Naukowcy: jeden test na 50 różnych chorób

Opracowano pojedynczy test, który przeszukuje genom pacjenta pod kątem ponad 50 różnych chorób genetycznych, głównie neurologicznych i nerwowo-mięśniowych, takich jak choroba Huntingtona, dystrofie mięśniowe i zespół łamliwego chromosomu X. Jego zastosowanie może skrócić czas postawienia właściwej diagnozy z kilkudziesięciu lat do zaledwie kilku dni. Test ma być dostępny dla pacjentów w przeciągu 5 lat.

Badania kliniczne, których wyniki przedstawiono na łamach czasopisma „Science Advances” dowiodły, że test ma wysoką dokładność. Obecnie jego autorzy prowadzą prace walidacyjne, aby móc udostępnić go w laboratoriach diagnostycznych na całym świecie.

Innowacyjny test DNA jest wspólnym dziełem naukowców z Garvan Institute of Medical Research w Sydney i z innych placówek w Australii, a także w Wielkiej Brytanii i Izraela. Wszystkie choroby, które ma wykrywać, należą do wspólnej klasy schorzeń zwanych zaburzeniami ekspansji krótkich powtórzeń tandemowych (STR). Krótkie powtórzenia tandemowe są fragmentami DNA składającymi się ze zblokowanych, seryjnych powtórzeń krótkiej sekwencji nukleotydów, zwykle od trzech do ośmiu par zasad. Są dość powszechne – stanowią w przybliżeniu 10% naszego genomu. Niestety są też genetycznie niestabilne, a ich niekontrolowana ekspansja może prowadzić do dziedzicznych schorzeń.

Choroby będące wynikiem zaburzonej ekspansji często są trudne do zdiagnozowania ze względu na złożone objawy, jakie występują u pacjentów, trudny wgląd w te powtarzające się sekwencje oraz ograniczenia stosowanych obecnie testów genetycznych – mówi dr Ira Deveson, kierownik ds. technologii genomicznych w Garvan Institute, główny autor badania.

>>> Badania: nauka staje się nałogiem, młodzi są coraz częściej uzależnieni od uczenia się

Choroba Huntingtona i inne

– Nasz test prawidłowo zdiagnozował wszystkich pacjentów, w tym tych z chorobą Huntingtona, zespołem łamliwego chromosomu X, dziedziczną ataksją móżdżkową, dystrofią miotoniczną, padaczką miokloniczną, chorobą neuronu ruchowego i wieloma innymi tylko – dodaje dr Deveson.

Jak opowiada dr Deveson, jednym z uczestników badań nad nowym testem był mężczyzna, który po raz pierwszy zdał sobie sprawę, że dzieje się z nim coś niedobrego, gdy podczas lekcji narciarstwa we wczesnej młodości zauważył u sobie duże problemy z utrzymaniem równowagi.

Przez lata problemy te rosły w siłę, aż ostatecznie pacjent nie mógł poruszać się bez wsparcia. Przez kilkanaście lat wykonano mu dziesiątki testów diagnostycznych, które nie były w stanie wykazać przyczyn nietypowych dolegliwości. Ostatecznie eksperymentalny test zespołu z Sydney wyrył u pacjenta rzadką chorobę genetyczną mózgu, zwaną chorobą Canavan.

„W przypadku takich pacjentów nasz test całkowicie zmieni zasady gry; pomoże szybko zakończyć to, co często było wyczerpującą diagnostyczną odyseją” – uważa współautor badania, neurolog dr Kishore Kumar.

>>> Badania: korzystanie z ekranów przed snem nie zaburza nocnego odpoczynku

Te same objawy, różne choroby

Jak dodaje dr Kumar, obecnie stosowane badania genetyczne pod kątem zaburzeń ekspansji STR często są nieskuteczne. „Wszystko przez to, że kiedy pacjenci zgłaszają tak niespecyficzne objawy, lekarzowi ciężko jest bez wahania stwierdzić, który z ponad 50 genetycznych testów wykonać, które geny przebadać. I jeśli nie trafi się z odpowiednim testem, wynik badania będzie negatywny, a pacjent nadal pozostanie bez odpowiedzi; nie dowie się, co mu dolega i jak to leczyć. Trzeba będzie poddać go więc kolejnemu badaniu, które może skończyć się tak samo. Czasami proces ten ciągnie się latami. To właśnie nazywamy odyseją diagnostyczną. To sytuacja niezwykle stresująca i dla samych chorych, i dla ich rodzin” – mówi.

Nasz nowy test całkowicie zrewolucjonizuje sposób diagnozowania tego typu chorób, ponieważ umożliwia sprawdzenie wszystkich 50 zaburzeń na raz. Czyli jeden test DNA daje jasną diagnozę, pomagając pacjentom uniknąć wielu lat niepotrzebnych biopsji mięśni czy nerwów – podkreśla dr Kumar.

Chociaż chorób wynikających z zaburzeń ekspansji krótkich powtórzeń tandemowych nie można wyleczyć, szybsza diagnoza pomaga lekarzom wcześniej identyfikować i leczyć związane z nimi powikłania, np. jak problemy z sercem związane z ataksją Friedreicha.

>>> Ekspert: wierzący uczniowie mają wyższe szanse na odniesienie sukcesu

Jak działa test?

Opisywany test działa w oparciu o pojedynczą próbkę DNA, zwykle wyekstrahowaną z krwi. Specjalne urządzenie skanuje genom pacjenta przy użyciu technologii zwanej sekwencjonowaniem nanoporowym.

Zaprogramowaliśmy urządzenie Nanopore tak, aby koncentrowało się na około 40 genach, o których wiadomo, że są zaangażowane w omawiane tu zaburzenia. Urządzenie odczytuje długie, powtarzające się sekwencje DNA (…) w poszukiwaniu nieprawidłowych powtórzeń, które są cechami charakterystycznymi choroby – opowiada dr Deveson.

„Jeden test pozwala nam wyszukać każdą znaną medycynie chorobę wynikającą z zaburzeń ekspansji STR. Potencjalnie umożliwia też odkrycie nowych sekwencji, które mogą być zaangażowane w nieopisane jeszcze choroby” – dodaje.

Zdaniem autorów rozwiązania wymyślona przez nich technologia, oprócz tego, że szybsza i skuteczniejsza, jest też tańsza i prostsza w użyciu niż standardowe testy genetyczne. Dlatego mają nadzieję, że już niebawem – czyli w ciągu najbliższych dwóch do pięciu lat – zostanie wprowadzona do powszechnego użytku w laboratoriach diagnostycznych.

>>> Ekspert: rodzicie tak naprawdę niewiele wiedzą o swoich dzieciach w sieci

„Nasze urządzenie do sekwencjonowania genów zredukowaliśmy do rozmiarów zszywacza biurowego, podczas gdy wcześniejsze rozwiązania miały wielkość lodówki. Do tego kosztuje około 1000 dolarów, a za te obecnie stosowane trzeba zapłacić setki tysięcy dolarów” – podkreśla Deveson.