Co dzieje się w laboratorium genetycznym?

advertisement
12
możliwością dostępu policji do ich DNA. Jest to wyjątkowo rzadki
problem. Jeśli policja zażąda dostępu do próbki DNA z
laboratorium genetycznego (podobnie jak w przypadku wszelkich
innych danych medycznych), jest to możliwe wyłącznie na
podstawie wydanego nakazu sądowego.
Co dzieje się w laboratorium
genetycznym?
Przy opracowaniu tej broszurki pomagali dr Ian M Frayling z Institute of
Medical Genetics, University Hospital of Wales, Cardiff, UK; dr Domenico
Coviello, Laboratory of Medical Genetics, Fondazione IRCCS, Mediolan,
Włochy i The Genetic Interest Group.
Tłumaczone z języka angielskiego przez Ewę Piotrowską i Annę Kloskę,
Uniwersytet Gdański, Polska.
Sierpień 2009
Ta praca została wsparta przez EuroGentest, EU-FP6 supported NoE numer
kontraktu 512148
Illustracje: Rebecca J Kent
www.rebeccajkent.com
[email protected]
Informacje dla pacjentów i rodzin
2
Co dzieje się w laboratorium genetycznym?
Poniższe informacje przedstawiają co dzieje się z próbką, po
wysłaniu jej do laboratorium genetycznego. Główne zagadnienia,
które są tu omawiane to:
różne metody stosowane w laboratoriach do przeprowadzenia
testów genetycznych,
dlaczego niektóre testy genetyczne wymagają tak dużo czasu,
podczas gdy inne wykonuje się szybko,
dlaczego w niektórych przypadkach laboratorium nie może
ustalić wyniku.
Dokładniejsze informacje o tym, dlaczego mogliby Państwo
poddać się badaniu genetycznemu znajdą Państwo w ulotce
zatytułowanej „Czym jest badanie genetyczne?”
Czym jest badanie genetyczne?
Większość testów genetycznych bada DNA, związek chemiczny
znajdujący się w naszych komórkach, który daje naszemu ciału
instrukcje jak rosnąć, rozwijać się i funkcjonować. DNA jest nicią
zakodowanych informacji ugrupowanych w specyficzne
instrukcje zwane genami. Ludzie maja 30.000 różnych genów,
ułożonych na licznych nitkowatych strukturach zwanych
chromosomami.
Nasze
chromosomy dziedziczymy od
rodziców, 23 od matki i 23 od
ojca, w związku z czym mamy
dwa zestawy 23 chromosomów,
czy też innymi słowy 23 „pary”.
Gdyby przyrównać genetykę do
księgi życia, DNA byłby literami,
geny słowami, a chromosomy
rozdziałami.
11
sprawdza wynik). Często naukowcy przeprowadzają inny test, by
przeprowadzić kontrolę krzyżową pierwotnego wyniku. Istnieją
także procedury zapobiegające pomieszaniu prób. Dodatkowo
laboratoria mogą brać udział w programach zapewniania jakości
(QA, ang. Quality Assurance), co pomaga gwarantować dobrą
jakość rzetelnych badań genetycznych.
Co się stanie z moją próbką po badaniu?
Jeżeli pacjent nie składa życzenia, by jego próbkę wyrzucić po
przeprowadzeniu testu, zwykle laboratorium zachowuje DNA,
może też przechowywać preparaty z chromosomami.
Laboratorium może udzielić informacji o konkretnej próbce, a
badani mogą w każdej chwili poprosić, by ich DNA zostało
zniszczone lub zwrócone. Nie wykonuje się badania w kierunku
innych chorób bez pozyskania zgody pacjenta.
Ponieważ rozwijane są nowe, ulepszone testy, laboratoria mogą
je przeprowadzać na przechowywanych próbkach (jeśli na
przykład pierwotne badania nie przyniosły żadnego wyniku), jeśli
była wyrażona zgoda. W taki sposób zarówno pacjenci, jak i
klinicyści mogą być pewni, że dostępne jest najbardziej aktualne
badanie. Laboratoria mogą używać anonimowych próbek DNA
przy rozwijaniu nowych badań, lub jako część programów
zapewniania jakości (QA, ang. Quality Assurance), o ile dana
osoba nie zastrzegła, że nie życzy sobie, by jej próbka była
wykorzystywana w taki sposób. Jak
każda inna próbka medyczna DNA
jest postrzegane jako dane
medyczne pacjenta i dlatego jest
chronione tajemnicą medyczną.
Oznacza to, że dostęp do niego jest
m o żl i wy w ył ą c zn ie p o p r ze z
odpowiedniego pracownika służby
zdrowia.
Niektóre
osoby
niepokoją
się
10
Jednakże jeśli w rodzinie nie wykryto wcześniej żadnej mutacji,
albo jest mnóstwo genów powiązanych z chorobą, dojście do
wyniku będzie wymagać więcej pracy. Zamiast skupić się na
jednym obszarze genu laboratorium będzie musiało
przeanalizować cały gen, a może nawet więcej niż jeden gen.
Może to być bardzo długi proces, trwający nawet wiele miesięcy.
Będzie to zależało od wielu czynników takich jak wielkość genu,
czy wyposażenie laboratorium.
Na przykład, w przypadku dystrofii mięśniowej Duchenne’a,
choroba jest powodowana mutacjami w genie nazywanym
dystrofiną, jednym z najdłuższych znanych genów. Są tysiące
różnych mutacji, które mogą się pojawić i dlatego odnalezienie
konkretnej mutacji występującej w danej rodzinie może być
długim i pracochłonnym procesem. Z drugiej strony w przypadku
choroby Huntingtona, mutacje w genie huntingtyny zawsze
występują w tym samym małym regionie. Z tego względu
naukowcy wiedzą dokładnie, w którym miejscu genu szukać i
badanie jest całkiem łatwe i znacznie szybsze.
Jakość DNA jest również istotnym czynnikiem. Czasami
laboratoria muszą najpierw sprawdzić DNA kogoś, kto zmarł, aby
zidentyfikować konkretną mutację. Jeżeli DNA zmarłej osoby jest
słabej jakości, może to podwoić albo potroić czas potrzebny na
odnalezienie mutacji. W niektórych przypadkach całkowita
analiza może być niemożliwa z powodu braku wystarczającej
ilości DNA.
Czy wynik może być fałszywy?
Ponieważ badania genetyczne mogą mieć ważne następstwa
dla poszczególnych osób i ich krewnych, podchodzi się do nich z
wielką ostrożnością. Podejmuje się liczne działania, aby
zapewnić wydanie prawidłowego wyniku. Jeżeli mutacja zostaje
wykryta, jest zawsze sprawdzana drugi raz, by upewnić się, że
wynik jest prawdziwy (chociaż na wielu etapach badań
genetycznych zaangażowane są maszyny, naukowiec zawsze
3
Rysunek 1: Geny, chromosomy i DNA
Zmiany w genach lub chromosomach są nazywane mutacjami.
Mutację można sobie wyobrazić jako błąd ortograficzny albo
zamienione ciągi słów w zdaniu. Mutacje są bardzo powszechne
i wszyscy mamy ich wiele. Efekt mutacji może być dobry lub zły,
albo może ona nie mieć żadnego skutku. Zależy to od czynników
środowiskowych, przypadku, czy też mutacji w innych genach.
Mutacje mogą powodować problemy, jeśli z ich powodu geny lub
chromosomy przestają przekazywać prawidłowe instrukcje
niezbędne ciału do właściwego funkcjonowania. Dlatego celem
badań genetycznych jest wykrycie mutacji w konkretnym genie
lub chromosomie. Badania przeprowadza się zwykle na próbce
krwi, a czasem także innych tkanek (w niektórych przypadkach
możliwa jest izolacja DNA z próbki śliny, jednak przeważnie
wymagana jest większa ilość DNA wysokiej jakości i dlatego
preferowana jest próbka krwi). Próbka pobrana od pacjenta jest
przesyłana do laboratorium, gdzie geny lub chromosomy mogą
być analizowane.
Kliniki genetyczne zwykle mają swoje własne laboratoria
4
genetyczne. Ponieważ jednak istnieje wiele badań genetycznych
pod kątem różnych chorób, nie wszystkie laboratoria
przeprowadzają wszystkie z nich. Dotyczy to głównie badań w
kierunku rzadkich chorób genetycznych. W związku z tym,
próbka może zostać wysłana do innego laboratorium, które
specjalizuje się w konkretnych testach, które zleca lekarz.
Warto też pamiętać, że badanie genetyczne zwykle dostarcza
informacji wyłącznie odnośnie choroby, pod kątem której było
wykonywane. Nie ma jednego ogólnego testu na wszystkie
choroby genetyczne. Celem badania genetycznego
wykonywanego w klinice genetycznej jest dostarczenie
informacji o zdrowiu osoby lub rodziny. Kliniki genetyczne zwykle
nie zlecają badań dotyczących innych spraw, takich jak ustalenie
ojcostwa, niemniej czasem takie informacje zostają ujawnione w
wyniku badań.
Laboratoria genetyczne
Są dwa główne typy laboratoriów genetycznych.
przyglądają się genom, a inne chromosomom.
Jedne
1) Cytogenetyka
Jeśli lekarz podejrzewa chorobę genetyczną, która jest
spowodowana problemami występującymi na jednym z
chromosomów, poprosi laboratorium cytogenetyczne, by zbadało
chromosomy pacjenta. Tu mogą być wykorzystane próbki krwi,
skóry lub materiał pobrany w
czasie amniocentezy lub
biopsji kosmówki. Najpierw
hoduje się komórki. Następnie
umieszcza się komórki na
szkiełku mikroskopowym, a
barwnikiem wybarwia ich
chromosomy, tak by można je
było łatwiej zobaczyć.
9
powoduje chorobę, czy nie. Może tak być, kiedy zmiana w
kodzie DNA jest bardzo subtelna. Takie mutacje określa się jako
„zmiany niesklasyfikowane” a otrzymanie takiego wyniku może
być frustrujące dla wszystkich zainteresowanych. Niemniej jest
bardzo istotne, by laboratorium nie stwierdzało, że mutacja jest
szkodliwa, jeśli nie jest, gdyż mogłoby to prowadzić do
postawienia komuś nieprawidłowej diagnozy.
Czy laboratoria są zawsze w stanie znaleźć mutacje?
W niektórych sytuacjach przeprowadza się test, by znaleźć
przyczynę problemu i nie odnajduje się mutacji.
Jest wiele przyczyn tłumaczących to:

Czasami badanie genetyczne ukierunkowane jest tylko na
najczęstsze mutacje powodujące chorobę. Jeśli zatem
pacjent ma bardzo rzadką mutację, laboratorium może jej
nie wykryć.

Naukowcy nie zidentyfikowali wszystkich genów
powiązanych z chorobami genetycznymi.

Pacjent może nie mieć choroby, której objawy u niego
wystąpiły i dlatego naukowcy mogą badać niewłaściwy gen.
Należy pamiętać, że techniki badań genetycznych, jak i nasza
wiedza dynamicznie się rozwijają. Dlatego nawet jeśli mutacja
nie może być teraz odnaleziona, jest nadal możliwe, że nowe
techniki umożliwią naukowcom zidentyfikowanie jej w
przyszłości.
Dlaczego niektóre badania genetyczne wymagają dużo
czasu podczas gdy inne wykonywane są bardzo szybko?
Jeżeli laboratorium wie dokładnie jakiej mutacji szuka, ponieważ
ktoś inny w rodzinie cierpi na tę samą chorobę, albo laboratorium
wie, który obszar genu powinien być dokładniej zbadany,
zadanie jest prostsze. W takiej sytuacji badanie może trwać
zaledwie tydzień lub dwa.
8
Skąd laboratorium wie, czy mutacja jest szkodliwa?
5
Rysunek 2: Jak chromosomy wyglądają pod mikroskopem
Jest to bardzo ważne pytanie. W laboratoriach genetycznych
powiada się, że każdy może znaleźć mutację, ale nie każdy
potrafi ją zinterpretować. Mutacje mogą mieć różny stopień
ciężkości, a wiedza o tym, jakie będą ich skutki wymaga
specjalistycznej znajomości choroby i genu lub chromosomu
oraz wyczulenia na szczegóły. W takim razie skąd laboratorium
wie, czy mutacja jest dobra, zła, czy też w ogóle nie wywiera
żadnego wpływu?
Przede wszystkim istotne jest, by specjalista taki jak genetyk
kliniczny obejrzał pacjenta, jego krewnych i historię rodzinną, a
także ewentualne wyniki przeprowadzonych wcześniej badań.
Będzie to wskazówką dla genetyka, jakie geny czy chromosomy
należy zbadać. I tak, jeśli na przykład genetyk podejrzewa, że
pacjent może cierpieć na mukowiscydozę, ponieważ wykazuje
objawy charakterystyczne dla tej choroby, a inni członkowie
rodziny na nią chorowali, od pacjenta zostanie pobrana próbka,
którą prześle się do laboratorium na badania. Laboratorium
otrzyma wszystkie istotne informacje o pacjencie i jego historii
rodzinnej i polecenie, by szukać jednej z mutacji powodujących
mukowiscydozę. Jeśli laboratorium znajdzie jedną ze znanych
mutacji powodujących mukowiscydozę, wiadome będzie, że
pacjent rzeczywiście ma tę chorobę.
W niektórych przypadkach dziecko jest
dotknięte chorobą, chociaż żadne z
rodziców nie ma mutacji. W takim
przypadku jest możliwe, że mutacja
wystąpiła po raz pierwszy kiedy dziecko
było poczynane. Taka mutacja jest
nazywana mutacją „de novo” (z łaciny)
lub nową mutacją.
W niektórych przypadkach laboratorium
może nie wiedzieć, czy mutacja
Cytogenetyk najpierw sprawdzi liczbę chromosomów. Niektóre
choroby są spowodowane pojawieniem się dodatkowych
chromosomów. Jednym z najpowszechniejszych przykładów
takiego przypadku jest zespół Downa. Ludzie z tą chorobą maja
zwykle jeden dodatkowy chromosom w każdej ze swoich
komórek. Cytogenetyk sprawdzi również strukturę
chromosomów. Zmiany w strukturze chromosomu występują
wtedy, kiedy materiał pojedynczego chromosomu odrywa się i
przestawia w jakiś sposób; może to powodować dodanie lub
stratę materiału chromosomalnego. Te zmiany mogą być tak
małe, że ich wykrycie może być trudne. Czasem do wykrycia
zmian, które są zbyt małe, by zauważyć je pod mikroskopem,
albo dla podwójnego sprawdzenia zmian widzianych pod
mikroskopem stosuje się inną technikę, zwaną Fluorescencyjną
Hybrydyzacją In-Situ (FISH, ang. Fluorescence In-Situ
Hybridisation).
6
Rysunek 3: Chromosomy ułożone po kolei: kariotyp
7
Jeśli zmiany powodują, że gen nie dostarcza prawidłowej
instrukcji ciału, może to być przyczyną choroby genetycznej.
Inaczej niż chromosomy, DNA nie można zobaczyć pod
mikroskopem. Genetyk molekularny izoluje DNA z komórek i
używa go do przeprowadzenia specyficznych reakcji
chemicznych w celu odczytania kodu interesującego genu.
Stosuje się wiele różnych technik wykrywania mutacji.
Sprawdzanie sekwencji DNA jest jedną z powszechnie
używanych metod.
Rysunek 4: Sekwencjonowanie DNA: Znajdź różnicę!
Badanie cytogenetyczne może być długim procesem.
Laboratorium musi najpierw wyhodować komórki, a to trwa co
najmniej tydzień. Kolejny tydzień może zająć przygotowanie
szkiełek i analiza każdego z chromosomów jeden po drugim pod
mikroskopem.
2) Genetyka molekularna
Jeżeli lekarz podejrzewa chorobę genetyczną, która jest
powodowana zmianą (mutacją) w genie, poprosi laboratorium
genetyki molekularnej, by zbadało DNA konkretnego genu.
Instrukcje w DNA są zapisane w formie kodu złożonego z
czterech liter: A, C, G i T. Laboratorium genetyki molekularnej
może zbadać dokładną sekwencję kodu w konkretnym genie, by
sprawdzić, czy występują w nim jakieś zmiany, czy też inaczej
błędy ortograficzne. Pojedynczy gen może się składać z 10.000 i
więcej liter kodu DNA. Zatem sztuka genetyka molekularnego
polega na możliwości przeczytania kodu i odnalezienia zmian.
Prawidłowa sekwencja
Sekwencja Pacjenta
Oto krótki fragment kodu z pewnego genu. Oglądając rysunek w
kolorze, zobaczymy, że każda litera kodu DNA jest wyświetlana
w innym kolorze. Obraz po lewej stronie przedstawia prawidłową
sekwencję, a obraz po prawej sekwencję pacjenta. Na obrazie
po lewej stronie każda litera ma pojedynczy punkt szczytowy.
Jednak na rysunku po prawej stronie widzimy, że ten pacjent ma
dwa punkty szczytowe, w tym samym miejscu, G (czarna linia) i
C (niebieska linia). Pokazuje to, że w tym miejscu występuje
mutacja na jednym z pary chromosomów.
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

Motywacja w zzl

3 Cards ypy

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

Prace Magisterskie

2 Cards Pisanie PRAC

Create flashcards