Назад
В последнее время технология секвенирования следующего поколения (NGS) эффективно используется для лечения заболеваний и разработки новых методов лечения.
Методы секвенирования генома (GS) и экзома (ES), основанные на NGS, радикально изменили диагностику редких заболеваний. Несмотря на развитие этих инновационных методов, некоторые редкие заболевания остаются недиагностированными. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Annual Review of Medicine, ученые провели обзор существующей литературы, чтобы оценить достижения методов GS и ES для точного выявления недиагностированных синдромов.
Недиагностированные синдромы или заболевания не могут быть выявлены с помощью стандартных клинических и лабораторных методов. В настоящее время существует целый ряд редких/ультраредких заболеваний, большинство из которых имеют генетическую этиологию. По оценкам, редкие заболевания поражают одного из двух тысяч человек. Тем не менее, например, около 7% населения США страдают от редких заболеваний. В совокупности эти заболевания влияют на государственную систему здравоохранения и общество, а также вызывают психосоциальные проблемы у пациентов. Последние достижения в области методов геномного секвенирования позволили диагностировать около 50% редких заболеваний. Это достижение в значительной степени зависит от методов ES и GS, которые изменили сценарий диагностики этих редких болезней.
Метод ES заключается в одновременном секвенировании миллионов коротких фрагментов кодирующей области, в то время как метод GS предполагает секвенирование как кодирующих, так и некодирующих областей. Основываясь на генетической информации, полученной с помощью технологии NGS, клиницисты теперь могут предложить точную медицину людям с диагнозом редких/ультраредких заболеваний.
Хотя ES чаще применяется в медицинской практике благодаря своей способности выявлять некодирующие варианты и более низкой стоимости применения, GS имеет более высокий диагностический потенциал. Более высокая диагностическая эффективность достигается при использовании методов ES/GS для выявления генетических нарушений, связанных с опорно-двигательным аппаратом, зрением, слухом, центральной нервной системой, сердечно-сосудистой системой, кожей, скелетной системой и множественными врожденными аномалиями.
Применение подходов ES и GS экспоненциально увеличило обнаружение новых генов, связанных с заболеваниями. За последние несколько лет было обнаружено более 250 новых генов, связанных с заболеваниями, по сравнению с тем временем, когда эти методы еще не существовали. В настоящее время обнаружено более 4 600 генов, связанных с менделевскими расстройствами. Более того, было предсказано, что с помощью ES/GS может быть обнаружено еще около 10 000 генов, связанных с менделевскими заболеваниями. Примечательно, что в настоящее время новые гены, открытые с помощью ES/GS, все чаще ассоциируются с ультраредкими расстройствами.
Постоянно расширяющиеся публичные базы данных, связанные с технологией NGS, значительно улучшили международное взаимодействие. Этот подход полезен, поскольку он позволил исследовать перекрывающиеся и различные фенотипы, обнаруженные у пациентов. Применение подхода ES/GS позволяет лучше понять патогенез генов.
У 25-30% пациентов, которым был поставлен диагноз ES/GS, произошли изменения в их медицинском ведении. Эти изменения связаны со специфическим лечением, правом на участие в клинических испытаниях, точной оценкой репродуктивного риска и наблюдением за дополнительными проявлениями. В некоторых редких случаях анализ ES/GS может ускорить разработку специфических для данного диагноза мероприятий для пациентов с редкими заболеваниями.
Несмотря на ряд достижений в области методов ES/GS, значительная часть людей с недиагностированными заболеваниями не получает правильного диагноза. Эта вариабельность зависит от типа используемого секвенирования и различий в аналитических подходах разных лабораторий. Например, лаборатории часто игнорируют варианты, которые не согласуются с фенотипом.
Некоторые причины, объясняющие неспособность методов ES/GS диагностировать более 50% редких заболеваний, включают преобладание вариантов с неопределенной значимостью (VUS), ограничения технологии, противоречивые интерпретации и существование фенокопий заболеваний. VUS часто регистрируются с помощью NGS; однако по-прежнему не хватает доказательств их патогенности или доброкачественности. Большинство VUS являются кодирующими миссенс-вариантами, что повышает сложность прогнозирования их влияния. Понимание влияния других некодирующих вариантов и синонимичных вариантов также затруднено. Распространенность этих вариантов представляет значительные трудности для точной диагностики и установления новых ассоциаций между генами и заболеваниями.
Обычно для анализа VUS используют сопоставление случаев, моделирование вариантов/генов на животных и функциональные анализы, такие как РНК-Seq. Однако эти методы требуют значительных ресурсов, которых не хватает в клинических условиях, и отнимают много времени. Ученые также отмечают, что фенокопии менделевских расстройств вносят еще один вклад в проблемы диагностики.
NGS также ассоциируется с техническими ограничениями, связанными с обнаружением специфических вариантов. Например, применение ПЦР приводит к тому, что богатые GC участки экзома не амплифицируются должным образом в ES. Это ограничение может быть преодолено путем проведения GS без ПЦР. Поскольку NGS не может выявить эпигенетические аномалии, существует вероятность того, что нарушения, которые кажутся менделевскими, могут быть пропущены.
Jennifer A. Sullivan et al. Секвенирование экзома/генома при недиагностированных синдромах (аннотация).
Секвенирование экзома (ES) и секвенирование генома (GS) радикально изменили диагностический подход к недиагностированным редким/ультраредким менделевским заболеваниям. Секвенирование следующего поколения (NGS), технология, используемая для ES, GS и большинства больших (более 100) генных панелей, позволила поставить ранее немыслимые диагнозы, изменить медицинское ведение, разработать новые методы лечения и точную оценку репродуктивного риска для пациентов, а также открыть новые гены заболеваний.
Тем не менее, проблемы остаются, поскольку большинство людей остаются недиагностированными с помощью современного NGS. Улучшение технологии NGS привело к появлению секвенирования с длинным прочтением, которое может решить проблему диагноза у некоторых пациентов, не получивших диагноз с помощью современных коротких прочтений ES и GS, но его эффективность неясна, и оно дорогостоящее. Другие сохраняющиеся проблемы включают определение вариантов с неопределенной значимостью, срочную необходимость обеспечения доступа пациентов с ультраредкими расстройствами к терапевтическим препаратам, необходимость обеспечения справедливого доступа пациентов к тестированию на основе NGS и изучение этических проблем. Тем не менее, перспективы разрешения недиагностированных заболеваний весьма оптимистичны благодаря постоянному прогрессу в этой области.
