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.

Метод молекулярно-генетической диагностики является новым способом обследования организма, которое позволяет точно и быстро выявить вирусы и инфекции, мутации генетических материалов, вызывающих различные заболевания, а также оценить риски наследственных и других заболеваний. Однако, этот метод обладает далеко не полным спектром возможностей исследования ДНК.

Одним из главных преимуществ молекулярно-генетической диагностики является то, что это исследование проводится in vitro, минимизируя необходимость медицинского вмешательства. Благодаря этому метод можно успешно применять для диагностики заболеваний у эмбрионов, а также у ослабленных и тяжелобольных пациентов.

Кровь из вены является самым распространенным материалом для исследования молекулярно-генетической диагностики. Тем не менее, возможно извлечение ДНК/РНК из жидкостей и тканей других органов: слюны, соскоба слизистой рта, выделений из половых органов, околоплодной жидкости, волос, ногтей и т.д.

Этот метод молекулярно-генетической диагностики является значительным шагом к персонализированной медицине, так как он позволяет учитывать все особенности конкретного пациента при его обследовании и лечении.

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 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.

Современные методы молекулярно-генетической диагностики позволяют более точно определять наличие генетических заболеваний у человека. Эти методы используются для обнаружения наследственных мутаций или изменений в генах, которые могут привести к различным болезням.

Одним из основных методов является полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая позволяет увеличить количество ДНК в образце до уровня, достаточного для детектирования наследственных мутаций.

Еще один метод - секвенирование ДНК, позволяющее выявить конкретные изменения в генах, связанных с разными наследственными патологиями. Современные методы секвенирования имеют высокую точность и позволяют обнаружить мутации в отдельных генах или даже во всей последовательности генома.

Также используются методы флуоресцентной гибридизации (ФГ), которые основываются на значительном различии между нормальной и измененной ДНК. Этот метод является очень чувствительным и может использоваться, чтобы обнаруживать очень редкие изменения в геноме.

Существуют также более новые методы молекулярно-генетической диагностики, такие как метод генной патологии и генной терапии, которые могут решить ряд наследственных заболеваний на генетическом уровне.

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) был изобретен в 1983 году и по-прежнему является наиболее распространенным и фундаментальным способом в молекулярной диагностике. Он отличается высочайшей точностью, чувствительностью и скоростью проведения исследования. ДНК/РНК молекулярной диагностики методом ПЦР позволяет выявлять множество патологий, таких как ВИЧ, вирусные гепатиты, половые инфекции, туберкулез, боррелиоз, энцефалит и прочие.

Для проведения анализа выбирают участок ДНК и многократно увеличивают его количество в лаборатории с помощью специальных веществ. Большой перечень биоматериалов подходит для диагностики: кровь, слюна, моча, выделения из половых органов, плевральная и спинномозговая жидкость, ткани плаценты и т.д.

Флуоресцентная гибридизация (FISH) – это специфический молекулярный метод исследования, фокусирующийся на уникальных нуклеотидных соединениях отдельно взятой хромосомы или ее сегментах. Для этого используются меченые флуоресцентными маркерами короткие ДНК-последовательности, которые выступают в качестве зондов и позволяют обнаружить атипичные гены. Исследовать можно кровь, костный мозг, плаценту, ткани эмбриона, биопсии и другие биоматериалы. Однако, образец необходимо доставить в лабораторию как можно быстрее после его изъятия.

В основном FISH-метод используется в онкологии (например, для отслеживания остаточных злокачественных клеток после химиотерапии) а также в пренатальной диагностике (для выявления риска развития у плода врожденных пороков), гематологии. Метод FISH, с точностью около 0,5%, является чрезвычайно чувствительным в обнаружении поврежденных фрагментов ДНК. Результаты исследования получают в течение 72-х часов.

Стоит отметить, что FISH-метод, более специфичен, чем микроматричный цитогенетический анализ, и может использоваться только с целью подтверждения или опровержения предполагаемого диагноза.

Микрочипирование - новый способ молекулярной диагностики, основанный на использовании зондов, маркированных флуоресцентными последовательностями ДНК. Как и в случае с методом ФЛГ, для анализа может использоваться любой биоматериал, в котором находится ДНК/РНК. Однако, в отличие от ФЛГ, здесь пробы сначала извлекают из пациентов и затем сравнивают с образцами на микрочипе.

Микрочип представляет собой основание из стекла, пластика или геля, на которое наносят микротесты длиной от 25 до 1000 нуклеотидов. Зонды, полученные после очистки биоматериала, совмещают на микротестах чипа и наблюдают за реакцией маркеров. Результаты готовы через 4-6 дней после забора материала.

Микрочипирование широко применяется в онкологии и кардиологии, в том числе для изучения генетической предрасположенности. Он точен и чувствителен, но, к сожалению, в России этот метод используется редко.

Молекулярная диагностика - это неинвазивный и точный метод обследования организма, который может применяться в разных областях медицины. Однако, в России этот метод еще не получил должного распространения, и не все клиники могут предложить подобную услугу.

Важно отметить, что информация о здоровье и медицине, представленная в статье, не предназначена для самодиагностики или самолечения. Она имеет только ознакомительный характер.

Фото: freepik.com