Совсем скоро геном плода можно будет определить по родительской ДНК

10.06.2012

2115

Приближается время, когда полный геном ребенка можно будет исследовать на характерные особенности и нарушения неинвазивным способом еще задолго до его рождения. Ученым из Университета Вашингтона в Сиэттле (University of Washington, США) удалось «прочесть» полный геном плода, используя образец крови матери и образец слюны отца. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

Известно, что во время беременности кровь женщины содержит как ее собственные фрагменты ДНК, так и фрагменты ДНК ребенка. В зависимости от особенностей и стадий беременности более 10% свободно «плавающей» в крови ДНК, называемой внеклеточной, может принадлежать плоду. Задача, стоящая перед желающими получить информацию о ДНК плода, состоит лишь в том, чтобы отличить ее от генетической информации матери.

Джей Шендюр (Jay Shendure), генетик из Университета Вашингтона, и его коллеги выделили 5 нг внеклеточной ДНК из образца материнской крови, взятой на 19-ой неделе беременности, и провели «глубокое» секвенирование, используя 78 образцов фрагментов ДНК.

Используя клетки крови матери, ученые также «собрали» и ее геном, выявив гаплотипы (совокупность аллелей на локусах одной хромосомы, обычно наследуемых вместе). Результаты глубокого секвенирования ученые сравнили с ожидаемыми гаплотипами матери, вычисленными с помощью специальной компьютерной программы. Те участки секвенированных фрагментов, в которых гаплотипы отличались от таковых матери, ученые считали генетическим материалом плода.

Для расчета родительского вклада в геном плода исследователи также провели генотипирование отца, используя ДНК его слюны. Последовательности, которые не были обнаружены в материнской крови, считались неунаследованными. Те последовательности отца, которые были обнаружены в материнской крови, считались принадлежащими плоду.

Кроме того, геном плода может иметь и собственные мутации, возникшие de novo, которые не были унаследованы от родителей, а появились спонтанно. Для их определения также были разработаны специальные компьютерные методы.

Для установления точности методики полный геном ребенка был секвенирован из клеток его пуповинной крови после рождения. Выяснилось, что исследователи смогли сделать правильные прогнозы по большинству вариантов сайтов. Ученым также удалось определить 39 из 44 de novo мутаций плода, но с ограниченной специфичностью. Понимая важность ранней диагностики, ученые протестировали методику на второй семье (женщина находилась на 9-ой неделе беременности) и получили точность анализа 95%.

Отличие или нарушение?

В настоящее время пренатальная генетическая диагностика проводится в основном с использованием образца ткани плаценты или амниотической жидкости, которые могут быть получены инвазивными методами, способными привести к прерыванию беременности. В некоторых исследованиях используется материнская кровь, но, как правило, при этом можно выявить лишь некоторые специфические хромосомные нарушения, такие как синдром Дауна. По мнению Шендюра, методика неинвазивного секвенирования, предложенная его научной группой, может войти в клиническую практику уже через несколько лет. Однако ученый отметил, что для улучшения метода и значимости результатов анализа для пациентов предстоит проделать еще много работы. Тем не менее, техническая сторона вопроса – не единственная.

Джеймс Эванс (James Evans), профессор генетики и медицины Университета Северной Каролины в Чапел Хилл (University of North Carolina at Chapel Hill, США), согласен с тем, что идея еще не готова для внедрения в клинику.

«Мы еще не знаем, как интерпретировать огромное количество генетических вариаций», - говорит профессор. Он обеспокоен тем, что у родителей очень мало времени для принятия жизненно важного решения. По словам Эванса, ставки высоки, поскольку на основании полученных данных родители могут принять решение о прерывании беременности.

«Развитие технологий может привести к тому, что мы станем относиться к различиям как к нарушениям», - говорит Франсуа Бейлис (Francoise Baylis), специалист по биоэтике из Университета Далхаус в Халифаксе (Dalhousie University in Halifax, Канада).

Изначально пренатальная диагностика проводилась только для выявления угрожающих жизни заболеваний. Позже добавились такие нарушения, как синдром Дауна. В настоящее время в Великобритании родители уже получили возможность диагностировать плод на мутации в таких генах, как BRCA, которые с малой вероятностью вызовут развитие заболевания до позднего возраста. Бейлис озабочена вопросом о том, много ли времени пройдет до тех пор, когда даже такие особенности, как альбинизм, станут считаться нарушениями и подлежать генетическому скринингу.

Деннис Ло (Dennis Lo), генетик Китайского Университета в Гонконге (Chinese University of Hong Kong, Китай), который одним из первых обнаружил, что в крови матери присутствует ДНК плода, полагает, что более качественный подход позволил бы анализировать определенные части генома, связанные с развитием значимых генетических заболеваний. По его мнению, секвенирование полного генома приведет к серьезным этическим проблемам.

«Люди переоценивают достоверность результатов, полученных благодаря современным технологиям. Мы никогда не сможем гарантировать рождение полностью здорового ребенка», - говорит Эванс.