Dzieci cierpiące na rzadkie choroby często przechodzą lata wizyt lekarskich i badań genetycznych, zanim postawią diagnozę. W ciągu ostatnich kilku lat kliniki zaczęły traktować sekwencjonowanie egzonu jako pierwszy test genetyczny, rezygnując z czasochłonnego badania poszczególnych genów i paneli genów i szybciej stawiając diagnozę.

Jednak sekwencjonowanie egzomu nie zawsze dostarcza odpowiedzi. Niektóre ośrodki dodają test mikromacierzy chromosomowych, który może wykryć zmiany, których sekwencjonowanie egzomu nie jest w stanie wykryć. Teraz badanie w New England Journal of Medicine przedstawia mocny argument za przejściem od razu do sedna i wykorzystaniem najlepszego narzędzia, jakim obecnie dysponujemy: sekwencjonowania genomu.

Koszty sekwencjonowania genomu spadają na tyle, że staje się ono dostępne klinicznie. Jednak aż do teraz nie wyjaśniono, jakie dodatkowe korzyści diagnostyczne daje ta metoda. Liderzy badania Monica Wojcik, MD, MPH, dyrektor Programu Genomiki Noworodków w Boston Children’s Hospital i Anne O’Donnell-Luria, MD, PhD, lekarz prowadzący na Wydziale Genetyki i Genomiki, mają nadzieję, że ich odkrycia zmienią praktykę.

„Jak dotąd korzyści płynące z sekwencjonowania genomu w stosunku do sekwencjonowania egzomu były niejasne” – mówi Wójcik. „To badanie wypełnia tę lukę w dowodach i, miejmy nadzieję, rozstrzygnie tę kwestię”.

Co może ujawnić sekwencjonowanie genomu

Sekwencjonowanie egzomu obejmuje części genomu kodujące białka. Ale egzom reprezentuje mniej niż 2 procent naszego DNA. Pomija rozległe segmenty posiadające aktywność regulacyjną, wpływającą na geny kodujące i wytwarzane białka. Badania coraz częściej łączą warianty w tych niekodujących segmentach z chorobą. Co więcej, nawet w przypadku genów kodujących sekwencjonowanie egzomu nie jest w stanie wykryć pewnych rodzajów wariantów.

„Klinicyści nie byli pewni, co wybrać” – mówi Wojcik. „Częścią problemu jest brak ścisłych porównań bezpośrednich sekwencjonowania genomu i eksomu w dużych, fenotypowo zróżnicowanych kohortach”.

Badacze najpierw przeanalizowali kohortę badawczą składającą się z 744 rodzin z wcześniej negatywnymi wynikami testów genetycznych (głównie sekwencjonowania egzomów). Rodziny te pochodziły z Broad Center for Mendelian Genomics, będącego częścią konsorcjum GREGOR należącego do Narodowego Instytutu Badań nad Genomem Człowieka.

Ogółem 218 rodzin (29 procent) miało wyniki diagnostyczne dotyczące sekwencjonowania genomu. Spośród nich 28 procent miało warianty, których nie można było znaleźć bez sekwencjonowanie genomu. Naukowcy odkryli, że spośród rodzin, w których wcześniejsze wyniki sekwencjonowania egzonu były negatywne, u 64 procent występowały warianty, które można było zidentyfikować poprzez ponowną analizę tych wyników.

„To sugeruje, że powinniśmy częściej stosować sekwencjonowanie genomu, zarówno jako metodę sekwencjonowania pierwszego rzutu, jak i u pacjentów, u których wcześniej uzyskano negatywny wynik egzomu” – mówi O’Donnell-Luria.

Ogółem z pierwotnych 744 rodzin 8 procent otrzymało odpowiedź na podstawie sekwencjonowania genomu, która w innym przypadku byłaby nieosiągalna. Co ciekawe, badacze w Niemczech przebadali w swoich klinikach drugą grupę 78 rodzin i odkryli, że ten sam odsetek wynosi 8%. „To nas utwierdza w przekonaniu, że jest to ogólna zasada, którą odkrywamy” – mówi O’Donnell-Luria.

Konkretne ustalenia charakterystyczne dla sekwencjonowania genomu obejmowały warianty znajdujące się głęboko w regionach niekodujących, małe insercje i delecje, odwrócone lub powtarzające się segmenty DNA w genach kodujących oraz złożone rearanżacje chromosomów.

Powtórzenie praktyki

Wójcik i O’Donnell-Luria mają nadzieję, że ich badanie zachęci innych klinicystów do stosowania sekwencjonowania genomu – w ramach ubezpieczenia – jako badania pierwszego rzutu u pacjentów z rzadkimi chorobami. Chociaż koszty i zwrot kosztów dla płatników są różne, przyrostowy koszt sekwencjonowania genomu w porównaniu z sekwencjonowaniem egzomu nie jest znaczny i może pozwolić zaoszczędzić pieniądze, unikając potrzeby przeprowadzania innych badań.

Badanie przypomina nam również, że sekwencjonowanie genomu nadal pozostawia niektórych pacjentów bez odpowiedzi. Niektórych wariantów patogennych nie można łatwo rozpoznać w danych sekwencjonowania lub do ich wychwycenia mogą być wymagane inne technologie, np. sekwencjonowanie z długim odczytem, ​​mówi O’Donnell.

Spostrzeżenia genetyków klinicznych mogą mieć kluczowe znaczenie w postawieniu diagnozy, pomagając ustalić, czy wariant znaleziony podczas sekwencjonowania jest prawdopodobną przyczyną choroby. Wójcik i O’Donnell-Luria, obaj genetycy kliniczni, często zwracali się do lekarzy kierujących z prośbą o dodatkowe informacje na temat objawów i prezentacji pacjentów. Otrzymali także cenne wskazówki od rodzin, które pomogły im zinterpretować dane genetyczne.

„To jedna z rzeczy, która zajęła dużo czasu w tym projekcie” – mówi Wojcik. „Było wiele starannych badań i fenotypowania”.

O’Donnell-Luria, Abou Jamra i dr Heidi Rehm z Massachusetts General Hospital i Broad Institute w równym stopniu wnieśli swój wkład w powstanie tego artykułu.

Dowiedz się więcej o programie genomiki noworodków i oddziale genetyki i genomiki w Bostońskim Szpitalu Dziecięcym.