Polski
Sekwencjonowanie genomu zarodków – komentarz nt. doniesień
Postęp w zakresie diagnostyki preimplantacyjnej z pewnością cieszy. Z roku na rok naukowcy coraz lepiej poznają możliwości metod takich jak sekwencjonowanie następnej generacji (NGS). Są też w stanie uzyskiwać coraz więcej danych o odpowiednim poziomie wiarygodności – analizując nawet bardzo niewielkie ilości materiału pobranego z zarodka. Raportowanie kolejnych osiągnięć w tej dziedzinie umożliwia innym ośrodkom doskonalenie ich codziennej praktyki. Jest też sygnałem ciągłych poszukiwań w obszarze genetyki człowieka. Obecnie wiemy już, w jaki sposób uzyskać informacje, nie zawsze jednak potrafimy je odpowiednio interpretować i używać. Mam nadzieję, że w przyszłości będziemy mieć szersze możliwości klinicznego zastosowania kompleksowej analizy DNA zarodków – zarówno na potrzeby diagnostyki PGD, jak i ewentualnych terapii genowych.
Na obecnym poziomie rozwoju nauki, trudno jest wyobrazić sobie wdrożenie i wykorzystanie doniesień zespołu Complete Genomics Inc dla potrzeb niepłodnych lub obciążonych genetycznie par. Jest to zresztą temat dyskutowany intensywnie przez samych autorów doniesień. Sekwencjonowanie całego genomu zarodków choć samo w sobie oznacza postęp, niestety nie jest jeszcze gotowym rozwiązaniem użytecznym w medycynie praktycznej.
Dyskutowany przez naukowców z Kalifornii jest także wątek szans i zagrożeń, jakie nieść ze sobą może analiza mutacji de novo na etapie rozwoju embrionalnego. Nie znamy wszystkich genetycznych mechanizmów naprawczych ujawniających się na etapie życia płodowego, choć obserwujemy ich obecność. Zaburzenia na poziomie molekularnym są czasem eliminowane, jeszcze zanim człowiek przyjdzie na świat. Może się zdarzyć, że mutacja de novo wykryta w badaniu preimplentacyjnym nie ujawni się na późniejszym etapie życia lub nie będzie miała istotnego wpływu na stan zdrowia danej osoby.
W związku z możliwością uzyskania kompletnych danych na temat materiału genetycznego zarodka, mogą też pojawiać się pytania o kierunek rozwoju tej gałęzi medycyny i przyszłość. Czy będziemy wybierali zarodki do podania na podstawie cech innych niż te odpowiadające za najczęściej występujące choroby? Czy nie będzie pokusy szeregowania embrionów na podstawie informacji o genotypie na te lepszej i gorszej kategorii? Na te pytania zapewne będzie trzeba odpowiedzieć sobie w raz z dalszym rozwojem badań.
***
ARTYKUŁ:
Sekwencjonowanie całego genomu. Nowa możliwość w diagnostyce preimplantacyjnej
Anna Palko-Łabuz | 2015-02-26
Od 1978 roku, kiedy na świat przyszło pierwsze dziecko poczęte pozaustrojowo, technologia IVF (ang. in vitro fertilisation) dała życie ponad 5 milionom kolejnych dzieci. Rzeczą oczywistą jest, że każdy rodzic pragnie, aby jego pociecha była zdrowa, dlatego w wielu określonych przypadkach diagnostyka preimplantacyjna jest istotnym etapem procedury in vitro. Naukowcy z Complete Genomics Inc. przyczynili się do udoskonalenia dotychczas stosowanych metod.
Diagnostyka preimplantacyjna (PGD, ang. pre-implantation genetic diagnosis) obejmuje szereg technik umożliwiających genetyczną identyfikację wadliwych zarodków powstałych w wyniku zapłodnienia in vitro. Analiza embrionów odbywa się przed ich wprowadzeniem do macicy kobiety i pozwala na uniknięcie w przyszłości poronienia, uszkodzeń poporodowych (zarówno fizycznych, jak i umysłowych) lub usunięcia ciąży po pozytywnej diagnozie prenatalnej.
Obecnie w diagnostyce wykorzystuje się tzw. sekwencjonowanie następnej generacji (NGS, ang. next generation sequencing) obejmujące określone części wszystkich 24 ludzkich chromosomów. Jest to metoda bezpośrednia i znacznie dokładniejsza od starszych metod – mikromacierzy lub FISH, w których markerem zmian są określone znaczniki lub światło.
Technika NGS może być stosowana w kierunku wykrycia zaburzeń chromosomalnych, chorób jednogenowych i translokacji. Poszukuje się jednak sposobów na analizę jeszcze większej części materiału genetycznego w sposób znacznie precyzyjniejszy niż dotychczas. Naukowcy z Complete Genomics Inc. w Kaliforni zaproponowali nową metodę pozwalającą na zbadanie ponad 95% całego genomu ludzkiego.
Wyniki badań zostały zaprezentowane ostatnio w czasopiśmie „Genome Research” w pracy zatytułowanej „Detection and phasing of single base de novo mutations in biopsies from human in vitro fertilized embryos by advanced whole-genome sequencing”.
– Ponieważ każdy człowiek jest nosicielem średnio mniej niż 100 mutacji powstałych de novo, umiejętność wykrycia oraz określenia pochodzenia tych zmian, które przyczyniają się do rozwoju wielu chorób, wymagają niskiego poziomu błędu – mówią współautorzy badań dr Brock Peters i dr Radoje Drmanac z Complete Genomics Inc. ¬ Obecność spontanicznych mutacji w materiale genetycznym związana jest z istnieniem wielu zaburzeń wrodzonych, np. autyzmu czy epilepsji.
W stosowanych dotychczas procedurach PGD z embrionu będącego w fazie blastocysty pobiera się 5-10 komórek. Przed przystąpieniem do sekwencjonowania, DNA tych komórek poddawane jest amplifikacji (powieleniu). Ze względu na brak 100-procentowej wierności procesu replikacji materiału genetycznego, w powielonym DNA powstają tysiące błędów, które po sekwencjonowaniu dają fałszywie pozytywne rezultaty i określane są jako spontaniczne mutacje, które nie są dziedziczone od rodziców.
W 2012 roku dr Peters i jego współpracownicy opracowali metodę masowego równoległego sekwencjonowania w oparciu o technologię LFR – ang. long fragment read. W ich najnowszych badaniach metoda ta została wykorzystana w kontekście analizy ludzkich embrionów IVF.
LRF pozwala na wygenerowanie wysokiej jakości powielonego genomu już z 10 komórek ludzkich (z około 66 pg DNA). Stwierdzono, że zastosowana technologia umożliwia zarówno dokładniejsze wykrycie mutacji de novo pojedynczego nukleotydu (tzw. SNV, ang. single nucleotide variant), jak i na znaczne zmniejszenie liczby mutacji, które dają fałszywie pozytywne wyniki. W badaniach uzyskano około 100-krotnie niższy poziom błędu niż w przypadku dotychczas stosowanych procedur.
Nie ulega wątpliwości, że technika in vitro jest tematem niezwykle kontrowersyjnym w kontekście etycznym. Należy jednak przyznać, że wyniki ostatnich badań stanowią ważny krok w aspekcie badań nad tą procedurą.
