Генетическое исследование (анализ), также известное как ДНК-тестирование, включает получение ДНК из образца клеток вашего организма для идентификации определенных генов, хромосом или белков, включая те, которые являются дефектными (известные как мутации).
Исследование может помочь определить генетическую линию, подтвердить или исключить наследственное генетическое заболевание, оценить риск развития или передачи генетического заболевания, а также выбрать наиболее эффективные препараты с учетом вашего генетического профиля. Анализы могут проводиться на образцах крови, мочи, слюны, тканей организма, костей или волос.
Цель анализа
Ваш лечащий врач может назначить генетический анализ по ряду причин, связанных с диагностикой, профилактикой и лечением. Генетическое исследование также может использоваться в судебных расследованиях. Существуют даже анализы, доступные непосредственно потребителю, которые позволяют отследить вашу родословную.
Как работают генетические исследования
Почти каждая клетка вашего тела содержит ДНК, гены и хромосомы. Каждая из них выполняет определённую и взаимосвязанную функцию:
- ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это двухцепочечная молекула, содержащая всю генетическую информацию о вас как о личности. ДНК состоит из четырёх аминокислот: аденина (А), тимина (Т), цитозина (Ц) и гуанина (Г). Уникальная последовательность этих аминокислот составляет «программный код» вашего организма;
- ген — это отдельный фрагмент ДНК, содержащий закодированные инструкции о том, как и когда синтезировать определённые белки. Хотя ген предназначен для стандартного функционирования, любые ошибки в кодировании ДНК могут повлиять на реализацию этих инструкций. Эти ошибки называются генетическими мутациями;
- хромосома — это совокупность генов. У каждого человека 46 генов, 23 из которых унаследованы от матери и отца соответственно. Каждая хромосома содержит от 20 000 до 25 000 генов.
С начала XX века учёные понимали, что определённые генетические вариации (генотипы) приводят к определённым физическим характеристикам (фенотипам). В последние годы развитие технологий и более глубокое понимание генома человека позволили учёным определить, какие мутации отвечают за определённые заболевания или характеристики.
Типы генетических анализов
Генетические анализы имеют широкий спектр применения в медицинских и немедицинских учреждениях. Они включают в себя:
- диагностическое исследование для подтверждения или исключения генетического заболевания;
- анализ на носительство проводится до или во время беременности, чтобы узнать, являетесь ли вы и ваш партнер носителями гена, который может вызвать врожденный дефект;
- пренатальная диагностика для выявления аномалий в генах плода до рождения с целью выявления врожденных заболеваний или пороков развития;
- скрининг новорожденных для регулярного выявления наследственных заболеваний;
- преимплантационное исследование, используемое для выявления аномалий эмбрионов в процессе экстракорпорального оплодотворения (ЭКО);
- прогностическая диагностика для оценки риска (предрасположенности) развития генетически обусловленного заболевания, например рака молочной железы, в более позднем возрасте;
- фармакогенетическое исследование для определения того, может ли ваша генетика влиять на вашу реакцию на лекарственную терапию, в частности на генетическую устойчивость к вирусам, таким как ВИЧ.
Немедицинское использование генетического исследования включает анализ на отцовство (используется для определения закономерностей наследования между людьми), генеалогическое исследование (для определения происхождения или наследия) или судебно-медицинскую экспертизу (для идентификации человека в юридических целях).
Доступные в настоящее время анализы
Число генетических анализов, доступных для диагностики заболеваний, растёт с каждым годом. В некоторых случаях анализы могут давать скорее предположительные, чем диагностические результаты, поскольку понимание генетики заболеваний (например, рака и аутоиммунных заболеваний ) остаётся ограниченным.
Среди некоторых генетических анализов, используемых в настоящее время для диагностики:
- Болезнь Беккера/Дюшенна, связанная с мышечной дистрофией;
- Мутации BRCA1 и BRCA2, связанные с раком молочной железы, яичников и предстательной железы;
- Бесклеточный ДНК-скрининг используется для диагностики синдрома Дауна;
- Мутации CFTR, связанные с муковисцидозом;
- Мутации FH, связанные с семейной гиперхолестеринемией;
- Мутации FMR1 связаны с аутизмом и умственной отсталостью;
- Мутации HD, связанные с болезнью Хантингтона;
- Мутации HEXA, связанные с болезнью Тея-Сакса;
- Мутации HBB, связанные с серповидноклеточной анемией;
- Мутации IBD1 связаны с воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК);
- Мутации LCT, связанные с непереносимостью лактозы;
- Мутации MEN2A и MEN2B, связанные с раком щитовидной железы;
- Мутации NOD2, связанные с болезнью Крона;
- Мутации PAI-1, предсказывающие ишемическую болезнь сердца (ИБС) и инсульт.
Риски и противопоказания
Физические риски генетического анализа невелики. Для большинства исследований требуется образец крови, слюны или мазок с внутренней стороны щеки (так называемый буккальный мазок). В зависимости от целей аналтза может потребоваться всего несколько капель крови (например, для скрининга новорожденных или установления отцовства) или несколько пробирок (для исследования на рак или ВИЧ).
При подозрении на рак может быть проведена биопсия для получения клеток из солидной опухоли или костного мозга. Риски биопсии могут варьироваться в зависимости от степени инвазивности процедуры: от локализованной боли и синяков до рубцевания и инфицирования.
Пренатальные риски
Пренатальное генетическое исследование обычно проводится на основе анализа крови матери. Примером может служить анализ внеклеточной ДНК плода (cfDNA), проводимый после 10-й недели беременности. Риск для матери и ребёнка не выше, чем при заборе крови у небеременного человека.
Генетическое исследование также можно проводить на амниотической жидкости, полученной путем амниоцентеза. Амниоцентез может использоваться для кариотипирования, которое позволяет выявить генетические заболевания, такие как синдром Дауна, муковисцидоз и дефекты нервной трубки, например, расщепление позвоночника. Побочные эффекты могут включать спазмы, локальную боль в месте прокола и случайную перфорацию мочевого пузыря. Риск выкидыша при амниоцентезе составляет 1 к 400.
Напротив, образцы, полученные при биопсии ворсин хориона (БВХ), могут привести к потере беременности в одном случае из 100. БВХ может использоваться для скрининга тех же врождённых заболеваний, за исключением дефектов нервной трубки. Этот метод не рекомендуется женщинам с активной инфекцией, ожидающим двойню или имеющим вагинальные кровотечения, среди прочих. Побочные эффекты могут включать кровянистые выделения, спазмы или инфекцию.
Помимо физических рисков, связанных с анализом, специалисты по этике по-прежнему обеспокоены эмоциональным воздействием осознания того, что через годы или даже десятилетия у вас может развиться серьёзное заболевание. Эта неопределённость может вызывать стресс относительно вашего будущего.
Если вы планируете пройти плановый анализ, важно проконсультироваться с квалифицированным генетическим консультантом, чтобы полностью понять преимущества, риски и ограничения анализа. Это включает ваше «право не знать» о любых непредвиденных результатах.
В некоторых случаях знание о вашей генетической предрасположенности к такому заболеванию, как рак молочной железы, может помочь вам принимать важные решения, касающиеся вашего здоровья. В других случаях знание о заболевании, которое может развиться или не развиться, и от которого может не быть лечения, может быть нежелательно. В этом вопросе нет правильного или неправильного ответа, есть только личный выбор.
Перед анализом
Генетический анализ не требует особой подготовки. Исключением могут быть только пренатальные анализы, которые иногда требуют ограничений в еде и/или жидкости.
Сроки
В зависимости от цели исследования проведение генетического анализа может занять всего несколько минут.
За исключением наборов для определения происхождения, доступных напрямую потребителю, большинство генетических анализов требуют определённого уровня предтестового консультирования. Даже если ваш лечащий врач назначил анализ в рамках текущего обследования, будьте готовы провести в лаборатории или клинике не менее 15 минут (не считая времени ожидания).
Проведение пренатальных анализов может занять от 30 до 90 минут в зависимости от того, назначена ли процедура амниоцентеза, трансабдоминальной биопсии ворсин хориона (БВХ) или трансцервикальной биопсии ворсин хориона.
Биопсия может занять больше времени, особенно при исследовании костного мозга или толстой кишки. Хотя сама процедура может занять всего 10–30 минут, время подготовки и восстановления может увеличиться ещё на час при использовании внутривенного седативного препарата.
Генетические образцы можно получить в кабинете врача, клинике, больнице или независимой лаборатории. Пренатальный скрининг проводится в амбулаторных условиях. Некоторые биопсии, например, тонкоигольную аспирационную биопсию, можно провести в кабинете врача. Другие проводятся амбулаторно в больнице или клинике.
Что надеть
Если требуется забор крови, обязательно наденьте одежду с короткими рукавами или топ с рукавами, которые легко закатываются. Для пренатального скрининга или биопсии вас могут попросить частично или полностью раздеться. В этом случае оставьте все ценные вещи дома. При необходимости вам предоставят больничную рубашку.
Еда и напитки
Как правило, для генетического анализа нет ограничений по еде и напиткам. Приём пищи, напитков или лекарств не повлияет на результат анализа.
Хотя для пренатального ДНК-скрининга нет ограничений в питании, перед амниоцентезом следует избегать употребления жидкости, чтобы опорожнить мочевой пузырь и снизить риск его перфорации. Для биопсии ворсин хориона (БВХ) может потребоваться полный мочевой пузырь, и вас попросят выпить больше жидкости.
Ограничения по еде и напиткам также могут применяться при некоторых процедурах биопсии, особенно тех, которые затрагивают желудочно-кишечный тракт или требуют седации. Проконсультируйтесь с врачом, чтобы убедиться, что вы соблюдаете соответствующие рекомендации по питанию.
Вам также необходимо сообщить своему врачу, принимаете ли вы антикоагулянты (препараты для разжижения крови) или аспирин перед биопсией, так как это может спровоцировать кровотечение. Как правило, важно сообщить своему врачу о любых принимаемых вами лекарствах, как рецептурных, так и безрецептурных, перед любыми медицинскими исследованиями или анализами.
Что взять с собой
Обязательно возьмите с собой на приём удостоверение личности. Если процедура предполагает использование какой-либо седации, организуйте трансфер на машине или возьмите с собой друга, который отвезёт вас домой после приёма.
Во время анализа
Ваш опыт будет зависеть от типа генетического анализа, который вы проводите, но есть некоторые аспекты, которые применимы ко всем случаям.
Предварительный анализ
После того, как вы подпишете документы, удостоверяющие личность вы пройдете предтестовое консультирование. Продолжительность консультаций может варьироваться в зависимости от целей процедуры.
В диагностических целях, например для подтверждения давнего заболевания (например, болезни Крона) или расширения исследования известного заболевания (например, рака), предварительное консультирование может быть ограничено пониманием целей и ограничений анализа.
В целях скрининга или прогнозирования, например, для выявления внутриутробных врожденных дефектов, оценки предрасположенности к раку или определения вероятности того, что вы являетесь носителем заболевания, генетическое консультирование будет направлено на то, чтобы помочь вам лучше понять ценность и недостатки генетического исследования.
В любом случае, цель генетического консультирования — обеспечить вам возможность дать так называемое информированное согласие. Это определяется как разрешение, данное без принуждения или влияния, основанное на полном понимании преимуществ и рисков процедуры.
Цель консультирования — убедиться, что вы понимаете:
- цель исследования;
- тип и характер исследуемого состояния;
- точность и ограничения анализа;
- другие варианты исследования, которые вы можете выбрать;
- доступные вам варианты действий при выявлении расстройства;
- решения, которые вам, возможно, придется принять на основе результатов;
- доступность услуг консультирования и поддержки;
- ваше право отказаться от анализа;
- ваше «право не знать» об обстоятельствах, выходящих за рамки исследования.
Сертифицированный генетический консультант проведет вас через весь процесс исследования и сообщит, когда можно ожидать результатов. Обязательно задавайте как можно больше вопросов, особенно если вы столкнулись с трудной ситуацией, например, с прерыванием беременности.
На протяжении всего исследования
После завершения консультации будет получен образец для анализа. Образец можно получить следующими способами:
- мазок со слизистой оболочки щеки берут, протирая ватным тампоном внутреннюю поверхность щеки. Затем тампон помещают в герметичную пластиковую пробирку и отправляют в лабораторию;
- забор крови проводится флеботомистом, который вводит иглу в вену и извлекает от 1 до 3 миллилитров крови в пробирку;
- образец слюны можно получить, просто попросив вас плюнуть в стерильный контейнер;
- скрининг новорожденных, называемый анализом (проба) Гатри, включает в себя прокол пятки для получения нескольких капель крови. Капли крови наносятся на карточку для забора крови и отправляются в лабораторию;
- амниоцентез представляет собой введение тонкой полой иглы через брюшную стенку в матку для сбора небольшого количества амниотической жидкости;
- БВХ подразумевает введение катетера через шейку матки или брюшную стенку для получения образца ткани плаценты;
- тонкоигольная аспирационная биопсия (ТАБ) и толстоигольная аспирационная биопсия (ТБА) проводятся путем введения иглы через кожу в твердую опухоль или костный мозг.
Хотя хирургическая биопсия, проводимая открытым или лапароскопическим способом, может использоваться для получения труднодоступных тканей, она практически никогда не применяется исключительно для получения генетического образца. Образцы тканей также могут быть получены в дополнение к другим прямым диагностическим процедурам, таким как колоноскопия или эндоскопия.
В большинстве случаев вы сможете вернуться домой после получения генетического образца. Если использовалась седация (например, при колоноскопии или биопсии костного мозга), вам необходимо оставаться в отделении реабилитации до тех пор, пока медицинский персонал не одобрит вашу выписку, обычно в течение часа. В этом случае кто-то должен будет отвезти вас домой.
После анализа
Любая процедура с использованием иглы сопряжена с риском инфицирования, боли, синяков и кровотечения. Обратитесь к врачу, если у вас поднимется температура, появится покраснение, отёк или выделения из места биопсии. Это могут быть признаки инфекции, требующие немедленного лечения.
Если применялась седация, по возвращении домой у вас могут возникнуть кратковременные головокружение, усталость, тошнота или рвота. Симптомы, как правило, лёгкие и проходят в течение дня. Если симптомы сохраняются или у вас наблюдается аномально замедленная частота сердечных сокращений (брадикардия), немедленно обратитесь к врачу.
В лаборатории
В зависимости от целей анализа образец может быть подвергнут одному из нескольких процессов для выделения исследуемого гена. Один из таких процессов, полимеразная цепная реакция (ПЦР), используется для «амплификации» числа цепей ДНК в образце крови с нескольких тысяч до многих миллионов.
Затем образец подвергается процессу, называемому секвенированием ДНК, для определения точного кода АТЦГ в ДНК. Результат анализируется на компьютере и сравнивается с последовательностью референсного генома человека.
Затем создается отчет, в котором перечисляются все варианты, как нормальные, так и аномальные, информация о которых может потребовать интерпретации экспертом, известным как генетик.
Интерпретация результатов
В зависимости от используемого анализа и испытательной лаборатории, получение результатов может занять от одной до четырёх недель. Коммерческие лаборатории, как правило, работают быстрее, чем институциональные или исследовательские.
Если анализ проводился в диагностических целях, результаты, как правило, будут рассмотрены вместе с вами врачом, назначившим анализ. Например, специалист по ВИЧ, назначающий генотипирование, чтобы определить, какие препараты будут наиболее эффективны в зависимости от генотипа вашего вируса.
Если анализ используется в прогностических или скрининговых целях, рядом может находиться генетический консультант, который объяснит, что означают результаты, а что нет.
В большинстве случаев анализы на один ген дают положительный, отрицательный или неоднозначный результат. Согласно определению:
- положительный результат указывает на обнаружение «вредной мутации» (также известной как «патогенная мутация»). Вредная мутация — это мутация, при которой риск заболевания увеличивается, но не обязательно гарантирован;
- отрицательный результат означает, что мутация гена не обнаружена;
- неопределенный результат, часто описываемый как «вариация неопределенной значимости» (ВНЗ), описывает мутацию с неизвестным влиянием. Хотя многие такие мутации безвредны, некоторые могут быть даже полезными.
Результаты генетического анализа могут служить либо конечной точкой, позволяющей поставить точный диагноз и составить план лечения, либо отправной точкой, требующей дальнейшего обследования или мониторинга состояния вашего здоровья.
Вот некоторые из сценариев, с которыми вы можете столкнуться:
- любые отклонения, обнаруженные во время скрининга новорожденных, требуют дополнительного обследования и/или постоянного наблюдения за здоровьем ребенка для заблаговременного выявления симптомов;
- отклонения, обнаруженные во время пренатального скрининга, могут потребовать проведения превентивной терапии для минимизации последствий заболевания и/или привлечения медицинских экспертов для принятия решения о целесообразности сохранения беременности;
- любые отклонения, обнаруженные в ходе скрининговых анализов на носительство, могут потребовать вмешательства как генетика (чтобы определить вероятность того, что у вашего ребенка будет врожденный дефект), так и репродуктолога (чтобы рассмотреть альтернативные способы зачатия);
- любые отклонения, обнаруженные в ходе предиктивного анализа, требуют консультации соответствующего специалиста для рассмотрения дальнейших вариантов обследования или лечения. Это может включать профилактические процедуры, такие как профилактическая мастэктомия, чтобы избежать заболевания, если ваша генетика и другие факторы риска указывают на ваш исключительно высокий риск.