Молекулярная диагностика генетических заболеваний: особенности и методы исследования

Генетический анализ крови - это нечто, что напоминает сложное, долгое и дорогостоящее исследование, требующее использования оборудования на уровне адронного коллайдера. Однако это представление всего лишь миф. В наши дни генетические тесты - это один из рядовых методов лабораторной диагностики. Их используют для разных целей, включая определение индивидуальной реакции пациента на лекарственные средства, пренатальную диагностику, выявление наследственных заболеваний, определение родства и профилактические меры.

Дешифрирование генома человека является одним из главных прорывов ХХ века. Благодаря этому открытию мы узнали, как код каждого человека влияет на наш организм. Несмотря на то, что ученые до сих пор ведут дискуссии на эту тему, результаты многолетних исследований уже позволяют любому человеку получить доступ к молекулярно-генетической диагностике.

В данной статье мы расскажем о том, как можно узнать свой личный генетический "код" и зачем это нужно.

Молекулярно-генетическая диагностика – это относительно новый метод обследования организма, который позволяет определить различные вирусы и инфекции, а также точно выявить мутации генов, которые могут вызывать патологии и оценить риски возникновения различных наследственных и других заболеваний. Более того, это лишь часть возможностей, которые предоставляют возможность изучения ДНК.

Главным достоинством молекулярно-генетической диагностики является минимальный уровень медицинского вмешательства, поскольку проведение исследования проводится in vitro. Этот метод успешно применяется для диагностики заболеваний, переносимых эмбрионами, а также у основных и тяжело больных пациентов. Кровь из вены является самым распространенным материалом для исследования, но возможно выделение ДНК/РНК из других жидкостей и тканей: слюны, соскоба слизистой рта, выделений из половых органов, околоплодной жидкости, волос, ногтей и т.д.

Молекулярная диагностика является значительным шагом в направлении персонализированной медицины, которая позволяет учитывать все особенности конкретного пациента при обследовании и терапии.

Методы молекулярной диагностики находят широкое применение в различных областях медицины. Рассмотрим основные задачи и направления, где активно используется молекулярная диагностика.

Выявление патологий. Метод молекулярной диагностики используется в том числе в случаях, когда инфекционные или вирусные заболевания не могут быть определены с помощью обычных методов. Он позволяет обнаружить болезнь на ранней стадии еще до появления видимых симптомов.

Исследование аллергических реакций. Молекулярная диагностика применяется для определения аллергии: это более точный и безопасный метод для пациента, так как отсутствует прямой контакт с аллергеном.

Индивидуальная оценка рисков развития наследственных заболеваний. Метод молекулярной диагностики помогает выявить риск возникновения опасных патологий в будущем у взрослых и детей. Информация о моногенных болезнях позволяет оценить риски передачи наследственных заболеваний от родителей к ребенку, а знание о предрасположенности к мультифакторной патологии необходимо для профилактики болезней с помощью изменения образа жизни.

Перинатальная медицина. Метод молекулярной диагностики позволяет выявлять синдромы Дауна, Эдвардса, Патау, Тернера, Клайнфельтера еще до рождения ребенка. Также он помогает выявить генетические причины бесплодия и невынашивания беременности.

Фармакогенетика. Молекулярная диагностика позволяет объяснить, почему на некоторых людей действуют одни лекарства, а на других — иные. Это имеет особое значение для лечения тяжелых заболеваний, например, онкологических.

Спортивная медицина. Молекулярная диагностика помогает прогнозировать спортивные перспективы, учитывая генетические особенности каждого человека. Это полезно для того, чтобы выбрать для ребенка занятия, которые принесут ему наибольшую пользу для здоровья или позволят достичь спортивных результатов.

Многие медики видят в молекулярной диагностики возможность индивидуальной подборки препаратов для каждого пациента, учитывая его генетические особенности. Эта персонализированная терапия должна значительно уменьшить побочные эффекты лекарств и сделать лечение более эффективным.

Генетические исследования становятся актуальными в тех случаях, когда пациенту необходимо узнать информацию о своем здоровье. Это может понадобиться в следующих ситуациях:

• Для точной диагностики. Например, неправильно определенный аллерген или несвоевременно диагностированное вирусное заболевание может привести к неэффективному лечению.
• Для профилактики возможных заболеваний. Если есть повышенный риск заболевания раком или сердечно-сосудистыми заболеваниями, то пациент может принимать соответствующие меры, например, отказаться от вредных привычек.
• Для повышения эффективности лечения. Онкозаболевания имеют множество вариантов лечения, и выбор правильной тактики способствует более эффективному лечению.

Одной из отдельных групп генетических исследований являются исследования ДНК, которые проводятся в связи с планированием или рождением ребенка. В этом случае родители обращаются в лабораторию, чтобы:

1. Изучить свою генетическую совместимость и оценить риски наследственных заболеваний будущего потомства.
2. Исследовать состояние плода, чтобы выявить синдромы и опасные патологии.
3. Диагностировать заболевания и аллергические реакции у младенца.
4. Определить, какие спортивные занятия, что есть и какой образ жизни будут наиболее полезны для ребенка.
5. Установить отцовство или материнство.

Этапы молекулярно-генетического исследования

При выборе метода молекулярно-генетического исследования необходимо выполнить следующие этапы:

1. Взять биоматериал. Кровь пациента чаще всего используется для исследования. Полученный материал маркируется и отправляется в лабораторию.
2. Выделить ДНК/РНК.
3. Провести исследования в соответствии с выбранным методом.
4. Изучить и интерпретировать результаты.
5. Выдать заключение.

Молекулярно-генетическая диагностика является современным подходом к выявлению генетических заболеваний. С помощью специальных методов, основанных на изучении ДНК, можно обнаружить наличие определенных генетических мутаций и предрасположенности к различным заболеваниям.

Одним из методов молекулярно-генетической диагностики является полимеразная цепная реакция (ПЦР). С ее помощью можно увеличить количество ДНК в образце, чтобы определить наличие конкретных генетических вариантов. Этот метод используется для диагностики многих генетических заболеваний, таких как гемофилия и цистическая фиброз.

Другим методом молекулярно-генетической диагностики является секвенирование ДНК. Этот метод позволяет определить последовательность нуклеотидов в геноме и обнаружить наличие генетических мутаций, которые могут указывать на наличие заболевания.

Кроме того, молекулярно-генетическая диагностика может быть использована для выявления генетических факторов, которые могут быть связаны с возникновением определенных заболеваний, например, онкологических заболеваний. Эта информация может быть использована для предупреждения развития этих заболеваний и выбора наиболее эффективного лечения.

Таким образом, молекулярно-генетическая диагностика представляет собой важный подход к выявлению генетических заболеваний и предрасположенности к ним, что помогает улучшить охрану здоровья человека.

Методы молекулярной цитогенетики

Метод молекулярной цитогенетики используется для выявления наследственных заболеваний, врожденных пороков развития и психических отклонений. Основой метода является анализ хромосом с использованием специальных микроматриц, нанесенных на ДНК-чипы. Для проведения такого анализа из образца крови извлекают лимфоциты и помещают их в питательную среду на 48-72 часа. После этого проводится изучение хромосом.

Цитогенетический анализ применяется в основном для выявления причин бесплодия, невынашивания беременности, а также для уточнения диагноза у детей с подозрением на врожденные заболевания. Хотя метод специфичен, то есть может обнаружить только небольшое количество патологий, он практически не дает ошибок. Требуется отметить, что проведение цитогенетического анализа достаточно трудоемко и длительно, так как результат можно получить только через 20-30 дней после сдачи образца.

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) – это фундаментальный и, до сегодняшнего дня, наиболее распространенный метод в молекулярной диагностике. Изобретенный в 1983 году, этот метод отличается высокой точностью, чувствительностью и скоростью проведения исследования. Его использование позволяет выявлять ряд патологий, среди которых такие, как ВИЧ, различные вирусные гепатиты, инфекции, передающиеся половым путем, туберкулез, боррелиоз, энцефалит и многие другие.

Подход для проведения диагностики на базе ПЦР предполагает выбор участка ДНК и многократное его дублирование с помощью специальных реагентов лаборатории. Для проведения диагностики исследуются различные биоматериалы, среди которых кровь, слюна, моча, выделения из половых органов, плевральная и спинномозговая жидкость, ткани плаценты и др.

FISH: метод выявления атипичных генов

Метод флуоресцентной гибридизации (FISH) – это молекулярный метод исследования уникальных нуклеотидных соединений отдельной хромосомы или ее участка. Для этого используются короткие меченые флуоресцентными маркерами ДНК-последовательности, так называемые зонды, которые выявляют фрагменты с атипичными генами. Биологический материал для исследования может быть любым – кровь, костный мозг, плацента, ткани эмбриона, биопсия и т.д. Однако, важно, чтобы образец доставили в лабораторию немедленно после его получения.

FISH-метод широко используется в онкологии, например, для отслеживания остаточных злокачественных клеток после курса химиотерапии, в пренатальной диагностике для оценки риска развития у плода врожденных пороков, а также в гематологии. Этот метод выявления атипичных генов является очень чувствительным и точным, его погрешность составляет около 0,5%, а результат можно получить уже через 72 часа. Однако, у FISH есть и недостатки: он более специфичен, чем микроматричный цитогенетический анализ, и может использоваться только для подтверждения или опровержения предполагаемого диагноза.

Метод микрочипирования основан на использовании зондов, помеченных флуоресцентными последовательностями ДНК, которые извлекаются из биоматериала пациента. Эти зонды затем сравниваются с образцами, размещенными на микрочипе, который представляет собой стеклянную, пластиковую или гелевую базу, способную вместить тысячи микротестов, длиной от 25 до 1000 нуклеотидов. ДНК-микрочип может использоваться для анализа любого биоматериала, из которого можно извлечь образец ДНК/РНК.

Этот метод применяется в медицине, в том числе в онкологии и кардиологии для изучения генетической предрасположенности и оценки состояния организма. Он точен и чувствителен, результаты исследования готовы через 4–6 дней после забора материала.

Однако, в России микрочипирование применяют редко, что является его основным недостатком. В западных странах исследования ДНК/РНК уже распространены повсеместно, но в России эту услугу предлагают не все клиники.

Важно отметить, что молекулярная диагностика является неинвазивным и точным методом обследования организма, который нашел применение в разных областях медицины. Однако, информация, связанная со здоровьем и медициной, представлена только для ознакомительных целей и не должна стать поводом для самодиагностики или самолечения.

Фото: freepik.com