Mitä Genetiikan Laboratoriossa Tapahtuu? : Potilasopas

Tämä vihkonen kertoo, mitä näytteelle tapahtuu, kun se lähetetään genetiikan laboratorioon. Käsiteltävät pääkohdat ovat:

  • laboratoriossa käytetyt erilaiset geenitutkimusmenetelmät,
  • miksi jotkin tutkimukset kestävät niin kauan ja toiset taas valmistuvat nopeasti,
  • miksi laboratoriossa ei joissain tapauksissa saada tulosta.

”Geenitutkimuksista” –vihkosesta saat tarkempaa tietoa siitä, miksi osallistuisit geenitutkimukseen.

Mikä geenitutkimus on?

Useimmissa geenitutkimuksissa käsitellään DNA:ta, solujemme kemikaalia, joka ohjaa elimistömme kasvua, kehitystä ja toimintaa. DNA on nauha, jossa koodatut viestit muodostavat erityisiä ohjeita, geenejä. Ihmisellä on 30 000 erilaista geeniä järjestyneinä rihmamaisiin rakenteisiin, kromosomeihin. Kromosomit periytyvät vanhemmilta, 23 äidiltä ja 23 isältä, joten meillä on kaksi 23 kromosomin sarjaa eli 23 paria kromosomeja. Jos ajatellaan, että genetiikka on elämän kirja, niin DNA on sen kirjaimet, geenit ovat sanoja ja kromosomit kappaleita.

Kuva 1: Geenit, kromosomit ja DNA

Geenien ja kromosomien muutoksia kutsutaan mutaatioiksi. Mutaatio on kuin kirjoitusvirhe, tai lauseen sanajärjestyksen muutos. Mutaatiot ovat hyvin yleisiä, ja me kaikki kannamme joitakin sellaisia. Mutaation vaikutus voi olla hyvä tai huono, tai sillä ei ole välttämättä mitään vaikutusta. Vaikutus riippuu mutaatiosta itsestään, ympäristötekijöistä, sattumasta tai muiden geenien mutaatioista. Mutaatiosta on haittaa, jos se johtaa siihen, että geeni tai kromosomi ei anna elimistölle oikeanlaisia ohjeita. Sen vuoksi geenitutkimuksilla etsitään mutaatioita tietystä geenistä tai kromosomista. Tutkimukset tehdään yleensä verinäytteestä, joskus myös muista kudoksista. (Joissain tapauksissa sylkinäytteestä voidaan saada DNA:ta. Yleensä tutkimukseen kuitenkin tarvitaan suuri määrä hyvälaatuista DNA:ta, joten verinäyte sopii tarkoitukseen parhaiten). Potilaalta otetaan näyte, joka lähetetään laboratorioon, jotta geenit tai kromosomit voidaan analysoida.

Perinnöllisyysklinikoilla on yleensä oma genetiikan laboratorionsa. Koska erilaisten sairauksien geenitutkimuksia on kuitenkin hyvin paljon, kaikissa laboratorioissa ei tehdä kaikkia tutkimuksia. Tämä koskee varsinkin harvinaisempia perinnöllisiä sairauksia. Siksi näyte saatetaan lähettää toiseen laboratorioon, joka on erikoistunut siihen tutkimukseen, jonka lääkäri haluaa tehtävän.

On hyvä muistaa, että geenitutkimus antaa yleensä tietoa vain siitä sairaudesta, jota tutkimus koskee. Ei ole olemassa yleistä kaikkien perinnöllisten sairauksien tutkimusta. Perinnöllisyysklinikan teettämän geenitutkimuksen tarkoitus on antaa tietoa yksilön tai perheen terveydestä. Perinnöllisyysklinikat eivät yleensä tilaa tutkimuksia muihin tarkoituksiin, kuten isyyden selvittämiseen, vaikka tällainen tieto saattaa joskus paljastua tutkimuksen yhteydessä.

Genetiikan Laboratoriot

Genetiikan laboratorioita on kahdenlaisia. Toisessa tutkitaan geenejä ja toisessa kromosomeja.

1) Sytogenetiikka

Jos lääkäri epäilee, että sairaus johtuu jonkin kromosomin muutoksesta, hän pyytää sytogenetiikan laboratoriota tutkimaan potilaan kromosomit. Tutkimuksessa voidaan käyttää esimerkiksi veri-, iho-, lapsivesi- tai istukkanäytettä. Ensin soluja viljellään. Sitten solut kiinnitetään mikroskooppi-laseille ja kromosomit värjätään, jotta ne näkyvät paremmin.

Kuva 2: Kromosomit mikroskoopilla katsottuna

Sytogeneetikko tarkistaa ensin kromosomien lukumäärän. Jotkin sairaudet johtuvat kromosomien lukumäärän muutoksesta. Yksi tavallisimmista tällaisista sairauksista on Downin oireyhtymä. Downin oireyhtymää sairastavilla on yleensä soluissaan yksi ylimääräinen kromosomi. Sytogeneetikko tarkistaa myös kromosomien rakenteen. Kromosomin rakenteen muutos tapahtuu, kun kromosomi katkeaa ja osat järjestyvät uudella tavalla; tähän voi liittyä kromosomimateriaalin lisääntymistä tai häviämistä. Nämä muutokset voivat olla niin pieniä, että niitä on vaikea havaita. Fluoresenssi in situ –hybridisaatio (FISH) – menetelmää voidaan joskus käyttää havaitsemaan muutoksia, jotka ovat niin pieniä, ettei niitä nähdä mikroskoopilla, tai tarkistamaan pieniä muutoksia, jotka on nähty mikroskoopilla.

Kuva 3: Kromosomit aseteltuna järjestykseen: karyotyyppi

Sytogeneettinen tutkimus voi kestää pitkään. Soluja täytyy ensin viljellä, ja siihen menee ainakin viikko. Mikroskooppilasien valmistamiseen ja kromosomien analysoimiseen yksi kerrallaan saattaa mennä toinen viikko tai ylikin.

2) Molekyyligenetiikka

Jos lääkäri epäilee, että sairaus johtuu geenin muutoksesta (mutaatiosta), hän pyytää molekyyligenetiikan laboratoriota tutkimaan tietyn geenin DNA:n. DNA:n sisältämät ohjeet on kirjoitettu neljän kirjaimen koodilla: A, C, G ja T. Molekyyligenetiikan laboratoriossa voidaan selvittää tietyn geenin koodin tarkka sekvenssi eli kirjainten järjestys, jotta nähdään, onko siinä muutoksia, ”kirjoitusvirheitä”. Yksittäinen geeni voi koostua jopa yli 10 000 DNA-koodin kirjaimesta. Molekyyli-geneetikko osaa lukea koodin läpi ja löytää siitä muutokset. Jos geeni ei näiden muutosten takia anna elimistölle oikeanlaisia ohjeita, ne voivat johtaa perinnölliseen sairauteen.

Toisin kuin kromosomeja, DNA:ta ei voi nähdä mikroskoopilla. Molekyyligenetiikan laboratoriossa DNA eristetään soluista, ja DNA:ta käytetään erityisissä kemiallisissa reaktioissa, jotta kiinnostuksen kohteena olevan geenin koodi pystytään lukemaan. Mutaatioita voidaan havaita monin eri menetelmin. Yksi yleinen tapa on DNA:n sekvenssin eli kirjainten järjestyksen tarkistaminen, sekvensointi.

Kuva 4: DNA:n sekvensointi: Huomaa ero!

Normaali sekvenssi Potilaan sekvenssi

Tässä on lyhyt pätkä erään geenin koodia. Jos näet kuvan väreissä, huomaat, että jokainen DNA-koodin kirjain on eri värinen. Vasemmanpuoleisessa kuvassa on normaali sekvenssi, oikeanpuoleisessa potilaan sekvenssi. Vasemmanpuoleisessa kuvassa jokaista kirjainta edustaa yksi ”piikki”. Oikeanpuoleisessa kuvassa kuitenkin nähdään, että tällä potilaalla on kaksi ”piikkiä” samassa paikassa, G (musta viiva) ja C (sininen viiva). Se kertoo, että potilaalla on tässä kohdassa mutaatio kromosomiparin toisessa kromosomissa.

Kuinka laboratorio tietää, onko mutaatio haitallinen?

Tämä on hyvin tärkeä kysymys. Genetiikan laboratorioilla on sanonta ”kuka vain voi löytää mutaation, mutta kaikki eivät osaa tulkita sitä”. Mutaatioiden vakavuustaso vaihtelee, ja mutaation vaikutuksen tietäminen vaatii asiantuntemusta sairaudesta ja geenistä tai kromosomista, ja pikkutarkkuutta yksityiskohtien suhteen. Miten laboratorio siis tietää, onko mutaatio hyvä vai paha, vai onko sillä vaikutusta laisinkaan?

On ensiarvoisen tärkeää, että asiantuntija, kuten perinnöllisyys- lääketieteen erikoislääkäri, on tutkinut potilaan ja tutustunut tämän sukupuuhun sekä mahdollisesti myös muiden tutkimusten tuloksiin. Näin lääkäri saa vihjeitä siitä, mitä geeniä tai kromosomia kannattaa tutkia. Jos lääkäri esimerkiksi epäilee, että potilaalla voisi olla haurashermo-oireyhtymä, koska potilaalla on taudin oireita ja hänen sukulaisillaankin on tautia esiintynyt, hän otattaa potilaasta näytteen ja lähettää sen tutkittavaksi laboratorioon. Perinnöllisyyslääketieteen erikoislääkäri kertoo laboratoriolle potilaasta ja hänen sukulaisistaan kaikki oleelliset tiedot, ja pyytää laboratoriota etsimään haurashermo-oireyhtymää aiheuttavia mutaatioita. Jos laboratoriossa löydetään mutaatio, jonka tiedetään aiheuttavan hauras- hermo-oireyhtymää, potilaan sairaus varmistuu.

Joskus lapsella on perinnöllinen sairaus, mutta kummallakaan vanhemmista ei ole sairautta aiheuttavaa mutaatiota. Silloin on todennäköistä, että taudin taustalla oleva mutaatio on syntynyt lapsen hedelmöityksen aikaan ensi kertaa. Tällaista mutaatiota sanotaan ”de novo”- (latinaa: ”uudesta”) tai ”uudeksi” mutaatioksi.

Joissakin tapauksissa laboratorio ei tiedä, aiheuttaako mutaatio sairautta vai ei. Tämä voi johtua siitä, että DNA-koodin muutos on hyvin vähäinen. Tällaisia mutaatioita kutsutaan ”luokittele- mattomiksi varianteiksi” ja tällaisen tuloksen saaminen voi olla turhauttavaa kaikille asianosaisille. On kuitenkin hyvin tärkeää, että laboratorio ei väitä, että mutaatio on haitallinen silloin kun se ei sitä ole, koska se voisi johtaa jonkun ihmisen virheellisen diagnoosin saamiseen.

Löytääkö laboratorio aina mutaation?

Joskus ongelman syyn selvittämiseksi tehdään geenitutkimus, mutta mutaatiota ei löydy.

Tähän on monta syytä:

  • Joskus geenitutkimuksessa tutkitaan vain yleisimmät tiettyä sairautta aiheuttavat mutaatiot. Jos potilaan mutaatio on hyvin harvinainen, laboratorio ei ehkä löydä sitä.
  • Kaikki perinnöllisiä sairauksia aiheuttavat geenit eivät ole vielä tiedossa.
  • Potilaalla ei ehkä olekaan sitä sairautta, mikä hänellä vaikuttaa olevan, ja siksi laboratoriossa ei ehkä tutkita oikeaa geeniä.

On hyvä muistaa, että geenitutkimusmenetelmät ja genetiikan tietämys edistyvät nopeasti. Sen vuoksi, vaikka mutaatiota ei nyt löytyisikään, on mahdollista, että tulevaisuudessa se voidaan löytää uusien menetelmien avulla.

Miksi jotkin tutkimukset kestävät kauan ja toiset taas valmistuvat nopeasti?

Jos laboratoriossa tiedetään tarkkaan, mitä mutaatiota etsiä, koska jollakulla muulla sukulaisella on sama sairaus, tai koska tiedetään, mitä geenin aluetta tutkia, on laboratorion tehtävä paljon helpompi. Silloin tutkimus voi valmistua viikossa tai kahdessa.

Jos taas suvun mutaatio ei ole tiedossa, tai jos sairauteen liittyviä geenejä on useampia, tarvitaan tuloksen saamiseksi enemmän työtä. Geenin yhteen alueeseen keskittymisen sijaan laboratorion on ehkä käytävä läpi koko geeni, tai jopa useampia geenejä. Tämä voi olla hyvin pitkä prosessi, ja kestää useita kuukausia, riippuen mm. kyseessä olevan geenin koosta ja laboratorion käytettävissä olevista resursseista.

Esimerkiksi Duchennen lihasdystrofia johtuu mutaatioista dystrofiini-geenissä, joka on yksi pisimmistä tunnetuista geeneistä. Mahdollisia mutaatioita on tuhansia, joten tietyssä suvussa esiintyvän mutaation paikallistaminen voi olla hyvin pitkä ja työläs prosessi. Sen sijaan Huntingtonin tautia aiheuttavat mutaatiot ovat aina samalla pienellä huntingtiini-geenin alueella. Siksi laboratoriossa tiedetään tarkkaan, mistä etsiä, joten tutkimus on melko helppo ja huomattavasti nopeampi.

DNA:n laatu on myös tärkeä tekijä. Joskus laboratorion on ensin tutkittava kuolleen ihmisen DNA:ta löytääkseen tietyn mutaation. Jos kuolleen ihmisen DNA on huonolaatuista, mutaation etsimiseen voi mennä kaksin- tai kolminkertainen aika. Joissakin tapauksissa tutkimusta ei voida viedä loppuun, koska DNA:ta ei ole tarpeeksi.

Voiko tulos olla väärä?

Koska geenitutkimuksilla on hyvin tärkeä merkitys yksilölle ja hänen sukulaisilleen, tutkimuksia käsitellään erittäin huolellisesti. Lukuisat vaiheet varmistavat, että tulos on oikea. Vaikka monet tutkimuksen vaiheet tehdään koneellisesti, geneetikko tarkistaa aina tulokset. Usein tulos vielä varmistetaan uudella tutkimuksella. Näytteiden sekaantuminen on estetty monin menettelytavoin. Monet laboratoriot osallistuvat lisäksi laadunvarmistuskierroksiin, mikä varmistaa niiden tekevän hyvälaatuisia ja luotettavia geenitutkimuksia.

Mitä näytteelleni tapahtuu tutkimuksen jälkeen?

Laboratorio yleensä säilyttää DNA:n ja mahdollisesti myös kromosominäytteet, paitsi jos potilas vaatii niiden hävittämistä. Laboratorio kertoo mielellään potilaalle näytteestä, ja potilas voi milloin vain pyytää näytteen hävittämistä tai palauttamista. Toisten sairauksien geenitutkimuksia ei tehdä ilman potilaan suostumusta.

Kun uusia paranneltuja tutkimuksia kehitetään, laboratoriot voivat tehdä säilytetyille näytteille näitä tutkimuk-sia, jos niihin on annettu suostumus. Näin sekä potilaat että lääkärit voivat olla varmoja, että ajanmukaisimmat tutkimukset ovat käytettävissä. Laboratoriot voivat käyttää anonymisoituja DNA-näytteitä uusi-en tutkimusten kehittämiseen, tai jakaa niitä osana laadunvarmistus-kierroksia, paitsi jos näytteen antaja ei halua, että hänen näytettään käytetään näihin tarkoituksiin. Kuten muutkin lääketieteelliset näytteet, DNA katsotaan osaksi potilaan potilasasiakirjoja, joten sitä säilytetään luottamuksel-lisesti. Siihen pääsee siis käsiksi vain asiaankuuluvan terveydenhoidon ammattilaisen kautta.

Jotkut ovat huolissaan siitä, että poliisi pääsisi käsiksi heidän DNA:hansa. Tätä pyydetään äärimmäisen harvoin. Jos poliisi haluaisi päästä käsiksi genetiikan laboratoriossa olevaan DNA- näytteeseen (tai mihin tahansa osaan potilasasiakirjoista), tämä on mahdollista vain oikeuden määräyksellä.

Credits

Tämä vihkonen on kehitetty seuraavien tahojen avustuksella: Dr Ian M Frayling, Institute of Medical Genetics, University Hospital of Wales, Cardiff, UK; Dr Domenico Coviello, Laboratory of Medical Genetics, Fondazione IRCCS, Milan, Italy ja The Genetic Interest Group.

Kääntänyt Tiina Lund-Aho.

Toukokuussa 2009

Tätä työtä tuki EuroGentest, joka on Euroopan yhteisön tutkimuksen kuudennen puiteohjelman rahoittama verkosto.

Not all the leaflets are available in every language.

Select another language:

About EuroGentest
About Us
FAQ
Credits
LinkedIn
Policies
Privacy
Disclaimer
Accessibility
Standards Valid XHTML 1.0 Transitional Valid CSS!
Advertising
European Union
Contact Information
EuroGentest
Center for Human Genetics
University of Leuven
Herestraat 49 Box 602, 3000 Leuven, Belgium
webmastereurogentestorg, Tel: +32 16 340321, More...

Copyright EuroGentest2 Coordination Action 2011 - EU Contract no.: FP7 - HEALTH-F4-2010-261469