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 широко используются в различных областях медицины. Рассмотрим основные задачи и сферы, где применяется данная технология.

1. Выявление различных патологий. Для диагностики инфекционных и вирусных заболеваний, которые не удается определить традиционными методами, молекулярная диагностика является незаменимой. Благодаря ей можно обнаружить болезнь на ранних стадиях, когда еще нет внешних клинических проявлений.
2. Исследование аллергических реакций. Молекулярная диагностика позволяет точнее определить аллерген, не требует прямого контакта с аллергеном и при этом является безопасной для пациента.
3. Индивидуальная оценка рисков наследственных заболеваний. Молекулярная диагностика помогает выявить наличие генетических мутаций и определить риск передачи наследственной патологии. Знание об этом позволяет проводить профилактику болезней на основе изменения образа жизни.
4. Перинатальная медицина. Методы молекулярной диагностики незаменимы для определения состояния здоровья эмбрионов, включая выявление синдромов Дауна, Эдвардса, Патау и других. Также они используются в области вспомогательных репродуктивных технологий.
5. Фармакогенетика. Молекулярная диагностика позволяет определить, какие лекарства максимально эффективны у конкретного пациента, что особенно важно при лечении тяжелых заболеваний, включая онкологические.
6. Спортивная медицина. Молекулярная диагностика также находит применение для определения спортивных перспектив, в том числе для узнавания, какой вид занятий принесет наибольшую пользу для здоровья или поможет достичь спортивных результатов.

Медики всерьез рассматривают перспективу персонализированной терапии, позволяющей подбирать препараты исходя из генетических особенностей каждого пациента. Молекулярная диагностика - это один из ключевых элементов такого подхода, который может значительно уменьшить риски побочных эффектов и увеличить эффективность лечения.

Генетические исследования становятся все более популярными, когда пациент желает получить информацию о своем здоровье. Обычно это необходимо в следующих ситуациях:

1. Для установления точного диагноза. Например, неправильная идентификация аллергена или недооценка вирусного заболевания. Это имеет прямое влияние на эффективность лечения;
2. Для профилактики возможных нарушений. Если пациент знает, что у него повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний или рака, он может принимать соответствующие меры, такие как отказ от вредных привычек;
3. Для повышения эффективности лечения. Например, онкологические заболевания имеют множество вариантов лечения. Использование метода проб и ошибок приводит к потере времени и жизненных сил, а также, в ряде случаев, к летальному исходу.

Одной из важных категорий генетических исследований является изучение ДНК в связи с планированием или рождением ребенка. Родители часто обращаются в лаборатории для:

1. Изучения своей генетической совместимости, оценки рисков наследственных заболеваний у потомка;
2. Исследования состояния плода и выявления синдромов и опасных заболеваний;
3. Диагностики заболеваний и аллергических реакций у младенца;
4. Определения наиболее подходящих видов спорта, питания и образа жизни ребенка, а также того, что следует избегать;
5. Установления отцовства или материнства.

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.

Методы молекулярно-генетической диагностики – это совокупность лабораторных методов, основанных на анализе генетического материала (ДНК и РНК). Они позволяют определять наличие или отсутствие генетических изменений, а также выявлять наследственную предрасположенность к различным заболеваниям.

Одним из наиболее распространенных методов молекулярно-генетической диагностики является полимеразная цепная реакция (ПЦР). Этот метод позволяет увеличивать количество копий генетического материала для дальнейшего анализа. Также существуют методы, основанные на гибридизации (соединении генетических материалов по определенным закономерностям), например, гибридизационный анализ с использованием РНК-зонда.

Методы молекулярно-генетической диагностики широко применяются в медицине для диагностики наследственных заболеваний, а также в судебно-медицинской экспертизе для определения отцовства или материнства. Они позволяют получить точные и надежные результаты, а также ускорить процесс диагностики и лечения.

Методы молекулярной цитогенетики являются эффективным средством для выявления наследственных заболеваний, психических отклонений и врожденных пороков развития. Цитогенетический анализ проводится для изучения хромосом с помощью специальных микроматриц, нанесенных на ДНК-чипы. Для этого из образца крови выделяют лимфоциты, помещая их на 48-72 часа в питательную среду, после чего проводят их исследование. Обычно данный анализ назначается нечасто, главным образом для изучения причин бесплодия и невынашивания беременности, а также для уточнения диагноза у детей при подозрении на врожденные заболевания. Точность цитогенетического анализа очень высока, однако метод является трудоемким и длительным, так как результат можно получить только через 20-30 дней после сдачи исследуемого образца.

Одним из достоинств цитогенетического анализа является его специфичность, которая позволяет выявлять практически без погрешностей небольшое количество патологий, таких как, например, аутизм. Но в то же время данный метод имеет и недостатки, так как не способен выявить многие другие наследственные заболевания.

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