Retų ligų priežastis vis dažniau nustatoma genomo sekos nustatymu, kai nuskaitoma visa žmogaus DNR, pirmiausia ją suskaidant į mažus gabalėlius – trumpai. Christian Gilissen, Lisenka Vissers ir kolegos nustatė, kad nauja technika, naudojanti ilgą skaitymą, yra dar veiksmingesnė nustatant sudėtingas priežastis. Jie praneša, kad 80–90% atvejų buvo aptikti, kaip nurodyta Amerikos žmogaus genetikos žurnalas.
Retos ligos dažniausiai atsiranda dėl genetinių priežasčių. Šios priežastys vis dažniau nustatomos naudojant genomo sekos nustatymo metodus. Genomo sekos nustatymas tiria visą individo genomą, kurį sudaro daugiau nei 3 milijardai DNR blokų.
Norint nuskaityti genomą, DNR pirmiausia supjaustoma į mažus maždaug 300 raidžių gabalėlius, vadinamus trumpais skaitymais. Šios dalys yra nuskaitomos ir surenkamos tol, kol nustatomas visas genomas.
„Šis metodas leido mums nustatyti daugelio retų ligų priežastį”, – sako Gilissenas, Radboudumc genomo bioinformatikos profesorius.
Tačiau trumpo skaitymo technika turi ir trūkumų. Didžiulė mažų genetinių gabalėlių kolekcija ne visada gali būti surinkta tiksliai tinkamose vietose. Tai ypač pasakytina apie labai ilgas pasikartojančias DNR dalis (pakartojimus) ir DNR dalis, kurios buvo ištrintos, įterptos arba pertvarkytos (translokacijos). Siekiant kompensuoti šias problemas trumpais skaitymais, dažnai naudojami keli kiti metodai, siekiant nustatyti, kas galėjo būti praleista.
Ilgi skaitymai
Pastaraisiais metais atsirado nauja sekų nustatymo technika, pagrįsta ilgais skaitymais, įskaitant PacBio HiFi sekos nustatymą. Naudojant šią techniką, galima nuskaityti 20 000 raidžių genetinius segmentus, o ne 300 trumpų skaitymų raidžių.
Vissersas, Radboudumc vertimo genomikos profesorius, paaiškina: „Iš pradžių ši technika buvo ne tokia tiksli ir gana brangi, tačiau dabar ji tapo patikima ir daug pigesnė. Todėl paklausėme savęs: ar galėtume pakeisti trumpus skaitymus ir visus papildomus testus. Ar ilgais skaitymais būtų galima užfiksuoti pakankamai genetinių mutacijų, kad galėtume klinikoje atlikti trumpus skaitymus ir kitus papildomus tyrimus?
daugiau nei 90 proc.
Gilissenas ir jo kolegos atrinko 100 mėginių, kurių genetines retųjų ligų priežastis buvo sunku nustatyti ankstesniuose tyrimuose, naudojant trumpus skaitymus kartu su įvairiais papildomais tyrimais. Šie mėginiai dabar tiriami tik naudojant ilgus skaitymus.
Gilissen sako: „Ilgai skaitydami iš karto nustatėme 83% priežasčių. Atlikę tolesnį tyrimą nustatėme, kad taikant metodą buvo aptikta dar 10%, tačiau jie nebuvo automatiškai nustatyti. Likusių 7% atvejų buvo patobulinti tolesni gali prireikti technikos.
„Iš esmės šiuo sudėtingesniu testu mes nustatome 93 % priežasčių. Priežastys, kurių neįmanoma arba labai sunku nustatyti naudojant dabartinius trumpo skaitymo metodus. Dėl ne tokių sudėtingų priežasčių šis procentas greičiausiai dar didesnis.”
Genų įjungimas ir išjungimas
Ilgi skaitymai taip pat turi tiesioginio metilinimo atvaizdavimo pranašumą. Metilinimas yra procesas, kurio metu genai įjungiami arba išjungiami dėl cheminių DNR pokyčių.
Gilissen sako: „Trumpi skaitymai to padaryti negali, todėl jums reikia atlikti papildomą tyrimą. Mes įtraukėme to pavyzdį į savo mėginius. Paprastai motinos genas yra aktyvus, o tėvo genas neaktyvus, tačiau šiuo atveju pacientas negavo jokio genas iš tėvo ir du motinos genai buvo neaktyvūs.
Vienas testas
Pastaraisiais metais buvo atlikta daugiau tyrimų apie ilgų skaitymų naudojimą klinikiniams tikslams. Anot Visserso, pirmą kartą buvo atliktas toks tiesioginis palyginimas tarp 100 jau žinomų ir sunkiai aptinkamų retų ligų priežasčių ir ilgų skaitymų vartojimo.
Ji sako: „Toliau tobulėjant technikai ir mažėjant kainoms, artimiausiu metu ilgas skaitymas bus tinkamiausias metodas retiems sutrikimams, atsižvelgiant į kokybę, naudojimo paprastumą – vieną testą vietoj kelių – ir įperkamumą“.