Ogni persona ha migliaia di mutazioni genetiche che, in determinate condizioni, possono causare malattie gravi, compreso il cancro. Alcuni dei geni cattivi sono stati ereditati dai loro genitori, mentre altri sono sorti spontaneamente nella fase di formazione dell'embrione. E se un guasto del gene è quasi impossibile da riparare, allora è reale ora prevenire la trasmissione di mutazioni ai bambini. RIA Novosti racconta come la genetica medica aiuta a creare una generazione di persone sane.
“Nella mia pratica, c'era una grande famiglia di Samara che soffriva di neuropatia motoria sensoriale ereditaria (HMSN). Questa malattia è spiacevole, ma non fatale. I primi sintomi compaiono durante l'infanzia; all'età di sessant'anni, il paziente è già su una sedia a rotelle. Ci sono voluti circa quindici anni per identificare il gene che causa la malattia. La causa molecolare della malattia è stata identificata nel 2015. Sono già state effettuate sei diagnosi prenatali precoci per diversi rami di questa famiglia. Sfortunatamente, non tutti hanno una prognosi favorevole. In questo caso, la gravidanza viene interrotta. Ma come risultato, tutte queste persone hanno dato alla luce bambini sani. Immagina, cinque generazioni della famiglia soffrivano di HMSN e i loro discendenti non avranno più questa mutazione , dice Olga Shchagina, genetista di laboratorio.
Dirige il laboratorio di diagnostica genetica molecolare presso il Medical Genetic Research Center (MGSC). È qui, nel sancta sanctorum della genetica medica russa, che i genomi dei russi vengono decodificati per trovare una bomba a orologeria nel loro DNA. Il laboratorio occupa due piani del Centro scientifico statale di Mosca ed è composto da diverse stanze isolate. I campioni biologici prelevati da un paziente (il più delle volte sangue) passeranno attraverso ciascuno di essi prima che il medico sappia cosa si nasconde nei geni.
Nuvola di DNA
In primo luogo, i lavoratori di laboratorio isolano il DNA dal nucleo delle cellule, aggiungendo al sangue sostanze che distruggono la membrana cellulare. Il DNA risultante viene purificato dai prodotti di degradazione utilizzando alcol isopropilico ed etilico.
"Aspetta, ora vedrai tutto," sorride Shchagina, facendo oscillare delicatamente una piccola provetta con una soluzione alcolica incolore.
Dai fluidi movimenti ritmici al centro della provetta, si forma una piccola nuvola bianca.
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“Questo è il DNA. È incolore, ma è così che possiamo vederlo per un momento , spiega.
I miei tentativi di fotografare la spirale non hanno successo, la nuvola scompare con la stessa rapidità con cui si è formata. Una provetta con un liquido limpido e l'acido in essa contenuto viene inviata a una centrifuga, che separerà la molecola biologica dagli alcoli.
Cambiamenti chimici spontanei nella struttura del DNA portano a mutazioni / Depositphotos / rob3000.
Moltiplica e leggi
Pochi minuti dopo, gli operatori di laboratorio estraggono dalla centrifuga le provette con DNA purificato e le portano in un'altra stanza, dove la molecola verrà moltiplicata, contrassegnata e portata in uno stato in cui può essere letta in un sequencer, una macchina di cifratura del genoma.
“Se vogliamo leggere una piccola parte di un gene, allora eseguiamo il sequenziamento di Sanger. A proposito, è stato in questo modo nel 2003 che la sequenza del DNA umano è stata decifrata per la prima volta. Spezziamo un gene in piccoli frammenti, li propaghiamo usando la reazione a catena della polimerasi e otteniamo un numero molto elevato di copie per la ricerca. Questo metodo funziona quando capiamo dove guardare. Ad esempio, è noto che la fenilchetonuria è causata nel 95% dei casi da una mutazione nel gene PAH. Se è necessario leggere più geni contemporaneamente o anche un genoma completo, viene utilizzato il sequenziamento di nuova generazione , afferma Shchagina.
Diversi piccoli dispositivi grigi con display integrati in una spaziosa sala al primo piano degli MGNT sono sequencer di ultima generazione. Sono gestiti dalla fragile Olga Mironovich, ricercatrice del laboratorio di diagnostica del DNA del Centro scientifico statale di Mosca.
“Mescoliamo i reagenti con campioni di DNA preparati, li inseriamo nel sequencer e vi mettiamo un chip speciale. I reagenti e il DNA vengono trasferiti al chip e tutto questo viene fotografato molte, molte volte. Il software trasforma le immagini acquisite in dati che possono essere letti e interpretati . Mironovich chiude con cura il coperchio del dispositivo e avvia il sequencer.
“Questo particolare DNA sarà decifrato in ventuno ore. Quindi la bioinformatica interpreterà i risultati”, aggiunge.
Ho imparato a leggere, ma non sempre a capire
“L'analisi dell'esoma, cioè i geni responsabili della codifica delle proteine, richiede almeno tre settimane. Questo è se tutto è andato bene in tutte le fasi ed è più o meno chiaro dalla storia clinica cosa cercare. In Russia, e nel mondo intero, non ci sono molti specialisti in grado di comprendere i geni decodificati”, spiega la genetista Oksana Ryzhkova, capo del Centro per l'uso condiviso del Centro scientifico statale di Mosca.
È a lei e ai suoi dipendenti che arrivano i dati dal sequencer dopo che ha finito di funzionare.
“Guarda, ho sul mio computer i risultati della decodifica dell'esoma clinico del paziente: 6300 geni, le cui varianti patogene portano allo sviluppo di malattie ereditarie. Questi sono i cambiamenti identificati rispetto al genoma di riferimento (lo standard del genoma compilato dagli scienziati come esempio rappresentativo comune del codice genetico). Un totale di 13.129 sostituzioni. È molto difficile scoprire quale di queste opzioni è la causa della malattia. Pertanto, ci colleghiamo a database internazionali, in cui sono presentate sia varianti patogene di geni che malattie associate, e varianti descritte come benigne, che non portano a manifestazioni cliniche, e confrontiamo le nostre varianti con esse. Dopo la fase di "filtrazione" per patogenicità, frequenza di occorrenza e molti altri, rimangono 15-30 cambiamenti. Inoltre li analizzeremo nel modo più dettagliato possibile,utilizzando database e programmi aggiuntivi per determinare la patogenicità, leggere articoli, confrontare i sintomi del paziente con quelli descritti in letteratura. Solo dopo questo possiamo concludere quale variante ha causato la malattia ", chiarisce Ryzhkova.
Come vengono scoperte le malattie ereditarie
Se non ci sono dati sufficienti sul presunto gene colpevole, i genetisti si rivolgono agli scienziati genetici per chiedere aiuto. Un team di ricercatori del Laboratorio di Genomica Funzionale del Centro Scientifico Statale di Mosca, modellando varie varianti di mutazioni negli organismi viventi, dimostra o confuta ipotesi riguardanti i geni responsabili di alcune malattie.
Durante tale ricerca, gli scienziati scoprono nuove relazioni genetiche.
“Ogni anno descriviamo circa una dozzina di nuovi geni responsabili di malattie ereditarie. Più recentemente, è stato scoperto che una mutazione nel gene KIAA1019 causa disturbi dello sviluppo fetale incompatibili con la vita. Una coppia le cui tre gravidanze sono state interrotte nelle prime fasi è arrivata all'MGNC. Abbiamo sequenziato il DNA fetale e trovato nuove mutazioni nel gene KIAA1019 completamente inesplorato. Attraverso esperimenti su linee cellulari, hanno dimostrato che le mutazioni riscontrate nei genitori portano a una rottura completa del gene KIAA1019, che causa molteplici malformazioni nel feto. E quando una mutazione è nota, può essere manipolata. Nella gravidanza successiva, i medici hanno effettuato una diagnosi prenatale precoce, il feto si è rivelato portatore di una mutazione in un solo gene. Ciò significa che in questa famiglia nascerà un bambino completamente sano. Se la mutazione proveniva da entrambi i genitorila gravidanza sarebbe stata interrotta , afferma Mikhail Skoblov, capo del laboratorio di genomica funzionale.
Skoblov è fiducioso che il futuro della genetica medica sia proprio in tale prevenzione delle malattie genetiche ereditarie. I pazienti stessi aderiscono a punti di vista simili. Secondo Irina Myasnikova, presidente della All-Russian Society of Orphan Diseases, le famiglie con problemi genetici dovrebbero essere in grado di condurre diagnosi pre-gestazionali e prenatali gratuite.
“Il costo di tale diagnostica e il costo della terapia per i pazienti con malattie ereditarie sono incomparabili. Questo è vantaggioso per tutti: sia per lo Stato, perché non è necessario spendere risorse per la terapia, sia per le famiglie, perché avranno bambini sani”, conclude Myasnikova.
Alfiya Enikeeva
