Kaj se zgodi v genetskem laboratoriju

V zloženki so podane informacije, kaj se zgodi z vzorcem v genetskem laboratoriju. Glavne teme so:

  • različne metode, ki se uporabljajo v laboratoriju za izvedbo genetskih preiskav,
  • zakaj določene genetske preiskave trajajo dolgo, druge pa so hitro zaključene,
  • zakaj laboratorij v določenih primerih ne more dati dokončnega rezultata.

Več informacij, zakaj bi se lahko odločili za genetsko preiskavo, lahko preberete v zloženki “Kaj je genetska preiskava?”.

Kaj je genetska preiskava?

Pri večini genetskih preiskav pregledujemo DNK, kemično substanco, ki se nahaja v naših celicah in daje telesu navodila za rast, razvoj in funkcijo. DNK je zaporedje zakodiranih sporočil, ki so organizirana v specifična navodila, ki jih imenujemo geni. Ljudje imamo 30,000 različnih genov, ki so razporejeni na nitkam podobnih strukturah, ki jih imenujemo kromosomi. Kromosome podedujemo od staršev, 23 od matere in 23 od očeta, tako da imamo dva seta po 23 kromosomov ali 23 ‘parov’. Če si zamislite, da je genetika knjiga življenja, potem so DNK črke, geni besede, kromosomi pa poglavja.

Slika 1. Geni, kromosomi in DNK

Spremembe v genih ali kromosomih imenujemo mutacije. Mutacijo si lahko predstavljate kot napačno črko ali pa spremembo več besed v stavku. Mutacije so zelo pogoste in vsi smo nosilci določenega števila mutacij. Učinek mutacije je lahko dober ali slab, lahko pa učinka sploh ni. Odvisen je od dejavnikov okolja, naključij in mutacij v ostalih genih. Mutacije lahko povzročijo težave, kadar preprečijo, da bi gen ali kromosom dal telesu ustrezno navodilo za delovanje. Namen genetske preiskave je torej, da najdemo mutacije v določenem genu ali kromosomu. Vzorec za preiskave je najpogosteje kri, včasih pa tudi druga tkiva. (Včasih za pridobitev DNK zadostuje vzorec sline. Ker pa raziskovalci v večini primerov potrebujejo veliko količino visoko kvalitetne DNK, se najpogosteje vzame vzorec krvi). Po odvzemu vzorca, le-tega pošljemo v laboratorij, kjer poteče analiza genov ali kromosomov.

Genetske klinike imajo navadno svoje laboratorije. Ker obstaja veliko število genetskih obolenj in veliko število genetskih preiskav, pa večina laboratorijev ne izvaja vseh preiskav. To še prav posebno velja za preiskave za redka genetska obolenja. V tem primeru vzorec pošljemo v drug laboratorij, ki izvaja specifično preiskavo, za katero se je zdravnik odločil.

Pomembno si je zapomniti, da pri genetski preiskavi ponavadi dobimo informacijo samo za bolezen, za katero je bila preiskava izvedena. Preiskava, s katero bi zajeli vsa genetska obolenja, ne obstaja. Namen genetske preiskave, ki je opravljena na genetski kliniki, je pridobitev informacije o zdravju posameznika ali družine. Genetska klinika navadno ne naroča preiskav za druge namene, kot je na primer ugotavljanje očetovstva, čeprav se včasih lahko med preiskavo to razkrije.

Genetski laboratoriji

Obstajata dve glavni vrsti genetskih laboratorijev. V enem analizirajo gene, v drugem pa kromosome.

1) Citogenetika

Kadar zdravnik meni, da bi bilo lahko genetsko obolenje posledica spremenjenih kromosomov, bo prosil citogenetski laboratorij, če lahko pregleda pacientove kromosome. Uporabljajo se lahko vzorci krvi, kože ali pa material pridobljen z amniocentezo ali biopsijo horionskih resic. Naprej celice gojimo. Nato jih damo na mikroskopska stekelca in kromosome pobarvamo z barvilom, da jih lažje vidimo.

Slika 2. Kako izgledajo kromosomi pod mikroskopom

Citogenetik bo najprej preveril število kromosomov. Nekateri sindromi nastanejo, kadar je prisoten dodaten kromosom. Najbolj poznan je Downov sindrom. Osebe s tem sindromom imajo navadno dodaten kromosom v celicah. Citogenetik bo pregledal tudi strukturo kromosomov. Spremembe v kromosomski strukturi nastanejo, kadar se del kromosoma odlomi ali preuredi, kar lahko vodi v dodatek ali izgubo kromosomskega materiala. Spremembe so lahko tako majhne, da jih težko vidimo. Zato se včasih uporabi tudi metoda fluorescentne in situ hibridizacije (FISH), s katero lahko vidimo spremembe, ki so premajhne, da bi jih lahko videli pod svetlobnim mikroskopom (vidimo pa jih lahko z uporabo fluorescentnega mikroskopa), ali pa dodatno potrdimo majhne spremembe, ki smo jih že videli pod mikroskopom.

Slika 3. Kromosomi razporejeni po velikosti in progah: kariotip

Postopek citogenetske preiskave je lahko dolgotrajen. Celice se morajo najprej razrasti, kar traja najmanj teden dni. Nato je potreben približno še en teden za pripravo stekel in analizo vseh kromosomov.

2) Molekularna genetika

Kadar zdravnik meni, da bi vaša genetska bolezen lahko bila posledica spremembe (mutacije) v genu, bo prosil molekularno genetski laboratorij, da pregleda DNK določenega gena. Navodila znotraj DNK so zapisana kot koda, ki jo sestavljajo štiri črke: A, C, G in T. V molekularno genetskem laboratoriju natančno pregledajo zaporedje črk in ugotovijo, če je prisotna kakšna napaka. Gen je lahko sestavljen iz 10,000 ali celo več črk DNK kode. Molekularni genetiki znajo prebrati zapis in najti spremembe. Če zaradi spremembe zapisa gen daje napačno navodilo telesu, to lahko vodi v genetsko bolezen.

Za razliko od kromosomov, DNK pod mikroskopom ne moremo videti. Molekularni genetik izolira DNK iz celic in jo uporabi v postopkih specifičnih kemijskih reakcij, kar mu omogoči, da prebere zapis preučevanega gena. Za ugotavljanje mutacij se uporabljajo različne tehnike. Pogosto uporabljena metoda je pregled zaporedja (sekvence) črk DNK.

Slika 4. Sekveniranje DNK: Najdite razliko!

Normalna sekvenca Sekvenca pacienta

Prikazan je kratek izsek genskega zapisa. Če je slika barvna, lahko vidite, da je vsaka črka DNK zapisa prikazana v različni barvi. Slika na levi prikazuje normalno sekvenco, slika na desni pa prikazuje sekvenco pacienta. Na sliki levo ima vsaka črka en ‘vrh’. Na sliki desno, pa sta na enem mestu dva ‘vrha’, črka G (črna črta) in črka C (modra črta). Na tem mestu je mutacija na enem od dveh kromosomov.

Kako v laboratoriju vedo, če je mutacija škodljiva?

To je zelo pomembno vprašanje. V laboratorijih velja geslo, da ‘vsakdo lahko najde mutacijo, vendar je vsakdo ne zna pravilno interpretirati’. Vse mutacije nimajo enakih posledic. Za ugotovitev, kakšen bo učinek mutacije, je potrebno zelo dobro poznavanje bolezni, gena ali kromosoma pa tudi sposobnost zaznati podrobnosti. Kako torej laboratorij ve, katera mutacija je dobra, slaba ali pa sploh nima učinka?

Najprej je izjemno pomembno, da specialist, npr. klinični genetik, natančno pregleda pacienta, njegove sorodnike ter vpraša o družinski anamnezi in pregleda rezultate opravljenih preiskav. Izsledki služijo kot izhodišče, kateri gen ali kromosom je potrebno pregledati. Na primer, če genetik meni, da ima pacient cistično fibrozo, ker ima za bolezen značilne težave in imajo bolezen tudi njegovi sorodniki, bo pacientu vzel vzorec in ga poslal v laboratorij na testiranje. V laboratorij bo sporočil vse potrebne informacije o pacientu in o družinski anamnezi in naročil, naj iščejo mutacije, ki povzročajo cistično fibrozo. Če v laboratoriju najdejo dve mutaciji, ki povzročata cistično fibrozo, je s tem potrjeno, da ima pacient to obolenje.

V nekaterih primerih je bolan samo otrok, nihče od staršev pa nima mutacije. V tem primeru je mutacija najverjetneje nastala v času spočetja otroka. To imenujemo ‘de novo’ (iz latinščine) ali ‘nova’ mutacija.

Včasih v laboratoriju ne morejo ugotoviti, če mutacija povzroča bolezen ali ne. To se zgodi, kadar je sprememba v zapisu DNK zelo majhna. Te mutacije imenujemo ‘nerazporejene različice’. Takšen rezultat je za vse veliko razočaranje. Vseeno je izjemno pomembno, da v laboratoriju v takih primerih ne potrdijo, da je mutacija škodljiva, saj bi to lahko pomenilo, da nekdo dobi napačno diagnozo.

Ali lahko v laboratoriju vedno najdejo mutacije?

V nekaterih primerih pri preiskavi ni mogoče najti nobene mutacije.

Obstaja več razlogov, zakaj do tega pride:

  • Včasih z genetsko preiskavo iščemo le najpogostejše mutacije za določeno obolenje. Če ima pacient zelo redko mutacijo, je v laboratoriju ne bodo našli.
  • Znanstveniki še niso odkrili vseh genov, ki povzročajo genetska obolenja.
  • Pacient nima obolenja, za katerega so zdravniki mislili, da ga ima, zato so znanstveniki preiskovali napačen gen.

Pomembno si je zapomniti, da metode preiskovanja genov in znanje o genetiki hitro narašča. Četudi mutacije danes ne najdejo, bodo nove metode znanstvenikom omogočile, da jo bodo morda našli v prihodnosti.

Zakaj nekatere genetske preiskave trajajo zelo dolgo, druge pa so narejene hitro?

Strokovnjaki v laboratoriju so pred lahko nalogo, kadar natančno vedo, katero mutacijo morajo iskati. To je v primeru, kadar ima nekdo v družini enako genetsko bolezen in je mutacija pri njem že znana ali kadar je znano, katero področje gena je potrebno pregledati. Preiskava je lahko narejena že v enem do dveh tednih.

Kadar pa mutacija v družini še ni znana, ali kadar je bolezen lahko posledica mutacij v več različnih genih, je potrebno več dela, preden v laboratoriju pridejo do rezultata. Strokovnjaki se namreč ne morejo osredotočiti le na določeno področje gena, pač pa morajo preiskati celoten gen ali celo več genov. Ta postopek je dolgotrajen in lahko traja več mesecev. Odvisen je od več dejavnikov, kot so dolžina gena in laboratorijske zmogljivosti.

Vzemimo primer Duchennove mišične distrofije. To je bolezen, ki je posledica mutacij v genu, ki ga imenujemo distrofin in je eden najdaljših poznanih genov. Obstaja stotine različnih mutacij, ki se lahko pojavijo. Zato je lahko postopek, da bi našli določeno družinsko mutacijo, zelo dolg in težaven. Na drugi strani pa se v primeru Huntingtonove bolezni mutacije v genu huntingtin vedno pojavijo na enakem področju gena. Zato znanstveniki natančno vedo, kje v genu iskati mutacijo. Preiskava je tako relativno enostavna in veliko hitrejša.

Pomemben dejavnik je tudi kvaliteta DNK. Včasih v laboratoriju najprej preverijo DNK pokojnega člana družine, da bi ugotovili določeno mutacijo. Če je DNK pokojnika slabe kvalitete, lahko to podvoji ali potroji čas, preden odkrijejo mutacijo. V posameznih primerih, ko količina DNK ni zadostna, analize ni mogoče izpeljati.

Ali so lahko rezultati napačni?

Genetske preiskave so izpeljane zelo natančno, saj imajo pomembne posledice za posameznika in za njegove sorodnike. Vključenih je več ukrepov, ki naj bi zagotovili, da je končni rezultat točen. Kadar najdejo mutacijo, vedno preverijo, če je rezultat pravilen (čeprav laboratorijski stroji opravijo večino dela, rezultate vedno preveri znanstvenik). Pogosto znanstveniki naredijo še drugo preiskavo, da ‘navzkrižno preverijo’ rezultat prve preiskave. Poleg tega številni laboratoriji sodelujejo tudi v mrežah kontrole kvalitete, kar dodatno zagotavlja, da je njihova izvedba preiskav visoko kvalitetna in zanesljiva.

Kaj se bo zgodilo z mojim vzorcem, ko bo preiskava zaključena?

V laboratoriju ponavadi shranijo vzorec DNK, včasih tudi preparate kromosomov, razen v primeru, ko pacient zahteva, da se vzorec po preiskavi uniči. V laboratoriju lahko dobite informacijo, kaj se je zgodilo z vašim vzorcem, kadarkoli pa lahko tudi zahtevate, da vam vzorec vrnejo ali pa da vzorec uničijo. Brez privoljenja pacienta vzorca ni mogoče testirati za morebitna druga obolenja.

Kadar v laboratoriju uvedejo nov test, lahko naredijo preiskavo na shranjenih vzorcih (na primer v primerih, kadar prva preiskava ni dala končnega rezultata), če se je preiskovanec s tem strinjal. Tako so preiskovancu omogočeni najnovejši testi, ki so dostopni. V laboratoriju lahko uporabijo anonimne vzorce DNK tudi za razvoj novih preiskav ali pa v shemah za zagotavljanje kontrole kvalitete, seveda le pod pogojem, da se je preiskovanec strinjal. DNK tako kot vsi drugi shranjeni klinični vzorci predstavlja del pacientove medicinske dokumentacije in zato zanjo velja načelo zaupnosti.

Nekateri so zaskrbljeni, da bi lahko njihove vzorce DNK dobila policija. Take zahteve so izjemno redke. Policija lahko zahteva vzorce DNK iz genetskega laboratorija (kot katerikoli drugi del medicinske dokumentacije) le na podlagi sodnega naloga.

Credits

Zloženka je nastala ob sodelovanju z 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 in The Genetic Interest Group.

To delo je dobilo podporo s strani EuroGentest-a in Evropske skupnosti - kontaktna številka 512148, FP6 Network of Excellence.

Prevedla dr. Karin Writzl, Inštitut za medicinsko genetiko, Univerzitetni klinični center Ljubljana, Slovenija.

September, 2009

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