בדיקות מעבדה סטנדרטיות עלולות להיכשל בזיהוי שינויים רבים ב-DNA הגורמים למחלות. כעת, שיטת מיפוי כרומוזומים תלת מימדית חדשה יכולה לחשוף בצורה מהימנה את הווריאציות המבניות הנסתרות הללו ולהוביל לתגליות חדשות. את הממצאים על כלי פורץ דרך זה ניתן למצוא במחקר חדש ב כתב העת לאבחון מולקולרישפורסם על ידי Elsevier, והם מוכנים לשנות בדיקות אבחון וטיפול בהפרעות גנטיות.
שיטות מסורתיות מרצפות את ה-DNA בצורה ליניארית וחד-ממדית, תוך קריאת הקוד הגנטי כאילו היה קו טקסט שטוח. לעומת זאת, מיפוי כרומוזומים תלת מימדי לוכד את היחסים המרחביים בין חלקים שונים של הגנום. הוא חושף כיצד גדילי ה-DNA הארוכים מתקפלים ומקיימים אינטראקציה זה עם זה במרחב התלת מימדי של גרעין התא, שהוא חיוני לזיהוי שינויים מבניים מסוימים שאינם נראים לבדיקות ליניאריות קונבנציונליות.
חוקרים יישמו מיפוי קרבה גנומי (GPM), בדיקת NGS מבוססת Hi-C (תפוקה גבוהה של לכידת קונפורמציה של כרומוזומים) על DNA מ-123 אנשים עם חשד להפרעות גנטיות. גישה זו תפסה את אנשי הקשר התלת-ממדיים בגנום, מה שאפשר לזהות גם שינויים במספר העתקות וגם סידורים מחדש ב-DNA. GPM זיהה נכון את כל הווריאציות הכרומוזומליות הגדולות המוכרות (110 מחיקות/כפילויות ו-27 סידורים מחדש) עם 100% התאמה. זה גם חשף 12 גרסאות מבניות חדשות שהחמיצו בבדיקות קליניות סטנדרטיות.
התרגשנו מכמה מורכבות נסתרת גילתה GPM. שימוש בכלים מודרניים כמו GPM מאפשר לנו לחשוף סידורי DNA נסתרים שבדיקות סטנדרטיות מחמיצות. לדוגמה, במקרה אחד עם טרנסלוקציה תלת כיוונית ידועה היו למעשה 13 נקודות עצירה על פני ארבעה כרומוזומים כאשר ממופה על ידי GPM. בכל מטופל עם סידורים מחדש מרובים, GPM חשף שינויים קריפטיים נוספים. זה היה גם מרשים ש-GPM זיהה גרסאות פסיפס ברמה נמוכה, או תאים בעלי מבנה גנטי שונה, ברגישות גבוהה. התגליות הללו חרגו מהציפיות שלנו ומדגישות את העוצמה של השיטה החדשה הזו".
He Fang, PhD, חוקר מוביל, המחלקה לרפואת מעבדה ופתולוגיה, בית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון, סיאטל
תוצאות המפתח של המחקר הן כדלקמן:
- זיהוי 100% של גרסאות ידועות: GPM מצא את כל 110 גרסאות מספר העתקות שזוהו בעבר ו-27 סידורים מחדש בקבוצה.
- דיוק גבוה באירועים מורכבים: נקודות שבירה של סידורים מאוזנים ולא מאוזנים כאחד זוהו ברמת דיוק גבוהה (בתוך ~10 קילובייט), ו-GPM אפילו עבד על דגימות מאתגרות כמו רקמה משומרת תוך זיהוי שינויים בפסיפס.
- תגליות חדשות: GPM חשפה 12 גרסאות מבניות נוספות ששיטות סטנדרטיות החמיצו.
- מורכבות נסתרת: בכל מקרה שהיו לו סידורים מחדש מרובים על ידי בדיקות מסורתיות, GPM מצא שינויים קריפטיים נוספים.
GPM דורש הרבה פחות DNA ממה שנדרש בדרך כלל עבור שיטות ציטוגנטיות קונבנציונליות או טכנולוגיות מתפתחות כגון מיפוי גנום אופטי (OGM) וריצוף קריאה ארוכת טווח (LRS), ובכך לשפר את המעשיות שלו ליישום קליני בעולם האמיתי.
זיהוי הסידור הגנטי המדויק עשוי לפתוח את הדלת לטיפולים ממוקדים או ניסויים קליניים ספציפיים לאותם וריאנטים.
חוקר מוביל משותף Yajuan J. Liu, PhD, המחלקה לרפואת מעבדה ופתולוגיה, בית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון, סיאטל, מסכם, "GPM מציע יתרונות קליניים רחבים. זה מאפשר אפיון גנומי ברזולוציה גבוהה ומקיף, אפילו מדגימות שנפגעו כמו איכות נמוכה או ארכיון ארכיון, וכלי אבחון מדוייק של רקמות גנומיות זה עובר רקמות משומרות. בבדיקות גנטיות, שיפור האבחון והעצמת הרופאים לספק טיפול מותאם אישית, ניטור מותאם, פרוגנוזה טובה יותר ושיפור ייעוץ משפחתי".
