Jeder Mensch hat Tausende genetischer Mutationen, die unter bestimmten Bedingungen schwere Krankheiten verursachen können, einschließlich Krebs. Einige der schlechten Gene, die von ihren Eltern geerbt wurden, entstanden spontan im Stadium der Embryonenbildung. Und wenn es fast unmöglich ist, einen Genabbau zu beheben, ist es jetzt real, die Übertragung von Mutationen auf Kinder zu verhindern. RIA Novosti erzählt, wie die medizinische Genetik dazu beiträgt, eine Generation gesunder Menschen zu schaffen.
„In meiner Praxis gab es eine große Familie aus Samara, die an einer erblichen motorisch-sensorischen Neuropathie (HMSN) litt. Diese Krankheit ist unangenehm, aber nicht tödlich. Die ersten Symptome treten in der Kindheit auf, im Alter von 60 Jahren sitzt der Patient bereits im Rollstuhl. Wir haben ungefähr fünfzehn Jahre gebraucht, um das Gen zu identifizieren, das die Krankheit verursacht. Die molekulare Ursache der Krankheit wurde 2015 identifiziert. Für verschiedene Zweige dieser Familie wurden bereits sechs frühgeburtliche Diagnosen durchgeführt. Leider hat nicht jeder eine günstige Prognose. In diesem Fall wird die Schwangerschaft beendet. Infolgedessen brachten all diese Menschen gesunde Babys zur Welt. Stellen Sie sich vor, fünf Generationen der Familie litten an HMSN und ihre Nachkommen werden diese Mutation nicht mehr haben “, sagt Olga Shchagina, eine Laborgenetikerin.
Sie leitet das Labor für molekulargenetische Diagnostik am Medical Genetic Research Center (MGSC). Hier, im Allerheiligsten der russischen medizinischen Genetik, werden die Genome der Russen entschlüsselt, um eine Zeitbombe in ihrer DNA zu finden. Das Labor erstreckt sich über zwei Etagen des Moskauer Staatlichen Wissenschaftszentrums und besteht aus mehreren isolierten Räumen. Biologische Proben, die einem Patienten entnommen wurden (meistens Blut), werden durch jeden von ihnen geleitet, bevor der Arzt weiß, was in den Genen verborgen ist.
DNA-Wolke
Zunächst isolieren Laboranten DNA aus dem Zellkern und fügen dem Blut Substanzen hinzu, die die Zellmembran zerstören. Die resultierende DNA wird aus Abbauprodukten unter Verwendung von Isopropyl und Ethylalkohol gereinigt.
"Warte, jetzt wirst du alles sehen", lächelt Shchagina und wiegt sanft ein kleines Reagenzglas mit einer farblosen Alkohollösung.
Aus sanften rhythmischen Bewegungen in der Mitte des Reagenzglases bildet sich eine kleine weiße Wolke.
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„Das ist DNA. Es ist farblos, aber so können wir es für einen Moment sehen “, erklärt sie.
Meine Versuche, die Spirale zu fotografieren, sind erfolglos, die Wolke verschwindet so schnell, wie sie sich gebildet hat. Ein Reagenzglas mit einer klaren Flüssigkeit und der darin enthaltenen Säure wird zu einer Zentrifuge geschickt, die das biologische Molekül von Alkoholen trennt.
Spontane chemische Veränderungen in der DNA-Struktur führen zu Mutationen / Depositphotos / rob3000.
Multiplizieren und lesen
Einige Minuten später nehmen Laboranten Röhrchen mit gereinigter DNA aus der Zentrifuge heraus und bringen sie in einen anderen Raum, wo das Molekül multipliziert, markiert und in einen Zustand gebracht wird, in dem es in einem Sequenzer - einer Chiffriermaschine des Genoms - abgelesen werden kann.
„Wenn wir ein kleines Stück eines Gens lesen möchten, führen wir eine Sanger-Sequenzierung durch. Auf diese Weise wurde übrigens 2003 die Sequenz der menschlichen DNA erstmals entschlüsselt. Wir zerlegen ein Gen in kleine Fragmente, vermehren sie mithilfe der Polymerasekettenreaktion und erhalten eine sehr große Anzahl von Kopien für die Forschung. Diese Methode funktioniert, wenn wir verstehen, wo wir suchen müssen. Beispielsweise ist bekannt, dass Phenylketonurie in 95 Prozent der Fälle durch eine Mutation im PAH-Gen verursacht wird. Wenn Sie mehrere Gene gleichzeitig oder sogar ein vollständiges Genom lesen müssen, wird die Sequenzierung der neuen Generation verwendet “, sagt Shchagina.
Mehrere kleine graue Geräte mit eingebauten Displays in einem geräumigen Raum im ersten Stock der MGNTs sind Sequenzer der neuesten Generation. Sie werden von der fragilen Olga Mironovich verwaltet, einer Forscherin im DNA-Diagnostiklabor des Moskauer Staatlichen Wissenschaftlichen Zentrums.
„Wir mischen Reagenzien mit vorbereiteten DNA-Proben, setzen sie in den Sequenzer ein und setzen dort einen speziellen Chip ein. Reagenzien und DNA werden auf den Chip übertragen und all dies wird viele, viele Male fotografiert. Die Software wandelt die aufgenommenen Bilder in Daten um, die gelesen und interpretiert werden können. Mironovich schließt vorsichtig den Deckel des Geräts und startet den Sequenzer.
„Diese spezielle DNA wird in einundzwanzig Stunden entschlüsselt. Dann wird die Bioinformatik die Ergebnisse interpretieren “, fügt sie hinzu.
Lesen gelernt, aber nicht immer verstanden
„Die Analyse des Exoms, dh der Gene, die für die Kodierung von Proteinen verantwortlich sind, dauert mindestens drei Wochen. Dies ist der Fall, wenn in allen Phasen alles gut gelaufen ist und aus der Krankengeschichte mehr oder weniger klar hervorgeht, wonach zu suchen ist. In Russland und auf der ganzen Welt gibt es nicht so viele Spezialisten, die die entschlüsselten Gene verstehen können “, erklärt die Genetikerin Oksana Ryzhkova, Leiterin des Zentrums für gemeinsame Nutzung des Moskauer Staatlichen Wissenschaftszentrums.
Für sie und ihre Mitarbeiter werden die Daten vom Sequenzer nach Beendigung der Arbeit abgerufen.
„Schauen Sie, ich habe die Ergebnisse der Entschlüsselung des klinischen Exoms des Patienten auf meinem Computer - 6300 Gene, pathogene Varianten, die zur Entwicklung von Erbkrankheiten führen. Dies sind Änderungen, die im Vergleich zum Referenzgenom identifiziert wurden (ein Genomstandard, der von Wissenschaftlern als allgemeines repräsentatives Beispiel für den genetischen Code zusammengestellt wurde). Insgesamt 13.129 Ersatz. Es ist sehr schwierig herauszufinden, welche dieser Optionen die Ursache der Krankheit ist. Daher stellen wir eine Verbindung zu internationalen Datenbanken her, in denen sowohl pathogene Varianten von Genen als auch assoziierte Krankheiten beschrieben werden, und Varianten, die als gutartig beschrieben werden und nicht zu klinischen Manifestationen führen, und vergleichen unsere Varianten mit ihnen. Nach dem Stadium der "Filtration" nach Pathogenität, Häufigkeit des Auftretens und vielen anderen bleiben 15 bis 30 Veränderungen übrig. Weiter werden wir sie so detailliert wie möglich analysieren,Lesen Sie mithilfe zusätzlicher Datenbanken und Programme zur Bestimmung der Pathogenität Artikel und vergleichen Sie die Symptome des Patienten mit den in der Literatur beschriebenen. Erst danach können wir schließen, welche Variante die Krankheit verursacht hat “, stellt Ryzhkova klar.
Wie Erbkrankheiten entdeckt werden
Wenn nicht genügend Daten zum mutmaßlichen Tätergen vorliegen, wenden sich Genetiker an Genforscher, um Hilfe zu erhalten. Ein Forscherteam des Labors für funktionelle Genomik des Moskauer Staatlichen Wissenschaftlichen Zentrums, das verschiedene Varianten von Mutationen in lebenden Organismen simuliert, beweist oder widerlegt Hypothesen bezüglich der Gene, die für bestimmte Krankheiten verantwortlich sind.
Während dieser Forschung entdecken Wissenschaftler neue genetische Beziehungen.
„Jedes Jahr beschreiben wir ungefähr ein Dutzend neuer Gene, die für Erbkrankheiten verantwortlich sind. In jüngerer Zeit wurde entdeckt, dass eine Mutation im KIAA1019-Gen fetale Entwicklungsstörungen verursacht, die mit dem Leben nicht vereinbar sind. Ein Paar, dessen drei Schwangerschaften im Frühstadium abgebrochen wurden, kam zum MGNC. Wir sequenzierten die fötale DNA und fanden neue Mutationen im völlig unerforschten KIAA1019-Gen. Durch Experimente an Zelllinien konnten sie nachweisen, dass bei Eltern gefundene Mutationen zu einem vollständigen Abbau des KIAA1019-Gens führen, was zu mehreren Missbildungen des Fötus führt. Und wenn eine Mutation bekannt ist, kann sie manipuliert werden. In der nächsten Schwangerschaft führten die Ärzte eine frühzeitige pränatale Diagnose durch. Der Fötus erwies sich als Träger einer Mutation in nur einem Gen. Dies bedeutet, dass in dieser Familie ein völlig gesundes Kind geboren wird. Wenn die Mutation von beiden Elternteilen kamDie Schwangerschaft wäre beendet worden “, sagt Mikhail Skoblov, Leiter des Labors für funktionelle Genomik.
Skoblov ist zuversichtlich, dass die Zukunft der medizinischen Genetik genau in der Prävention erblicher Erbkrankheiten liegt. Die Patienten selbst halten an ähnlichen Ansichten fest. Laut Irina Myasnikova, Vorsitzende der Allrussischen Gesellschaft für Orphan Diseases, sollten Familien mit genetischen Problemen in der Lage sein, eine kostenlose Diagnose vor der Schwangerschaft und vor der Geburt durchzuführen.
„Die Kosten für eine solche Diagnostik und die Kosten für die Therapie von Patienten mit Erbkrankheiten sind unvergleichlich. Dies ist für alle von Vorteil: sowohl für den Staat, da keine Ressourcen für die Therapie aufgewendet werden müssen, als auch für Familien, weil sie gesunde Kinder haben werden “, schließt Myasnikova.
Alfiya Enikeeva
