Ieder mens heeft duizenden genetische mutaties die onder bepaalde omstandigheden ernstige ziekten kunnen veroorzaken, waaronder kanker. Sommige van de slechte genen geërfd van hun ouders, terwijl andere spontaan ontstonden in het stadium van embryovorming. En als een genafbraak bijna onmogelijk te herstellen is, dan is het nu echt om de overdracht van mutaties op kinderen te voorkomen. RIA Novosti vertelt hoe medische genetica helpt bij het creëren van een generatie gezonde mensen.
“In mijn praktijk was er een grote familie uit Samara die leed aan erfelijke motorische sensorische neuropathie (HMSN). Deze ziekte is onaangenaam, maar niet dodelijk. De eerste symptomen verschijnen in de kindertijd; op de leeftijd van zestig zit de patiënt al in een rolstoel. Het kostte ons ongeveer vijftien jaar om het gen te identificeren dat de ziekte veroorzaakt. De moleculaire oorzaak van de ziekte werd in 2015 vastgesteld. Voor verschillende takken van deze familie zijn al zes vroege prenatale diagnostiek uitgevoerd. Helaas heeft niet iedereen een gunstige prognose. In dat geval wordt de zwangerschap afgebroken. Maar als gevolg daarvan baarden al deze mensen gezonde baby's. Stel je voor, vijf generaties van de familie leden aan HMSN, en hun nakomelingen zullen deze mutatie niet langer hebben”, zegt Olga Shchagina, een laboratoriumgeneticus.
Ze leidt het laboratorium voor moleculair genetische diagnostiek van het Medisch Genetisch Onderzoekscentrum (MGSC). Het is hier, in het heilige der heiligen van de Russische medische genetica, dat de genomen van Russen worden gedecodeerd om een tijdbom in hun DNA te vinden. Het laboratorium beslaat twee verdiepingen van het Moscow State Scientific Center en bestaat uit verschillende geïsoleerde kamers. Biologische monsters van een patiënt (meestal bloed) gaan door elk van hen voordat de arts weet wat er in de genen verborgen is.
DNA-wolk
Ten eerste isoleren laboratoriummedewerkers DNA uit de celkern en voegen stoffen toe die het celmembraan vernietigen aan het bloed. Het resulterende DNA wordt gezuiverd uit afbraakproducten met isopropyl en ethylalcohol.
"Wacht, nu zul je alles zien", glimlacht Shchagina, terwijl hij zachtjes een reageerbuisje met een kleurloze alcoholoplossing schudt.
Van vloeiende ritmische bewegingen in het midden van de reageerbuis vormt zich een kleine witte wolk.
Promotie video:
'Dit is DNA. Het is kleurloos, maar zo kunnen we het even zien”, legt ze uit.
Mijn pogingen om de spiraal te fotograferen zijn mislukt, de wolk verdwijnt net zo snel als hij zich heeft gevormd. En een reageerbuis met een heldere vloeistof en het zuur dat erin zit, wordt naar een centrifuge gestuurd, die het biologische molecuul van de alcoholen zal scheiden.
Spontane chemische veranderingen in de DNA-structuur leiden tot mutaties / Depositphotos / rob3000.
Vermenigvuldig en lees
Een paar minuten later neemt het laboratoriumpersoneel buisjes met gezuiverd DNA uit de centrifuge en brengt ze naar een andere kamer, waar het molecuul zal worden vermenigvuldigd, gemarkeerd en naar een staat gebracht waarin het kan worden gelezen in een sequencer - een coderingsmachine van het genoom.
“Als we een klein stukje van een gen willen uitlezen, dan doen we Sanger-sequencing. Het was trouwens op deze manier in 2003 dat de sequentie van het menselijk DNA voor het eerst werd ontcijferd. We breken een gen in kleine fragmenten, vermeerderen ze met behulp van een polymerasekettingreactie en krijgen een zeer groot aantal kopieën voor onderzoek. Deze methode werkt als we begrijpen waar we moeten zoeken. Zo is bekend dat fenylketonurie in 95 procent van de gevallen wordt veroorzaakt door een mutatie in het PAH-gen. Als je meerdere genen tegelijk of zelfs een compleet genoom moet uitlezen, dan wordt sequencing van de nieuwe generatie gebruikt”, zegt Shchagina.
Meerdere kleine grijze apparaten met ingebouwde displays in een ruime kamer op de eerste verdieping van de MGNT's zijn de nieuwste generatie sequencers. Ze worden beheerd door de kwetsbare Olga Mironovich, een onderzoeker in het DNA-diagnostisch laboratorium van het Moscow State Scientific Center.
“We mengen reagentia met voorbereide DNA-monsters, plaatsen ze in de sequencer en plaatsen daar een speciale chip. Reagentia en DNA worden overgebracht naar de chip, en dit alles wordt vele malen gefotografeerd. De software zet de vastgelegde afbeeldingen om in gegevens die kunnen worden gelezen en geïnterpreteerd. Mironovich sluit voorzichtig het deksel van het apparaat en start de sequencer.
'Dit specifieke DNA zal over eenentwintig uur worden ontcijferd. Vervolgens interpreteert bio-informatica de resultaten”, voegt ze eraan toe.
Leerde lezen, maar niet altijd begrijpen
“De analyse van het exoom, dat wil zeggen de genen die verantwoordelijk zijn voor het coderen van eiwitten, duurt minstens drie weken. Dit is als alles goed is gegaan in alle stadia en het min of meer duidelijk is uit de klinische geschiedenis waarnaar moet worden gezocht. In Rusland, en in de hele wereld, zijn er niet zo veel specialisten die de gedecodeerde genen kunnen begrijpen”, legt geneticus Oksana Ryzhkova uit, hoofd van het Centrum voor gedeeld gebruik van het Wetenschappelijk Centrum van Moskou.
Het is voor haar en haar werknemers dat de gegevens van de sequencer terechtkomen nadat deze klaar is met werken.
“Kijk, ik heb op mijn computer de resultaten van het decoderen van het klinische exoom van de patiënt - 6300 genen, waarvan de pathogene varianten leiden tot de ontwikkeling van erfelijke ziekten. Dit zijn de veranderingen die zijn geïdentificeerd in vergelijking met het referentiegenoom (de genoomstandaard die door wetenschappers is samengesteld als een algemeen representatief voorbeeld van de genetische code). In totaal 13.129 vervangingen. Het is erg moeilijk om erachter te komen welke van deze opties de oorzaak van de ziekte is. Daarom maken we verbinding met internationale databases, waar zowel pathogene varianten van genen als geassocieerde ziekten zijn opgemaakt, en varianten die worden beschreven als goedaardig, niet leidend tot klinische manifestaties, en we vergelijken onze varianten daarmee. Na het stadium van "filtratie" door pathogeniteit, frequentie van voorkomen en vele andere, blijven 15-30 veranderingen over. Verder zullen we ze zo gedetailleerd mogelijk analyseren,gebruik aanvullende databases en programma's voor het bepalen van pathogeniteit, lees artikelen, vergelijk de symptomen van de patiënt met die beschreven in de literatuur. Pas daarna kunnen we concluderen welke variant de ziekte veroorzaakte”, verduidelijkt Ryzhkova.
Hoe erfelijke ziekten worden ontdekt
Als er niet genoeg gegevens zijn over het vermeende boosdoenergen, wenden genetici zich tot genetische wetenschappers voor hulp. Een team van onderzoekers van het Laboratorium voor Functionele Genomica van het Wetenschappelijk Centrum van de Staat van Moskou, dat verschillende varianten van mutaties in levende organismen simuleert, bewijst of weerlegt hypothesen met betrekking tot de genen die verantwoordelijk zijn voor bepaalde ziekten.
Tijdens dergelijk onderzoek ontdekken wetenschappers nieuwe genetische relaties.
“Elk jaar beschrijven we een tiental nieuwe genen die verantwoordelijk zijn voor erfelijke ziekten. Meer recentelijk werd ontdekt dat een mutatie in het KIAA1019-gen ontwikkelingsstoornissen bij de foetus veroorzaakt die onverenigbaar zijn met het leven. Een echtpaar van wie de drie zwangerschappen in een vroeg stadium werden afgebroken, kwam naar het MGNC. We hebben het foetale DNA gesequenced en nieuwe mutaties gevonden in het volledig onontgonnen KIAA1019-gen. Door experimenten met cellijnen hebben ze aangetoond dat mutaties die bij ouders worden aangetroffen, leiden tot een volledige afbraak van het KIAA1019-gen, wat meerdere misvormingen bij de foetus veroorzaakt. En wanneer een mutatie bekend is, kan deze worden gemanipuleerd. Bij de volgende zwangerschap stelden artsen een vroege prenatale diagnose, de foetus bleek drager te zijn van een mutatie in slechts één gen. Dit betekent dat in dit gezin een volledig gezond kind geboren zal worden. Als de mutatie van beide ouders kwamde zwangerschap zou zijn beëindigd”, zegt Mikhail Skoblov, hoofd van het laboratorium voor functionele genomica.
Skoblov is ervan overtuigd dat de toekomst van de medische genetica juist ligt in het voorkomen van erfelijke genetische ziekten. De patiënten zelf onderschrijven vergelijkbare opvattingen. Volgens Irina Myasnikova, voorzitter van de All-Russian Society of Orphan Diseases, zouden gezinnen met genetische problemen gratis pre-zwangerschaps- en prenatale diagnostiek moeten kunnen uitvoeren.
“De kosten van dergelijke diagnostiek en de kosten van therapie voor patiënten met erfelijke ziekten zijn onvergelijkbaar. Dit is gunstig voor iedereen: zowel de staat, omdat er geen middelen aan therapie hoeven te worden besteed, als gezinnen, omdat ze gezonde kinderen zullen krijgen”, besluit Myasnikova.
Alfiya Enikeeva
