Генетическая лотерея

За последнее десятилетие благодаря развитию технологий исследования ДНК, накоплению колоссальных научных данных ДНК тесты стали весьма популярны и вышли за пределы медицинского сообщества. Научные исследования приоткрывают работу механизмов развития многих признаков у человека: от склонности к заболеваниям до особенностей усвоения некоторых компонентов пищи и даже формирования внешних данных. Научные отделы компаний, занимающихся генетическим тестированием, могут понятным языком дать такую информацию каждому желающему. Таких компаний достаточно много, однако чаще всего они используют лишь несколько технологий, о которых мы и поговорим в этой главе.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

Некоторые компании предлагают тестирование ограниченного (зачастую очень небольшого) набора генетических признаков путем проведения нескольких ПЦР, проверяющих наличие того или иного конкретного генетического варианта. Одна ПЦР проверяет только одну генетическую вариацию, допустим, может проверить один вариант, отвечающий за непереносимость молочного сахара – лактозы.

Плюсы этой технологии в том, что анализ можно сделать в короткие сроки, а реагенты можно даже зарегистрировать как медицинское изделие. Регистрация подразумевает множество этапов валидации данных и лабораторного процесса, и если компания успешно регистрирует свой продукт как медизделие, то часто это говорит о его высокой точности. Также такая регистрация позволяет выдавать медицинские заключения.

Из минусов технологии стоит отметить относительную дороговизну анализа каждой отдельной точки в геноме и, как следствие, ограниченность количества возможных вариаций для тестирования. Таким способом исследовать десятки и тем более сотни генетических вариантов становится невыгодно, так как стоимость такого сложного продукта будет очень высокой. Классическими примерами применения ПЦР для генетических исследований являются анализы на некоторые генетические заболевания, APOE, фармакогенетику в сетевых клинико-диагностических лабораториях.

Секвенирование NGS

Секвенирование ДНК позволяет выявить почти полную последовательность всего генома и выявить наличие практически всех генетических изменений. Получив с секвенатора огромный массив генетических данных, дальше их сравнивают с условным образцом ДНК, и это дает не менее внушительный объем информации о каждом человеке.

Секвенирование применяется в трех главных видах анализа:

1. полногеномное секвенирование, в котором исследуется весь геном (около 100 % генетической информации), в том числе митохондриальная ДНК (небольшая кольцевая ДНК с примерно 40 генами, которую мы наследуем от матери);

2. полноэкзомное секвенирование, в котором исследуется весь экзом – кодирующая белки часть ДНК (это 1–2 % всей ДНК с информацией только о кодирующих участках генов – экзонах, без «генетических пробелов» – интронов);

3. генные панели, в которых исследуется заранее предопределенный для панели ограниченный набор десятков-сотен генов. Часто это нужно для поиска генетической причины различных заболеваний, например эпилепсии или болезней сердца.

Секвенирование позволяет устанавливать не только, какие «буквы» находятся в том или ином участке генома, но и находить большие структурные изменения ДНК (протяженные участки отсутствия или удвоения генетического материала, которые сложно выявить другими скрининговыми методами). Помимо этого мы можем узнать, какие варианты генов пришли от одного родителя и как эти варианты расположены на одинаковых парных хромосомах. Этот процесс называется фазированием и иногда нужен для установления или подтверждения клинического диагноза.

Секвенирование также позволяет устанавливать с высокой точностью целые последовательности «букв» – нуклеотидов, расположенные рядом на одной хромосоме внутри одного гена. Этот подход активно используется в фармакогенетике для подбора эффективных препаратов и типировании HLA аллелей. Стоимость таких исследований активно снижается с 2008 года, а ценность только увеличивается из-за развития науки и появления данных, которые дают возможность использовать результаты секвенирования на протяжении всей дальнейшей жизни и находить что-то новое.

Множество компаний сейчас предлагают услуги секвенирования генома или экзома с предоставлением клиенту данных в разных форматов, в том числе файлы с прочтениями (так называемые «сырые данные») и файлы с генотипами для всех проанализированных генетических вариантов.

Генотипирование на чипах