Nepaisant sparčios genetinių tyrimų pažangos per pastaruosius dešimtmečius, daugiau nei pusė žmonių visame pasaulyje, kuriems įtariami Mendelio genetiniai sutrikimai, neturi tikslios molekulinės diagnozės. Kiti ištveria daugiau nei šešerius metus trukusius testus, kol bus nustatyta diagnozė.
Dabar KAUST tyrėjai ir mokslininkai visoje Saudo Arabijoje sukūrė NanoRanger – tikslų ir greitą metodą, leidžiantį genetiškai diagnozuoti tokias ligas per kelias valandas. Tyrimas publikuojamas žurnale Med.
„Skubiai reikia tikslios, veiksmingos genominės diagnozės, kad pagerintume pacientų rezultatus ir palengvintume nešiotojų patikrą“, – sako mokslų daktaras Yingzi Zhang. kandidatas KAUST, vadovauja Mo Li.
„Šis tyrimas atitinka Saudo Arabijos 2030 m. viziją – sveikatos priežiūros tobulinimą pasitelkiant naujoves, siekiant pagerinti visų piliečių gyvenimo kokybę.
Mendelio sutrikimus, įskaitant nervų sistemos ir intelekto vystymosi sąlygas, sukelia arba vieno konkretaus geno pakitimas, arba nenormalus vieno genomo segmento pertvarkymas. Kiekviena liga turi specifinį „lūžio tašką“ – struktūrinio varianto genominę vietą, kurioje DNR ištrinama, pertvarkyta arba apverčiama.
Nors šiuos variantus galima identifikuoti naudojant tradicinius atrankos metodus, dėl pertvarkymų sudėtingumo jie dažnai praleidžiami. Mendelio ligos yra paveldimos, ypač jei abu tėvai yra to paties pažeisto segmento nešiotojai. Tokios ligos yra labiau paplitusios regionuose, kur yra būdinga santuoka tarp giminingų asmenų (giminystės).
„NanoRanger naudoja paprastas molekulinės biologijos strategijas, kad „išžvejotų“ genominius regionus, kurie, kaip įtariama, turi sudėtingų mutacijų, ištrynimų ar pertvarkymų“, – sako Li.
Šis metodas yra ekonomiškas ir reikalauja tik nedidelio DNR kiekio iš paciento ar įtariamo nešiotojo. „NanoRanger“ paima genominės DNR pavyzdį ir naudoja molekulines žirkles, vadinamas restrikcijos fermentais, kad suskaidytų DNR į gabalus su tomis pačiomis galo sekomis.
Tada šie gabalai savaime sujungiami į apskritimus ir sustiprinami, todėl naudojant „Oxford Nanopore Technologies“ ilgai skaitytą sekos nustatymo technologiją lengviau nukreipti ir sekti dominančius genomo regionus.
„Naudodamas mūsų pagal užsakymą sukurtą duomenų analizės įrankį, NanoRanger tiksliai nustato lūžio taškus vienos bazinės poros skiriamąja geba ir pateikia išsamų vaizdą, kuris padeda diagnozuoti genetinį sutrikimą“, – sako Zhang. „Diagnozė gali būti diagnozuojama net 12 minučių po pradinės sekos nustatymo, o tai gali pakeisti žaidimą.
Atliekant tyrimus bendradarbiaujant su Saudo Arabijos gydytojų grupe, vadovaujama Fowzan Alkuraya Karaliaus Faisalo specialistų ligoninėje ir tyrimų centre, „NanoRanger“ sėkmingai nustatė tikslius lūžio taškus 13-oje šeimyninių genominių sutrikimų atvejų, kurių nebuvo galima atlikti atliekant įprastinius genetinius tyrimus. Naudodami šiuos lūžio taškus, mokslininkai patikrino susijusių šeimos narių ir 1000 sveikų Saudo Arabijos asmenų nešiotojų statusą.
Tyrimo metodas paskatino vieną Saudo Arabijos porą tyrime pasirinkti apvaisinimą in vitro po to, kai buvo nustatyta, kad jie abu turi paveldimos Mendelio ligos genomo deleciją.
„Mes pateikėme patento paraišką ir planuojame integruoti „NanoRanger“ į standartines diagnostikos procedūras, kad pateiktume visapusišką įrankių rinkinį, skirtą klinikiniams tikslams tiek čia, Saudo Arabijoje, tiek visame pasaulyje“, – daro išvadą Li.