Testarea genetică – all in one?

Metaforic, genomul uman poate fi privit ca o carte ce conține informația necesară vieții sau ca un angrenaj de o complexitate extraordinară, ale cărui planuri și funcționare sunt încă departe de a fi bine înțelese – în ciuda descoperirilor din ultimele decenii, suținute de progresele tehnologice explozive.

Istoric, prima tehnică de investigare a materialului genetic uman în scop diagnostic a fost cariotipul, urmat apoi de tehnologiile FISH, PCR, MLPA, microarray, secvențiere, fiecare acoperind o categorie anume de modificări cauzatoare de boală: anomalii cromozomiale de tipul sindromului Down, rearanjamente cromozomiale, modificări de secvență țintite, deleții/duplicații intragenice, alterări ale secvenței la nivelul unui set de gene, întregului exom sau genom. La modul ideal, un set de semne clinice ne-ar direcționa către o anume analiză. Însă faptul că în multe situații tabloul clinic este nespecific sau atipic face ca drumul pacientului spre găsirea unui diagnostic să capete realmente dimensiuni de odisee.

Recent, în lumea medicală, a apărut ceea ce poate părea Graal-ul diagnosticului genetic, anume tehnologia de secvențiere cu înaltă fidelitate a întregului genom, lrWGS, ce folosește așa-numitele long-reads, segmente ADN (ampliconi) de dimensiuni mari – 15-50 kb, în contrast cu cele scurte, de cca. 250 pb, folosite în secvențierea obișnuită. Posibilitatea de a obține aceste segmente lungi înseamnă că în afara mutațiilor punctiforme detectate de tehnicile curente de secvențiere, lrWGS identifică și anomalii localizate în zonele problematice pentru alte tehnologii: regiunile cu conținut bogat în GC, cele aflate adânc din interiorul intronilor, cele repetitive, transpozoni, pseudogene, permițând, de asemenea, și observarea aberațiilor structurale echilibrate, în general invizibile prin tehnicile de genetică moleculară. În plus, metilarea ADN, mecanism principal în bolile de imprinting, este, de asemenea, analizată, la fel ca și ADN mitocondrial.

Astfel, expansiuni ale unor regiuni repetitive alcătuite din triplete nucleotidice, cauzative pentru afecțiuni cum ar fi sindromul X fragil, ataxia Friedreich sau distrofia miotonică pot fi identificate direct prin această tehnologie. Un număr în creștere de boli sunt acum cunoscute a fi provocate de inserția unor transpozoni în regiunile codificatoare sau reglatoare ale genelor, ori chiar și în introni, modificând în acest fel procesul de splicing. Inserția unui element Alu într-un exon al genei USH2A, în trans cu o variantă punctiformă, a condus la diagnosticarea sindromului Usher tip 2 la un pacient la care testele genetice obișnuite nu au izbutit să clarifice mecanismul patogenetic.
Similar, în lrWGS un singur amplicon acoperind distanțe lungi, este posibilă stabilirea localizării în cis sau în trans a variantelor asociate cu afecțiuni recesive, lucru de obicei dificil de realizat prin variantele de secvențiere cu ampliconi scurți. Clarificarea localizării variantelor patogene, esențială pentru confirmarea diagnosticului genetic la pacienții ce prezintă mutații heterozigot compuse, se realizează de obicei prin secvențiere clasică Sanger.
În plus, un număr considerabil de gene din genomul uman prezintă una sau mai multe copii, cu similaritate ridicată de secvență, de cele mai multe ori nefuncționale. Acesta este cazul unor gene precum PKD1, CYP21A2 ș.a. Acuratețea lrWGS în analiza acestor regiuni este net superioară comparativ cu secvențierea standard.

Tehnologiile actuale de secvențiere a întregului exom sau genom incorporează și analiza variațiilor numărului de còpii, echivalentă cariotipului molecular prin tehnologia microarray. Grație ampliconilor lungi, lrWGS nu doar identifică delețiile și duplicațiile detectabile prin microarray, ci și anomalii structurale echilibrate, precum inversiile și translocațiile, ce pot fi vizualizate, alternativ, prin cariotip convențional (atunci când sunt de dimensiuni mari) sau prin cartare optică.
Modificările epigenetice ale ADN sunt, de asemenea, analizate, oferind posibilitatea diagnosticării bolilor de imprinting precum sindroamele Prader-Willi, Angelman, Silver-Russell, Beckwith-Wiedemann s.a.
Analiza lrWGS se desfășoară în trio, pacientul fiind investigat prin lrWGS, iar părinții – prin secvențierea întregului exom (WES); datele sunt analizate prin algoritmi comparativi, conducând astfel la o rată de detecție sporită a modificărilor patogenetice. Analiza este disponibilă la Cytogenomic Medical Laboratory, laborator dedicat excelenței în diagnostic.