• Hol główny

Genetyka

Genetyka (z gr. genetes - zrodzony i genesis - pochodzenie) jest nauką zajmującą się dziedzicznością i zmiennością organizmów żywych, w tym człowieka.

Głównym nośnikiem informacji genetycznej człowieka jest DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy), który jest podstawową jednostką dziedziczenia i głównym składnikiem chromosomów zawartych w jądrze komórkowym. Geny to fragmenty DNA. Warto jednak wspomnieć, że ludzki genom (komplet informacji genetycznej) to DNA nie tylko jądrowe, ale i mitochondrialne, przy czym DNA jądrowe zawiera większość informacji genetycznej, która decyduje o wyglądzie i funkcjonowaniu organizmu człowieka. Informacje te są dziedziczone od rodziców i przekazywane potomstwu.

Większość komórek budujących ciało ludzkie ma prawidłowo 46 chromosomów. Jedynie komórki rozrodcze: komórki jajowe i plemniki, mają prawidłową, haploidalną liczbę chromosomów, czyli 23.

Materiał genetyczny człowieka jest zawarty w 23. parach chromosomów, w nich znajduje się prawdopodobnie ok. 30. tys. genów (liczba różni się nieznacznie według różnych zespołów badawczych opisujących ludzki genom). Geny rozmieszczone są nierównomiernie. 22 pary są takie same u obydwu płci, a każda składa się z zestawu chromosomów dziedziczonych po matce i po ojcu. Ostatnia, 23. para, jest różna u kobiety i mężczyzny i decyduje o płci człowieka (para chromosomów XX warunkuje płeć żeńską, para chromosomów XY płeć męską). 

Zdarza się, że w wyniku spontanicznych mutacji lub błędów podczas podziałów komórkowych następuje nieprawidłowość w budowie pojedynczego genu, fragmentu albo całego chromosomu. Zdarzają się również nieprawidłowości w liczbie chromosomów w komórkach.

Obecnie znanych jest ponad 10 000 chorób, których podłożem są zmiany genetyczne. Diagnostyka genetyczna pozwala ocenić materiał genetyczny niepłodnej pary, postawić prawidłową diagnozę, ocenić ryzyko zachorowania w przyszłości na chorobę dziedziczną oraz wykryć nosicielstwo, które może powodować urodzenie się chorego potomstwa danej pary. 

Diagnostyka genetyczna opiera się na:

  • wywiadzie dotyczącym choroby podstawowej, wywiadzie rodzinnym (analizie drzew rodowych, genealogicznych), 
  • badaniu cytogenetycznym (czyli badaniu kariotypu),
  • diagnostyce molekularnej (badaniu czy występuje nieprawidłowa  mutacja w pojedynczym genie). 

polega na ocenie liczby i prawidłowości budowy (wielkości, przewężenia, zamiany, rozdziału i połączenia) chromosomów. Test wykonywany jest na materiale pobranym z limfocytów krwi obwodowej, analizie poddawanych jest od 20. do 100. komórek, co pozwala na porównawczą ocenę chromosomów i określenie nieprawidłowości u pacjenta. Efektem badania jest kariotyp, czyli pełen obraz chromosomów. Wynik potwierdza ich prawidłową budowę lub określa, w których parach i jakiego rodzaju nieprawidłowości występują. W większości przypadków wynik stanowi rozpoznanie choroby, jednak zdarza się, zwłaszcza w przypadku rzadko występujących zespołów chorób lub niejednoznacznych wyników wszystkich badań klinicznych, że sytuacja musi być oceniona podczas konsultacji przez lekarza genetyka klinicznego. Każda nieprawidłowość stwierdzona w badaniu genetycznym powinna być oceniona przez lekarza genetyka klinicznego pod kątem ryzyka przekazania nieprawidłowości potomstwu.

Materiałem do badania jest krew żylna obwodowa. Badanie można wykonać przez 6 dni w tygodniu,  w godzinach pracy gabinetu zabiegowego nOvum. Pacjent nie musi być na czczo i nie musi posiadać skierowania na badanie. Przed oddaniem krwi powinien zachować jednodniowy odstęp po ewentualnym odstawieniu antybiotyku i leków sterydowych oraz odczekać 4 - 6 tygodni po transfuzji pełnej krwi. Konieczne jest również poinformowanie o przebyciu w przeszłości transplantacji szpiku.

 Wskazania do badania:

  • występowanie chorób genetycznych w rodzinie,
  • podejrzenie choroby genetycznej u dziecka na podstawie obrazu klinicznego,
  • przygotowanie do procedury in vitro w przypadku, kiedy wskazaniem jest czynnik męski niepłodności (pon. 5 mln plemników w ml), w tej sytuacji konieczne jest również wykonanie badań molekularnych w kierunku nosicielstwa genu CFTR warunkującego wystąpienie mukowiscydozy, oraz w kierunku mikro delecji chromosomu Y,
  • poronienia nawykowe (co najmniej 3 następujące po sobie straty ciąży),
  • starania o kolejną ciążę po urodzeniu dziecka z wadami rozwojowymi lub inną chorobą genetyczną,
  • pierwotny i wtórny brak miesiączki, przedwczesna menopauza,
  • azoospermia,
  • niepłodność idiopatyczna, po długim (ponad 2 lata) bezskutecznym leczeniu,
  • podejrzenie wystąpienia chorób genetycznych u płodu (badanie wód płodowych pobranych podczas amniopunkcji).

Laboratorium cytogenetyczne w nOvum powstało w 2007 r. Laboratorium wykonuje badanie cytogenetyczne (kariotyp) techniką prążkową i techniką FISH (ang. fluorescent in situ hybridization - fluorescencyjna hybrydyzacja in situ), zarówno u dorosłych pacjentów, jak i dzieci.

Ocenę badania przeprowadzają diagności laboratoryjni z długoletnim stażem, którzy  uzyskali specjalizację z laboratoryjnej genetyki  medycznej, a ich doświadczenie i dorobek naukowy został potwierdzony pracą w renomowanych ośrodkach. Są członkami polskich i międzynarodowych towarzystw zajmujących się problemami diagnostyki cytogenetycznej. Laboratorium poddawane jest wewnętrznej i zewnętrznej kontroli jakości – Labquality i CEQAS.

Istnieją schorzenia spowodowane mutacją tylko pojedynczego genu. Większość tych chorób to choroby autosomalne recesywne, oznacza to, że aby wystąpiła choroba u dziecka, oboje rodzice muszą być jej nosicielami. Jeśli taka sytuacja nastąpi, ryzyko wystąpienia choroby u dziecka wynosi 25%.

Mukowiscydoza

Jedną z takich chorób jest mukowiscydoza, jedna z częściej rozpoznawanych chorób genetycznych. Polega na zaburzeniu działania wydzielniczego komórek w drogach oddechowych, jelitach, trzustce, wątrobie, gruczołach potowych, drogach rozrodczych. Z powodu zaburzonego transportu jonów chlorkowych następuje w tych narządach produkcja zbyt gęstego śluzu i w rezultacie ich uszkodzenie. Manifestuje się ona ciężkimi i przewlekłymi zmianami w układzie oddechowym,  zaburzeniami odżywiania, niewydolnością funkcjonowania trzustki i wątroby. Długość i jakość życia osoby chorującej zależy od momentu jej zdiagnozowania i prowadzenia właściwego leczenia. Leczenie jest przewlekłe, oznacza konieczność stałej opieki ze strony rodziny, w większości przypadków uniemożliwia pacjentowi udział w normalnym życiu, jest kosztowne. Choroba jest nieuleczalna i zazwyczaj powoduje przedwczesną śmierć chorującego.

Mukowiscydoza jest chorobą dziedziczoną w sposób recesywny, co oznacza, że do jej wystąpienia odziedziczone muszą być dwa uszkodzone geny – jeden od ojca, drugi od matki.

Odziedziczenie, posiadanie tylko jednego uszkodzonego genu oznacza, że człowiek jest nosicielem mukowiscydozy, ale nie choruje na nią. Do momentu wykonania badań genetycznych ta osoba nie jest świadoma nosicielstwa.

Wyjątek stanowią niepłodni mężczyźni, u których można podejrzewać zwiększone ryzyko nosicielstwa mutacji genu mukowiscydozy CFTR w przypadkach obturacyjnej azoospermii (braku plemników w nasieniu) i ciężkiej oligozoospermii (< 5mln plemników w ml).

Dlatego diagnostykę niepłodnych mężczyzn, u których badanie nasienia wykazało poniżej 5. mln plemników w ml należy poszerzyć o badanie w kierunku nosicielstwa mutacji genu CFTR warunkującego wystąpienie mukowiscydozy.

  • Nosicielstwo tej mutacji genetycznej nie prowadzi do urodzenia się chorego dziecka, jeśli drugi rodzic nie jest nosicielem mutacji, jednak takie zagrożenie wzrasta do 25%, kiedy obydwoje potencjalni rodzice są jej nosicielami.
  • Ocenia się że 4% wszystkich Polaków (1 na 25 osób, ~1 500 000 osób) jest nosicielem mutacji genu CFTR wywołującego mukowiscydozę, a to oznacza, że ryzyko skojarzenia się pary dwojga nosicieli i prawdopodobieństwo urodzenia się chorego dziecka jest wysokie.
  • Diagnostyka nosicielstwa, z punktu widzenia pacjenta, jest bardzo prosta i polega na badaniu genetycznym pobranej próbki krwi.

Mikrodelecje

Mikrodelecje to inaczej drobne ubytki fragmentów chromosomu Y obejmujące gen DAZ, warunkujący prawidłową produkcję plemników. Występują u 10 - 15% mężczyzn z azoospermią  i ciężką oligozoospermią (obniżoną ilością plemników w nasieniu poniżej 5 mln/ml), dlatego jest to kolejne badanie molekularne często zalecane w diagnostyce niepłodnej pary.

Ubytki mogą wystąpić w następującym fragmencie chromosomu Ya :a AZFa (proksymalnym), AZFb (centralnym) lub AZFc (dystalnym) chromosomua Y.

Rokowanie co do możliwości uzyskania plemników w biopsji jąder i użycia ich do zapłodnienia pozaustrojowego partnerki zależy od lokalizacji mutacji. AZFc rokuje lepiej niż AZFa i AZFb.

Testy prenatalne Harmony, NIFTY oraz IONA  służą ocenie ryzyka wystąpienia wad genetycznych u płodu na podstawie badania pozakomórkowego DNA krążącego w krwi matki. Badanie można wykonać po 10. tygodniu ciąży. Test wykrywa trisomie chromosomów - obecność trzech zamiast dwóch chromosomów danej pary - powodujące powstanie zespołu wad genetycznych:

  • Trisomia 13 chromosomu powoduje zespół Patau,
  • Trisomia 18 chromosomu powoduje zespół Edwardsa,
  • Trisomia 21 chromosomu powoduje zespół Downa.

Wiarygodność testu oceniana jest bardzo wysoko: przy zespole Downa wynosi 99,5%, dla zespołu Edwardsa równa się 98%, a dla zespołu Patau 80%, jednocześnie specyficzność testu dla wymienionych trisomii wynosi 99,9%, co oznacza, że wyniki fałszywie dodatnie (wykazujące obecność trisomii przy zdrowym płodzie) zdarzają się 1:1000.

Dodatkowe informacje na temat testów:

  • badanie umożliwia określenie płci dziecka w ciąży pojedynczej,
  • może być wykonany w ciąży bliźniaczej (bez określenia płci)
  • prawidłowy wynik testu nie wyklucza istnienia wszystkich zaburzeń płodu,
  • w mniej niż 5% przypadków nie udaje się uzyskać wystarczającej ilości DNA płodu i badanie nie zostanie przeprowadzone (nie ma to związku z prawidłową lub nieprawidłową genetyką płodu).

Testy prenatalne NIFTY to badanie szersze, które w ciąży pojedynczej - poza trisomią13,18 i 21 chromosomu oraz zaburzeniami w chromosomach płciowych - wykrywa:

  • trisomie 9, 16, 22 chromosomu skutkujące podwyższonym ryzykiem poronienia;
  • mikrodelecje  chromosomu 5p skutkujące zespołem  Cri-du-chat (kociego krzyku);
  • mikrodelecje chromosomu 1p36;
  • mikrodelecje chromosomu 15q11.2 powodujące zespół Pradera-Williego / Angelmana;
  • mikrodelecje chromosomu 11q23 powodujące zespół Jacobsena;
  • mikrodelecje chromosomu 10p14-p13 powodujące zespół DiGeorge’a 2;
  • mikrodelecje chromosomu 16p12.2-p11.2;
  • mikrodelecje chromosomu 2q33.1.