Analiza mikromacierzy chromosomalnych: charakterystyka, zastosowanie i skuteczność

Analiza mikromacierzowa chromosomów (MMA) jest zaawansowaną technologicznie metodą oceny kariotypu pod kątem obecności określonych mutacji związanych ze zwiększeniem liczby kopii DNA (duplikacja) lub z utratą części materiału genetycznego (delecja). Nieprawidłowości te są często przyczyną chorób dziedzicznych, dlatego CMA jest ważnym narzędziem diagnostycznym we współczesnej medycynie. Technika ta jest powszechnie stosowana Do testu Genotypy płodu, noworodka i niemowlęcia.

Ogólna charakterystyka metody

Mikromacierzowa analiza chromosomów jest również znana jako kariotypowanie molekularne. Opiera się na technice hybrydyzacji DNA z markerami genetycznymi (specyficzne sekwencje nukleotydów znane z góry) osadzonymi w nośniku (matrycy). Badanie może analizować wiele regionów chromosomalnych i wykrywać obecność strukturalnych rearanżacji (abberacji) związanych z niedoborem lub nadmiarem materiału genetycznego.

Nie jest przeznaczony do wykrywania mutacji punktowych w genach, ale ma lepszą rozdzielczość niż tradycyjne kariotypowanie. Za pomocą XMA można wykryć zmiany submikroskopowe, które odgrywają ważną rolę w patogenezie różnych chorób, w tym wad wrodzonych i zaburzeń rozwoju psychicznego.

Znaczenie kariotypowania molekularnego

Głównym celem CMA jest wykrycie niewielkich dodatkowych (mikrodelecja) lub brakujących (mikrodelecja) fragmentów informacji genetycznej w stosunku do próbki standardowej. Nieprawidłowości te nazywane są wariantami liczby kopii (CNV).

Prefiks "mikro" Oznacza, że technika ta ma na celu wykrycie bardzo małych zmian. Jednak CMA nadaje się również do wykrywania dużych nieprawidłowości chromosomalnych, takich jak różne aneuploidie (zespół Downa, Patau itp.).д.). Test nie jest jednak w stanie wykryć zmian w pojedynczym genie.

Oprócz mikrodelecji i mikroduplikacji test pozwala również na określenie tożsamości genetycznej dużych fragmentów chromosomów, które mogą świadczyć o duplikacji:

• Pokrewieństwo krwi rodziców dziecka;
• Uzyskanie obu kopii chromosomu tylko od jednego z rodziców.

CMA może również wykryć translokacje, ale tylko wtedy, gdy są one wytrącone z równowagi.

Analiza chromosomów za pomocą mikromacierzy nie jest metodą rozszyfrowywania genotypu ani metodą odkrywania jakichkolwiek genów. Badanie to ma na celu jedynie porównanie ilości materiału genetycznego w chromosomach pacjenta z kontrolą. Po wykryciu CNV laboratorium określa, które geny są obecne i na tej podstawie interpretuje wynik. Warianty liczby kopii odgrywają ważną rolę w patogenezie różnych chorób, ale ich obecność nie musi prowadzić do jakichkolwiek zaburzeń.

Cel badania

Wykonuje się badanie mikromacierzy chromosomalnej, aby sprawdzić, czy dziecko ma CNV, które może być przyczyną:

• autyzm;
• globalne opóźnienia rozwojowe;
• upośledzenie umysłowe;
• różne wady wrodzone;
• napady;
• nietypowe cechy fizyczne (dysmorfie);
• anomalie wrodzone.

Badanie określa również obecność lub brak liczbowych nieprawidłowości chromosomalnych (zespół Downa itp.).д.).

Istnieją 2 główne powody wykonywania testu CMA:

• Profilaktyka - sprawdzenie genomu dziecka pod kątem mikrodelecji lub mikroduplikacji;
• Diagnostyczne - przeprowadzane w celu określenia genetycznych przyczyn różnych zaburzeń, które mogą być związane z CNV.

Czasami w celu wyjaśnienia wyników badań wykonuje się badanie genomu rodzica.

Zgodnie z międzynarodowym standardem i zaleceniami kilku towarzystw medycznych, CMA jest badaniem pierwszego stopnia u osób z wadami wrodzonymi, autyzmem lub zaburzeniami rozwojowymi o niejasnym pochodzeniu.

Liczne przeglądy testu mikromacierzy chromosomalnych potwierdzają jego istotną wartość diagnostyczną. Metoda ta pozwala na znalezienie genetycznych przyczyn problemów u dziecka, u którego nie występują powszechne i dość oczywiste nieprawidłowości chromosomalne (jak np. zespół Downa). Czasami, wręcz przeciwnie, CMA pomaga wykluczyć obecność nieprawidłowości chromosomalnych u dzieci z problemami rozwojowymi. Wyniki te są uważane za korzystne, ponieważ wady nabyte mogą być korygowane, podczas gdy zaburzenia genetyczne nie mogą.

Technologia metody

CMA umożliwia jednoczesną analizę dużej liczby różnych fragmentów DNA, z których każdy posiada specyficzny marker genetyczny naniesiony na matrycę. Ten ostatni to slajd pokryty tysiącami takich sond.

Do badania wykorzystywane są dwa rodzaje DNA:

• pacjenta;
• Standard (odpowiadający normalnemu genom człowieka).

Materiał genetyczny jest nanoszony na matrycę, gdzie ulega reakcji hybrydyzacji pomiędzy sondami i odpowiadającymi im fragmentami próbki. To znaczy, że sekwencje identycznych regionów chromosomów są połączone ze sobą.

Specjalny przyrząd osobno ocenia stopień hybrydyzacji każdej sondy z kontrolą i z prototypem. W normalnym przypadku powinien mieć taką samą. Jeśli jakikolwiek fragment pacjenta zawiera nadmiar materiału genetycznego, urządzenie daje sygnał zielony, a jeśli jest niedobór - sygnał czerwony.

Ocenia to wszystkie regiony genomu, do których macierz zawiera markery. Sygnały z urządzenia są odbierane przez skaner i przetwarzane przez komputer.

Rodzaje CMA

Istnieją 3 rodzaje analizy mikromacierzy chromosomalnych:

• Targetowanie;
• Standard;
• Rozszerzony.

Ich główna różnica to rezolucja, co jest regulowane przez liczbę użytych markerów DNA. Parametr ten nazywany jest inaczej gęstością macierzy. W analizie celowej jest on najniższy (350 tys. markerów). Jest to najbardziej dostępny i najtańszy rodzaj testu, który wykrywa najczęstsze mikrodelecje i mikrodeplikacje. Służy do potwierdzenia znanych specyficznych zespołów związanych z CNV.

Standardowe CMA wykorzystuje 750 000 markerów, które sprawdzają wszystkie istotne klinicznie fragmenty ludzkiego genomu. Jest w stanie wykryć nie tylko powszechne CNV, ale także nieprawidłowości chromosomalne, które powodują niezróżnicowane zespoły. Zaawansowana analiza mikromacierzy chromosomalnych (ACMA) spełnia tę samą funkcję, ale ze znacznie większą mocą informacyjną. Jest to najbardziej dogłębne badanie genomu, wykorzystujące matrycę zawierającą 2,67 mln markerów DNA.

Skuteczność CMA

CMA jest zaawansowanym i bardzo skutecznym sposobem wykrywania nieprawidłowości chromosomalnych. Wcześniej wykrywano je za pomocą standardowej metody cytogenetycznej, polegającej na wzrokowym badaniu chromosomów pacjenta. Dla porównania, kariotypowanie molekularne ma 1000x większą rozdzielczość i pozwala na wykrycie drobnych zmian, które wcześniej nie mogły być wykryte. Zwiększył on wydajność diagnostyczną o 10 procent. Ponadto, CMA nie wymaga prekulturowania komórek i pozwala na jednoczesną analizę wielu miejsc chromosomowych.

Przydatność kariotypowania molekularnego dla indywidualnego pacjenta zależy od:

• wybrany rodzaj analizy (zaawansowana, ukierunkowana lub standardowa);
• Prawidłowa ocena wyniku;
• Sprzęt i zestaw chipów DNA (markerów osadzonych w matrycy), z których korzysta dane laboratorium.

Nazwa jednego z najwyższej jakości ośrodków genetyki medycznej, w którym można przeprowadzić analizę mikromacierzy chromosomalnych to "Genomed". Recenzje placówki opisują ją jako organizację medyczną na wysokim poziomie, dysponującą nowoczesnym sprzętem technologicznym, który umożliwia wykonanie wielu różnych badań genetycznych, w tym dość rzadkich. Dla CMA w "Genomede" (г. Moskwa, Autostrada Podolska, 8) stosuje się zestawy markerów DNA wiodącej firmy produkcyjnej.