siger Olga Shchagina, en laboratoriegenetiker.
Hun leder laboratoriet for molekylær genetisk diagnostik ved Medical Genetic Research Center (MGSC). Det er her, i helligdommen af russisk medicinsk genetik, at russernes genom afkodes for at finde en tidsbombe i deres DNA. Laboratoriet har to etager i Moskvas statsvidenskabelige center og består af flere isolerede rum. Biologiske prøver taget fra en patient (oftest blod) vil passere gennem hver af dem, før lægen ved, hvad der er skjult i generne.
DNA sky
Først isolerer laboratoriearbejdere DNA fra cellens kerne og tilsætter stoffer, der ødelægger cellemembranen til blodet. Det resulterende DNA renses fra nedbrydningsprodukter under anvendelse af isopropyl og ethylalkohol.
”Vent, nu vil du se alt,” smiler Shchagina og vugger forsigtigt et lille reagensglas med en farveløs alkoholopløsning.
Fra glatte rytmiske bevægelser midt i reagensglasset dannes en lille hvid sky.
Salgsfremmende video:
”Dette er DNA. Det er farveløst, men sådan kan vi se det et øjeblik,”forklarer hun.
Mine forsøg på at fotografere spiralen er ikke succesrige, skyen forsvinder så hurtigt som den dannede. Et reagensglas med en klar væske og den indeholdte syre sendes til en centrifuge, der vil adskille det biologiske molekyle fra alkoholer.
Spontane kemiske ændringer i DNA-strukturen fører til mutationer / Depositphotos / rob3000.
Multipliser og læs
Få minutter senere tager laboratoriearbejdere rør med oprenset DNA fra centrifugen og bringer dem til et andet rum, hvor molekylet multipliceres, markeres og bringes til en tilstand, hvor det kan læses i en sequencer - en chiffermaskine af genomet.
”Hvis vi vil læse et lille stykke af et gen, gør vi Sanger-sekventering. I øvrigt var det på denne måde i 2003, at sekvensen af humant DNA først blev afkrypteret. Vi opdeler et gen i små fragmenter, formerer dem ved hjælp af polymerasekædereaktion og får et meget stort antal kopier til forskning. Denne metode fungerer, når vi forstår, hvor vi skal kigge efter. For eksempel er det kendt, at fenylketonuri er forårsaget i 95 procent af tilfældene af en mutation i PAH-genet. Hvis du har brug for at læse flere gener på én gang eller endda et komplet genom, så bruges ny generation af sekventering,”siger Shchagina.
Flere små grå enheder med indbyggede skærme i et rummeligt rum på første sal i MGNT’erne er den nyeste generation af sequencere. De ledes af den skrøbelige Olga Mironovich, en forsker ved DNA-diagnostiklaboratoriet i Moskva State Scientific Center.
”Vi blander reagenser med forberedte DNA-prøver, indsætter dem i sequenser og sætter en særlig chip der. Reagenser og DNA overføres til chippen, og alt dette er fotograferet mange, mange gange. Softwaren omdanner de optagne billeder til data, der kan læses og fortolkes. Mironovich lukker forsigtigt låget på enheden og starter sequencer.
”Dette særlige DNA vil blive afkrypteret i enogtyve timer. Så vil bioinformatik fortolke resultaterne,”tilføjer hun.
Lærede at læse, men ikke altid forstå
”Analysen af exomet, det vil sige de gener, der er ansvarlige for kodning af proteiner, tager mindst tre uger. Dette er, hvis alt gik godt i alle faser, og det er mere eller mindre klart fra den kliniske historie, hvad man skal kigge efter. I Rusland og i hele verden er der ikke mange specialister, der er i stand til at forstå de afkodede gener,”forklarer genetikeren Oksana Ryzhkova, leder af Center for Shared Use af Moskva State Scientific Center.
Det er hende og hendes medarbejdere, at dataene fra sequencer kommer til, når de er færdige med at virke.
”Se, jeg har på min computer resultaterne af afkodning af patientens kliniske eksom - 6300 gener, hvis patogene varianter fører til udvikling af arvelige sygdomme. Dette er ændringerne identificeret i sammenligning med referencen genomet (genomstandarden udarbejdet af forskere som et fælles repræsentativt eksempel på den genetiske kode). I alt 13.129 udskiftninger. Det er meget vanskeligt at finde ud af, hvilken af disse muligheder der er årsagen til sygdommen. Derfor opretter vi forbindelse til internationale databaser, hvor både patogene varianter af gener og tilknyttede sygdomme er lagt ud, og varianter beskrevet som godartede, hvilket ikke fører til kliniske manifestationer, og sammenligner vores varianter med dem. Efter fase "filtrering" efter patogenicitet, hyppighed af forekomst og mange andre forbliver 15-30 ændringer. Yderligere vil vi analysere dem så detaljeret som muligt,ved hjælp af yderligere databaser og programmer til bestemmelse af patogenicitet, læse artikler, sammenlign patientens symptomer med dem, der er beskrevet i litteraturen. Først efter dette kan vi konkludere, hvilken variant der forårsagede sygdommen,”præciserer Ryzhkova.
Hvordan arvelige sygdomme opdages
Hvis der ikke er nok oplysninger om det påståede syndergen, henvender genetikerne sig til genetiske forskere for at få hjælp. Et team af forskere fra Laboratory of Functional Genomics fra Moskva State Scientific Center, der modellerer forskellige varianter af mutationer i levende organismer, beviser eller tilbageviser hypoteser angående generne, der er ansvarlige for visse sygdomme.
Under sådan forskning opdager forskere nye genetiske forhold.
”Hvert år beskriver vi omkring et dusin nye gener, der er ansvarlige for arvelige sygdomme. For nylig blev det opdaget, at en mutation i KIAA1019-genet forårsager føtal udviklingsforstyrrelser, der er uforenelige med livet. Et par, hvis tre graviditeter blev afsluttet i de tidlige stadier, kom til MGNC. Vi sekventerede føtalets DNA og fandt nye mutationer i det fuldstændigt uudforskede KIAA1019-gen. Gennem eksperimenter på cellelinjer beviste de, at mutationer fundet hos forældre fører til en fuldstændig nedbrydning af KIAA1019-genet, som forårsager flere misdannelser i fosteret. Og når en mutation er kendt, kan den manipuleres. I den næste graviditet foretog lægerne tidlig prenatal diagnose, fosteret viste sig at være en bærer af en mutation i kun et gen. Det betyder, at der bliver født et helt sundt barn i denne familie. Hvis mutationen kom fra begge forældregraviditeten ville være afsluttet,”siger Mikhail Skoblov, leder af det funktionelle genomiske laboratorium.
Skoblov er overbevist om, at fremtiden for medicinsk genetik netop er i en sådan forebyggelse af arvelige genetiske sygdomme. Patienterne holder sig til lignende synspunkter. Ifølge Irina Myasnikova, formand for All-Russian Society of Orphan Diseases, bør familier med genetiske problemer være i stand til at udføre gratis diagnosticering før fødsel og før fødsel.
”Omkostningerne ved en sådan diagnostik og omkostningerne til terapi for patienter med arvelige sygdomme er uforlignelige. Dette er gavnligt for alle: både staten, fordi der ikke er behov for at bruge ressourcer på terapi og familier, fordi de får sunde børn,”afslutter Myasnikova.
Alfiya Enikeeva
