Μια διαφορετική προσέγγιση στην ανάλυση του DNA μπορεί να μειώσει τον χρόνο και το κόστος που απαιτούνται για την αναζήτηση της γενετικής αιτίας σπάνιων κληρονομικών ασθενειών. Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον αυστριακό βιοπληροφορικό Φριτς Σέντλατσεκ ανέπτυξε μια τεχνική που επιτρέπει την παράλληλη μελέτη του γονιδιώματος ενός παιδιού και των δύο γονέων του, εστιάζοντας στα σημεία που έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να κρύβουν την αιτία της νόσου.
Γράφει η Αναστασία Καφετζή – Δημοσιογράφος Υγείας
Η τεχνολογία, που παρουσιάζεται στη μελέτη η οποία δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, έδωσε διαγνωστική ένδειξη σε πέντε από οκτώ οικογένειες στις οποίες μέχρι τότε δεν είχε εντοπιστεί η αιτία της ασθένειας. Συνολικά, οι ερευνητές υπολόγισαν δυνητική διαγνωστική απόδοση 77% στο μικρό δείγμα της μελέτης.
Από το «ψάχνω παντού» στο «ψάχνω εκεί που έχει σημασία»
Η βασική ιδέα πίσω από τη νέα τεχνική είναι να μην αντιμετωπίζεται ολόκληρο το γονιδίωμα με τον ίδιο τρόπο.
Το ανθρώπινο DNA περιλαμβάνει έναν τεράστιο όγκο γενετικής πληροφορίας, ενώ μόνο ένα μέρος του σχετίζεται με τις ασθένειες που εξετάζονται κάθε φορά. Η μέθοδος Trio-Barcode Adaptive Sequencing (TBAS) αξιοποιεί αυτή τη διαφορά και επιτρέπει στο σύστημα να προσαρμόζει την ανάλυσή του καθώς «διαβάζει» το DNA.
Όταν η αλληλούχιση φτάσει σε περιοχή που θεωρείται σημαντική για τη συγκεκριμένη γενετική διαταραχή, η διαδικασία συνεχίζεται και συλλέγονται περισσότερες πληροφορίες. Σε ένα τμήμα που δεν παρουσιάζει ενδιαφέρον, αντίθετα, η ανάγνωση μπορεί να σταματήσει.
Με άλλα λόγια, η τεχνολογία δεν κατανέμει τον ίδιο χρόνο σε ολόκληρο το γονιδίωμα, αλλά δίνει προτεραιότητα στα σημεία που είναι πιθανότερο να οδηγήσουν στη διάγνωση.
Γιατί εξετάζονται και οι γονείς
Ένα ακόμη στοιχείο της μεθόδου είναι ότι η ανάλυση δεν περιορίζεται στο DNA του παιδιού.
Οι ερευνητές εξέτασαν ταυτόχρονα το γενετικό υλικό και των τριών μελών της οικογένειας. Τα δείγματα λαμβάνονται από αίμα και κάθε μέλος αποκτά έναν διαφορετικό «γενετικό κωδικό» αναγνώρισης, ώστε τα δεδομένα να μπορούν να συσχετιστούν κατά τη διάρκεια της ίδιας διαδικασίας.
Η ταυτόχρονη εξέταση παιδιού και γονέων μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να εντοπίσουν γενετικές αλλαγές που κληρονομήθηκαν, αλλά και να διακρίνουν μεταβολές που εμφανίζονται μόνο στο παιδί.
Παράλληλα, η συγκεκριμένη προσέγγιση επιτρέπει την αναζήτηση περισσότερων του ενός τύπων γενετικών μεταβολών, διευρύνοντας το φάσμα των πιθανών αιτιών που μπορούν να διερευνηθούν.
Τι έδειξε η δοκιμή
Η νέα τεχνική εφαρμόστηκε σε 13 οικογένειες.
Σε πέντε περιπτώσεις υπήρχε ήδη γνωστή γενετική διάγνωση. Η TBAS κατάφερε να εντοπίσει και σε αυτές τις περιπτώσεις τις γενετικές μεταβολές που είχαν προηγουμένως συνδεθεί με την ασθένεια, λειτουργώντας έτσι ως επιβεβαίωση της προσέγγισης.
Το μεγαλύτερο ενδιαφέρον, ωστόσο, παρουσιάζουν οι υπόλοιπες οκτώ οικογένειες.
Σε πέντε από αυτές εντοπίστηκαν γενετικές μεταβολές που οι θεράποντες γιατροί αξιολόγησαν ως πιθανή αιτία των συμπτωμάτων των παιδιών.
Με βάση το σύνολο των αποτελεσμάτων, η ερευνητική ομάδα αναφέρει δυνητικό ποσοστό διαγνωστικής επιτυχίας 77%. Πρόκειται, ωστόσο, για αποτελέσματα από περιορισμένο αριθμό οικογενειών και χρειάζεται μεγαλύτερη έρευνα για να αποτιμηθεί η απόδοση της μεθόδου σε ευρύτερο πληθυσμό.
Λιγότερα δεδομένα, χαμηλότερο κόστος
Η νέα προσέγγιση δεν στοχεύει μόνο στη βελτίωση της διαγνωστικής διαδικασίας. Ένα από τα σημαντικά πλεονεκτήματά της αφορά και το κόστος.
Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι τα αναλώσιμα που χρειάστηκαν για την αλληλούχιση με TBAS αντιστοιχούσαν περίπου στο ένα τρίτο του κόστους μιας συμβατικής Long-Read αλληλούχισης ολόκληρου του γονιδιώματος και των τριών μελών της οικογένειας.
Η εξοικονόμηση συνδέεται με τον τρόπο λειτουργίας της «προσαρμοστικής» αλληλούχισης: αντί να επενδύονται οι ίδιοι πόροι σε κάθε περιοχή του DNA, το σύστημα επικεντρώνεται σε εκείνες που έχουν μεγαλύτερο διαγνωστικό ενδιαφέρον.
Μια πιθανή απάντηση στη «διαγνωστική οδύσσεια»
Για ασθενείς με σπάνια κληρονομικά νοσήματα, η αναζήτηση της αιτίας μπορεί να διαρκέσει μεγάλο χρονικό διάστημα. Η έλλειψη σαφούς διάγνωσης μπορεί να σημαίνει επαναλαμβανόμενες εξετάσεις και παρατεταμένη αβεβαιότητα για τις οικογένειες.
Ο Φριτς Σέντλατσεκ περιγράφει αυτή την πραγματικότητα ως «διαγνωστική οδύσσεια», υπογραμμίζοντας την ανάγκη για εργαλεία που θα μπορούν να αξιοποιούν πιο αποτελεσματικά τη διαθέσιμη γενετική πληροφορία.
Η νέα τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό στάδιο, όμως τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν έναν πιθανό δρόμο προς πιο στοχευμένη, οικονομικότερη και ταχύτερη γενετική διερεύνηση.
Το ενδιαφέρον της προσέγγισης αποκτά ακόμη μεγαλύτερη διάσταση αν ληφθεί υπόψη το μέγεθος του πληθυσμού που θα μπορούσε δυνητικά να αφορά. Σύμφωνα με τον Σέντλατσεκ, μόνο στην Αυστρία περίπου 500.000 άνθρωποι ζουν με σπάνιες ασθένειες, γεγονός που αναδεικνύει τη σημασία της ανάπτυξης νέων διαγνωστικών εργαλείων.
