Один генетический тест может точно диагностировать 25 редких заболеваний быстрее, чем когда-либо

Ученые разработали быстрый генетический тест, который позволяет диагностировать широкий спектр редких заболеваний мышц и нервов с почти идеальной точностью.

Заболевания с тандемными повторами - это семейство из более чем 50 наследственных заболеваний, включая болезнь Хантингтона и боковой амиотрофический склероз (БАС), которые возникают, когда короткие последовательности ДНК повторяются слишком много раз.

Тандемные повторы могут возникать из-за ошибок в репликации ДНК, которые затем передаются последующим поколениям. Однако многие из них являются доброкачественными, и все живые существа имеют их в различных формах и комбинациях, что делает их полезным инструментом для определения отношений между людьми, например, родства или отслеживания происхождения инфекций.

Но иногда они возникают в проблемных участках наших геномов.

В зависимости от места их появления необычно длинные формы этих повторяющихся последовательностей могут привести к неврологической или нервно-мышечной дегенерации. Однако, поскольку известно 37 генов, связанных с нарушениями, вызванными короткими тандемными повторами, может потребоваться множество тестов, чтобы определить, какие из них ответственны за симптомы того или иного человека.

Для таких пациентов, как Джон - один из участников нового исследования - может потребоваться более десяти лет, чтобы сократить число возможных вариантов.

В конечном итоге Джону поставили диагноз "мозжечковая атаксия, невропатия и синдром вестибулярной арефлексии", или сокращенно CANVAS. Это нейродегенеративное двигательное расстройство, которое связано с расширением повторяющихся последовательностей ДНК в гене RFC1.

Однако только в этом одном гене существует множество способов повторения коротких последовательностей ДНК, что затрудняет проведение полного диагностического теста.

Я проходил тест за тестом в течение более 10 лет и не получил абсолютно никаких ответов на вопрос, в чем дело", - говорит Джон.

Невролог Кишор Кумар говорит, что он и его коллеги из Гарванского института медицинских исследований в Австралии называют этот напряженный процесс "диагностической одиссеей". Пока такие пациенты, как Джон, годами ждут ответа, их симптомы постепенно ухудшаются.

Хотя в настоящее время не существует лекарства от нарушений, связанных с тандемными повторами, ранняя диагностика может помочь пациентам справиться с симптомами и, возможно, приостановить прогрессирование болезни, поэтому недавно разработанный тест должен существенно изменить ситуацию для пациентов.

"Этот новый тест полностью изменит наши методы диагностики этих заболеваний, поскольку теперь мы можем проверить все нарушения сразу с помощью одного теста ДНК и поставить четкий генетический диагноз, - говорит Кумар, - помогая пациентам избежать многих лет ненужных биопсий мышц или нервов при заболеваниях, которых у них нет, или рискованного лечения, подавляющего их иммунную систему".

Недавно разработанная оценка основана на нанопоровой технологии, которая может анализировать длинные фрагменты ДНК или РНК в известных повторяющихся областях человеческого генома.

Взяв один образец ДНК из крови человека, исследователи могут пропустить нуклеиновые кислоты через белковую нанопору, используя изменения в электрическом токе, возникающие в результате молекулярных взаимодействий, для расшифровки в реальном времени последовательностей 40 генов, известных как связанные с 25 заболеваниями с тандемными повторами.

Среди 37 пациентов, которые были протестированы этим методом, включая Джона, все были правильно соотнесены со своим нейрогенетическим заболеванием.

"Мы правильно диагностировали всех пациентов с уже известными заболеваниями, включая болезнь Хантингтона, синдром хрупкого X, наследственную мозжечковую атаксию, миотоническую дистрофию, миоклоническую эпилепсию, болезнь двигательных нейронов и другие", - говорит геномист Айра Девесон, также из Института Гарвана.

Для современных тестов секвенирования генов требуются машины размером с холодильник, тогда как нанопоровая технология не больше степлера. Кроме того, она стоит на сотни тысяч долларов дешевле, а значит, ее можно легко масштабировать и распространять.

Сейчас исследователи пытаются получить клиническое одобрение этого метода. Они надеются, что через два-пять лет диагностический тест будет использоваться регулярно.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.