XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Огромное количество редких заболеваний оказывают пагубное воздействие на здоровье как взрослых, так и детей. Большая часть болезней определяется генетической предрасположенностью к ней, что является мотиватором к разработке новых методов и подходов в изучении того или иного нарушения. На сегодняшний день для анализа нуклеотидный последовательности ДНК широко применяются традиционные подходы - методы секвенирования по Сенгеру, пиросеквенирования и аллель-специфического полимеразной цепной реакции. К сожалению, вышеперечисленные подходы специализируются только на самых распространённых мутациях в целевых генах, в то время как редкие нарушения остаются нераспознанными.

В последнее время интенсивно начали развиваться технологии массового параллельного секвенирования, позволяющие за несколько дней проанализировать весь человеческий геном в одном тесте. Секвенирование нового поколения (NGS) - совокупность методов высокопроизводительного считывания нуклеотидной последовательности ДНК и РНК, широко используемых в научных исследованиях. Этот подход активно применяется в фундаментальных и прикладных исследованиях, а также в диагностике моногенных заболеваний - обширной группы наследственных болезней, вызванных мутациями в одном гене.

Технологические возможности высокопроизводительного секвенирования позволяют считывать последовательность одновременно большого числа генов и выявлять патогенные мутации, ответственные за возникновение генетически гетерогенных болезней.

Стратегия планирования обследования пациента с помощью NGS заключается в следующем. В диагностике генетически детерминированного состояния важно придерживаться принятой в профессиональном сообществе последовательности шагов по выявлению определённого заболевания - диагностического алгоритма, важнейшее место в котором занимают как клинико-генеалогическое, так и генетическое исследование. Алгоритм генетического обследования зависит от мутаций, характерных для конкретного заболевания. Если число генов, связанных с наследственным заболеванием, превышает один, высокопроизводительное секвенирование является наиболее экономически обоснованным методом исследования с разрешением до одного нуклеотида. Применяются следующие альтернативные стратегии NGS: полногеномное и экзонное секвенирование, генные панели, специально разработанные под заболевание или группу болезней.

Полногеномное секвенирование является наиболее подробным из возможных вариантов исследования ДНК, но в связи с высокой стоимостью и трудоемкостью интерпретации используется, в основном, в научных исследованиях.

Секвенирование экзома или отдельных групп генов в клинической практике более целесообразно. Это стандартизированное исследование, в результате которого происходит считывание кодирующей последовательности всех генов человека. Затем, в зависимости от направляющего диагноза, проводится биоинформатический анализ того или иного набора генов.

Генная панель разрабатывается под наследственное заболевание или группу болезней. Она позволяет секвенировать определенные гены, при этом не происходит чтение остальных участков экзона. Преимуществом данного метода, как правило, является лучшее покрытие исследуемых генов и более низкая цена анализа в сравнении с секвенированием экзома при том же качестве, однако, существует необходимость разработки и апробации этих панелей, что является недостатком данного подхода.

Для клинической интерпретации результата NGS необходима его клиническая аннотация, которая включает в себя следующие параметры: дефектный ген, заболевание, вызванное тем или иным нарушением, характеристику выявленных изменений, популяционную частоту, оценку патогенности мутации. В связи с вышеперечисленными требованиями принимается решение о клинической значимости генетического варианта. Выявление в генетическом материале пациента патогенных или условно патогеных мутаций в генах, связанных с исследуемым заболеванием, в соответствующем аллельном состоянии и количестве свидетельствует в пользу направляющего диагноза, однако нельзя забывать об ограничениях и чувствительности выполняемого теста.

Благодаря своей высокой производительности, чувствительности и низкой себестоимости, технологии NGS составляют достойную конкуренцию рутинным методам. Поскольку NGS продолжают развиваться, предполагается, что в дальнейшем их преимущества увеличатся. Внедрение новых подходов позволит на ранних стадиях диагностировать нарушения генома или экзона, а также приблизит нас к персонализированной медицине.

ЛИТЕРАТУРА

1. Петрова Н.В. Молекулярно-генетические и клинико-генеалогические особенности муковисцедоза в российских популяциях. Автореф. дисс. докт. биол. наук. М 2009;

2. Николаева Е.А., Новиков П.В. Проблема диагностики и дифференциальной диагностики митохондриальных заболеваний у детей. Педиатрия 2014; 6: 75-83;

3. Bamshad M.J., Ng S.B. Bigham A.W. et al. Exome sequensing as a tool for Mendelian disease gene discovery. Nat Rev Genet 2011; 12: 745-755;

4. Majewski J., Lalonde E. et al. What can exome sequeneing do for you? J. Med Genet 2011: 48: 580-589;

5. http//www.hgmd.ef.ae.uk/ae/index/php.