Генетичне тестування, переваги та обмеження
Генетичне тестування стає все більш широко використовуваним медичним дослідженням із найрізноманітнішими показаннями - від виявлення ризику розвитку певних захворювань до встановлення найкращої терапевтичної поведінки при деяких патологіях, таких як рак. Зовсім недавно нутригенетика сприяє вибору дієти та способу життя відповідно до індивідуального генетичного профілю. Тому вигоди від генетичного тестування є безперечними, але все ще існує ряд обмежень та проблем.
Генетичне тестування: аналіз ДНК
Генетичне тестування включає аналіз ДНК, хромосом, а також білків або певних метаболітів для виявлення генотипів, мутацій, фенотипів або спадкових каріотипів, пов'язаних із захворюванням, для клінічних цілей [1].
Цей тип тестування практикується на певному рівні принаймні з початку 1900-х років, за словами А. Краузе, спеціаліста з генетики людини в Університеті Вітватерсранда, Йоганнесбург. До середини восьмого десятиліття кількість генетичних тестів для аналізу ДНК помітно зростала, але переважали тести, що включали один ген або ділянки одного гена [1].
Секвенування геному людини
У той же час тривалий час генетичне тестування вважалося граничним засобом останнього діагностичного наміру, який вимагався після вичерпання всіх інших засобів [2]. Попутно, в результаті поглиблення важливості інформації, яку приносять гени, кількість і типологія генетичних тестів зазнали значного розвитку.
Ключовим моментом в еволюції генетичного тестування було встановлення послідовності геному людини, кульмінація міжнародного проекту, над яким працювали протягом 13 років. Це колосальне наукове досягнення створило надійну технологічну платформу для вивчення генів, пов’язаних з певними захворюваннями. Ще одним помітним кроком було впровадження нових методів секвенування (NGS), які дали безліч переваг, таких як швидке зниження витрат, набагато вищий рівень роздільної здатності, збільшення доступності та масштабів генетичного тестування, особливо при порушеннях з одним геном. [1]. Зі зменшенням витрат та появою нових методів існує можливість секвенування всього екзома або геному, залишаючи на другому місці цілеспрямоване тестування генів, розглянутих клініцистом для кореляції з патологією та фенотипом хвороби пацієнта [2].
Таким чином, геномне тестування завершило тестування генів у сенсі можливості вивчення всіх генів людини, а також взаємодії цих генів між собою та з оточенням людини. Ця інноваційна дисципліна, геноміка, відкриває шлях до нових методів лікування у разі складних захворювань, а також до нових методів діагностики [3].
Корисність генетичного тестування
В аналізі еволюції методів у цій галузі Краузе зазначає, що тестування за допомогою ДНК-аналізу пропонує переваги для тестування інших метаболітів, оскільки ДНК залишається незмінною від зачаття до смерті і, як правило, однакова у всіх тканин. "Деякі метаболіти можуть бути вимірюваними лише тоді, коли виникає захворювання, але аналіз ДНК можна проводити один раз і на всіх етапах життя, даючи однакові результати", - говорить Краузе [1].
Значення генетичного тестування стає очевидним, якщо взяти до уваги той факт, що понад 10 000 захворювань є генетично детермінованими або зумовленими, вражаючи 5-8% новонароджених, за даними M. Covic та співавт. Вони мають велику різноманітність і зустрічаються майже у всіх медичних спеціальностях [4]. Серед найпоширеніших спадкових захворювань - муковісцидоз, хвороба Хантінгтона, гемофілія, серповидно-клітинна хвороба, м’язова дистрофія Дюшенна, синдром Марфана або спадкова оптична нейропатія Лебера.
Пренатальне генетичне тестування
Поряд із цими захворюваннями, які включають мутації, що передаються від попередників, сферою інтересу з точки зору генетичного приданого є багатофакторні та плюригенні хвороби. Хоча на них впливають певні фактори навколишнього середовища, які «запускають, прискорюють або посилюють патологічний процес», вони все ж мають генетичний компонент, яким не можна нехтувати. Ця сфера включає загальні захворювання дорослих, такі як хвороби серця, діабет, деякі види раку, високий кров'яний тиск, астма, ожиріння, а також такі дегенеративні захворювання, як хвороба Альцгеймера або Паркінсона, деякі психози тощо. [4].
З іншого боку, пренатальне генетичне тестування, як і інші пренатальні методи скринінгу, є надзвичайно важливим для оцінки стану здоров'я ембріона або плода, особливо у випадках груп ризику (вагітні жінки старше 35 років, вагітні жінки носії генетичних мутацій або члени сім’ї, які в анамнезі мали генетичні мутації, вагітні жінки, у яких інші дослідження під час вагітності вказували на можливі генетичні порушення ембріона тощо). Пренатальне генетичне тестування, яке тепер також отримує користь від неінвазивних методів, допомагає виявити важкі відхилення та дозволяє майбутнім батькам приймати зважені рішення.
Основні показання
В даний час серед основних показань генетичного тестування є: підтвердження або спростування відомого або підозрюваного діагнозу генетичного розладу у симптоматичного пацієнта (генетично-діагностичні тести); виявлення ризику розвитку стану протягом життя у безсимптомних людей (прогностичні або безсимптомні генетичні тести); виявлення носіїв аутосомних або рецесивних мутацій, яким загрожує народження дітей з генетичним розладом (генетичні тести на носії або носії); оцінка стану здоров’я плода чи ембріона (пренатальні генетичні тести та тести для передімплантаційної генетичної діагностики); виявлення відразу після народження генетичних мутацій, які можуть спровокувати різні захворювання (наприклад, фенілкетонурію або вроджений гіпотиреоз) для їх лікування або профілактики до появи симптомів або їх загострення (генетичний скринінг новонароджених) [5].
Окремою категорією генетичного тестування є фармакогенетичне та фармакогеномічне тестування. Вони керують вибором лікування для кожного пацієнта, визначаючи їх генетичні варіації, які впливають на їх реакцію на певні препарати та толерантність до певних доз. Іншими словами, стає можливим налаштувати ліки з двома основними перевагами: прогнозувати ризик побічних реакцій на лікарський засіб та розробляти фармакогенетичні профілі, коригувати дозу препарату з метою досягнення максимальної ефективності [4].
Хоча генетичне тестування для легальних цілей не спрямоване на медичні проблеми, має особливе значення і є одним із найбільш запитуваних. Такі тести не використовуються для виявлення генних мутацій, пов'язаних зі станом хвороби, але допомагають виявити людей у критичних ситуаціях (жертви злочину або катастрофи, підозрювані в злочинах, особи, для яких необхідно встановити спорідненість з іншими осіб (наприклад, тести на батьківство) [5].
Тести нутрігеноміки та нутрігеноміки
Згідно з новими течіями, індивідуальний генетичний профіль впливатиме на реакцію організму на різні поживні речовини в раціоні, аспект, який вивчається нутригенетикою. Одночасно вплив біоактивних компонентів у їжі на експресію генів аналізується за допомогою нутрігеноміки. Поряд з харчовою епігеномікою (яка спрямована на аналіз епігенетичних змін у контексті харчування), дві нові дисципліни складають і нутриційну геноміку [6]. З формуванням цих дисциплін були розроблені тести, щоб співвіднести генетичний профіль людини з індивідуальним харчуванням та способом життя, що відповідає генетичній специфіці. Такі тести розроблені спеціально для людей, які страждають непереносимістю їжі, а також для тих, хто страждає від надмірної ваги.
Однак Американська академія харчування та дієтології кілька років тому зазначала, що використання нутригенетичних тестів для дієтичних рекомендацій слід робити з обережністю. Такий підхід у звичайній практиці може бути передчасним. "Дієтологи-дієтологи потребують базових навичок генетики як основи для розуміння харчової геноміки, а ці навички вимагають передових знань та навичок", - зазначили в установі. [6].
Генетичне тестування у профілактиці та лікуванні раку
Генетичне тестування також стало союзником у боротьбі з раком, з одного боку, за допомогою прогностичних тестів, а з іншого боку, завдяки підтримці у виборі та розробці терапії, яка конкретно націлена на пухлинні клітини.
Навіть якщо це захворювання в основному не суто генетичного походження, генетичне тестування може надати корисну інформацію про підвищений ризик розвитку людиною форми спадкового або сімейного раку протягом усього життя. Найвідоміші гени, що беруть участь у запуску спадкового раку, - BRCA1 та BRCA2, мутації яких викликають ризик розвитку раку молочної залози приблизно на 60-80% у віці до 70 років [4]. Носії такої мутації мають підвищений ризик розвитку інших видів раку: яєчників, простати, підшлункової залози.
Іншим геном, відповідальним за такі синдроми, є APC - від сімейного аденоматозного поліпозу, який схильний до колоректального раку, а також до інших злоякісних пухлин, таких як пухлини дванадцятипалої кишки та шлунка, пухлини ротової порожнини, остеоми та десмоїдні пухлини, медуллобластоми та гліобластоми тощо. Гени MSH2, MLH1, MSH6, PMS2, EPCAM, специфічні для синдрому Лінча, є джерелами найпоширенішої генетичної схильності до раку товстої кишки. Мутації синдрому Лінча включають ризик 80% для раку прямої кишки до 70 років та 60% для раку ендометрія у жінок, але також схильність до розвитку інших видів раку: шлунка, яєчників, тонкої кишки, жовчовивідних шляхів, сечовивідних шляхів і так далі [4].
У деяких синдромах генетичне тестування відіграє ключову роль у ранньому виявленні злоякісних утворень та оптимальному лікуванні захворювання. Крім того, інноваційні генетичні тести, такі як виявлення ДНК ракових клітин у крові (так звана рідинна біопсія), доповнюють ранню діагностику новоутворень.
Розуміння механізмів онкогенезу
Паралельно генетика все більше сприяє розумінню механізмів онкогенезу та розробці цілеспрямованих методів лікування. Досягнення в цій галузі призвели до розробки тестів, які виявляють мутації або біомаркери, пов'язані з певними солідними пухлинами. Визначення генетичного профілю типу раку, на який страждає пацієнт, визначає напрямки вибору найбільш підходящої для нього терапії. Ідентифікована мутація може спрямувати лікування на існуючу терапію або клінічне випробування препаратом, який потенційно може лікувати такий тип раку. Такі тести, особливо для запущених видів раку, почали включати в спеціальні національні програми. З іншого боку, для рідкісних видів раку без специфічного лікування існує тенденція практикувати секвенування геному, що може свідчити про мутації, що відповідають терапії, вже затвердженій для інших форм раку.
«Домашнє» генетичне тестування
У 2010 році оголошення компанії про розповсюдження наборів для генетичного тестування в аптеках США викликало безліч плюсів і мінусів. Це були тести, які міг використовувати кожен у своєму будинку, щоб отримати тест для визначення генетичної схильності до деяких захворювань, таких як хвороба Альцгеймера, діабет, рак молочної залози та інші основні захворювання. Потім зразок ДНК, зібраний вдома, був відправлений компанії для аналізу та інтерпретації результатів. Такі набори, які стали дуже популярними, відтоді класифікуються як "Генетичні тести безпосереднього споживача (DTC)". Цей тип рекреаційної генетики має головний недолік неповних і часто оманливих результатів, на відміну від тестів, проведених у стандартних умовах.
За даними генетичної консалтингової компанії Gray Genetics, хоча домашнє генетичне тестування є привабливим, відносно недорогим і навіть може призвести до певних позитивних змін у способі життя, його не можна вважати діагностичним тестуванням і не слід використовувати для прийняття медичних рішень. "Часто генетичне тестування, яке проводять компанії, які пропонують генетичне тестування в домашніх умовах, є досить обмеженим, що є основою їхньої доступності", - кажуть фахівці Gray Genetics.
Інноваційні методи генетичного тестування
За останні десятиліття методи генетичного тестування значно еволюціонували, так що від аналізу одного гена до складних тестів, що аналізують кілька генів, екзома (кодуючі послідовності геному) або всього геному людини [8].
Такі методи, як мікрочипи або послідовності, суттєво збільшили здатність аналізувати генетичний матеріал та швидкість виявлення генетичних відхилень. В даний час платформа мікрочипів для молекулярного каріотипу вважається золотим стандартом для виявлення хромосомних аномалій [1]. Це дозволяє виявити навіть дуже малі хромосомні дисбаланси. Секвенування всього екзома (WES) та секвенування цілого генома (WGS) - безумовно найбільш перспективні методи генетичного дослідження. Актуальність WES надається тим фактом, що екзома представляє компонент геному з найбільш сугестивними мутаціями, що дають клінічні фенотипи [7]. На відміну від WES, який дозволяє аналізувати лише 1-1,5% геному людини, WGS забезпечує огляд всього геному, збільшуючи, у багатьох випадках, ймовірність діагнозу.
Роль генетичної консультації
Для досягнення своєї мети генетичне тестування слід вибирати та інтерпретувати в контексті генетичної консультації та генетичного консультування. На думку Covic та співавт., Генетична консультація - це спеціалізований та складний медичний акт. Рекомендуються генетичні обстеження, залежно від особистої та сімейної історії пацієнта, фізичного та клінічного обстеження, параклінічних обстежень тощо. Нарешті, "роль генетичного консультування полягає в інформуванні пацієнта про наслідки захворювання, ймовірність його виникнення або передачі в сім'ї та способи, якими його можна запобігти або покращити" [4].
обмеження
Незважаючи на вражаючу еволюцію генетики та геноміки, сьогодні залишається багато проблем, включаючи технічні, інтерпретаційні та етичні. Деякі мутації залишаються неідентифікованими або їх важко розшифрувати. Бувають ситуації, коли, хоча симптоми пацієнта свідчать про певний синдром, генетичний тест є негативним. Причин цього суперечливого результату може бути безліч, і негативний тест не обов'язково виключає генетичне захворювання [1].
Іншим обмеженням є так званий позашляховик (варіанти невідомого значення), тобто генетичні варіації з незрозумілим патологічним значенням. "Позашляховики надзвичайно неприємні як для лікарів, так і для пацієнтів, оскільки вони не допомагають діагностувати та управляти хворобою, але вони можуть викликати величезне занепокоєння та подальші тести без роз'яснень", - пояснює Краузе.
З іншого боку, підтвердження діагнозу генетичного стану не гарантує існування лікування для його поліпшення. У свою чергу, прогностичні або безсимптомні тести не дають впевненості щодо майбутнього розвитку захворювання або його тяжкості.
Ці невизначеності та обмеження можуть призвести до значних емоційних наслідків для пацієнтів, які хочуть отримати більше відповідей. Таким чином, хоча для деяких пацієнтів результати генетичних тестів приносять відчуття спокою чи надії, з іншого боку вони викликають почуття страху, тривоги, провини, гніву, дискримінації тощо. Тому на всіх етапах процесу генетичного тестування вирішальне значення має психологічна підтримка пацієнтів [4].
Перспективи
В аналізі розвитку генетичних досліджень у 2014-2017 роках Phillips et. виявили близько 75 000 тестів, доступних на ринку, серед яких переважали пренатальні тести (з обсягом від 33 до 43% від суми, виділених на генетичне тестування), і ті для виявлення ризику спадкового раку (з часткою близько 30%). Як кількість доступних тестів, так і частка грошей, витрачених на ці цілі, свідчили про прискорене зростання та особливий інтерес людей до генетичного тестування.
Однак, поза цією вражаючою еволюцією, принаймні два аспекти залишаються першорядними, а саме: вибір відповідних тестів для кожного пацієнта та оптимальна інтерпретація наданої ними інформації. Підбір тестів повинен відповідати потребам пацієнта, не мати вищого ступеня складності, ніж це необхідно, і дозволяти оптимізувати результати, зменшуючи інформацію, що важко інтерпретується або не вимагається пацієнтом [1]. Щодо інтерпретації результатів, Краузе оцінює, що ми зараз перебуваємо на стадії, коли технологічні можливості перевищують наші знання та можливості інтерпретації.
Генетичні та геномні тестування і надалі сприятимуть вдосконаленню прецизійної медицини в найближчі роки за умови збільшення ступеня розуміння генетичних захворювань, а також здатності генетиків управляти та інтерпретувати отримані дані.