שיטה גנומית חדשה אפשרה למספר אנשים עם מצבים נדירים לקבל אבחנות שבעבר לא היו ניתנות להשגה על ידי זיהוי שינויים גנטיים מבניים מורכבים שלעתים קרובות מחמיצים בבדיקות סטנדרטיות.
חוקרים ממכון Wellcome Sanger, Genomics England, בתי החולים של אוניברסיטת קיימברידג' ומשתפי הפעולה שלהם ניתחו את ה-DNA של 13,700 הורים וילדים מפרויקט 100,000 גנומים. הם גילו שרבים מהשינויים הגנטיים הללו, הידועים בתור וריאנטים מבניים, משבשים ישירות גנים המעורבים בהתפתחות הילדות.
פורסם היום (3 בנובמבר) ב תקשורת טבע, מחקר זה מצא שאחת מכל שמונה מהווריאציות המבניות הללו הייתה מורכבת, כרוכה לעיתים קרובות בשינויים מרובים, והסבירות להחמיץ פי שניים בבדיקות הקליניות הנוכחיות.
החוקרים פיתחו צינור חדש המאפשר להם למצוא את הווריאציות המבניות הללו והצליחו לסווג אותם למספר תתי סוגים בהתאם להשפעה שהייתה לשינוי על המטופל. בעוד שלחלק מהמטופלים הייתה אבחנה ראשונית, מידע זה סיפק תובנות מעמיקות יותר שלא היו אפשריות קודם לכן.
הצוות מקווה שלשיטה זו יש פוטנציאל לסייע בשיפור האבחון והניהול של מצבים נדירים בעתיד.
נכון לעכשיו, בדיקות אבחון למצבים נדירים מתמקדות בעיקר בזיהוי שינויים גנטיים בודדים – שינויים המשפיעים רק על אחד מאבני הבניין של ה-DNA במיקום ספציפי.
וריאנטים מבניים הם שינויים גנומיים המתרחשים כאשר כמות מסוימת של גן, מעל 50 אבני בניין, מסודרת מחדש או נמחקת. כאשר הם מתרחשים בתאי ביצית או זרע, הם יכולים להוביל למצבים בריאותיים אם הם קורים בגנים המעורבים בהתפתחות.
וריאנטים אלה מתרחשים באופן ספונטני, וכאשר סידור מחדש זה מתרחש במספר מקומות בגנום, זה ידוע כווריאציה מבנית מורכבת. כל הווריאציות המבניות קשות ומורכבות לניתוח שכן שיטות הבדיקה הגנומיות הנוכחיות מסתכלות על קטעים קצרים של DNA בכל פעם, ולראות שינויים מבניים מחייבת בדיקת קטע גדול יותר מהגנום. חיבור הקטעים הקצרים הללו יכול להיות קשה ודורש כמות גדולה של ידע טכני, מכיוון שלא תמיד ברור לאן הם הולכים, וטעויות עלולות להוביל למידע שקרי לגבי הגנים המושפעים.
במחקר חדש זה, הצוות במכון סנגר ומשתפי הפעולה שלהם בנו צינור חזק כדי להתגבר על הקשיים הללו וזיהו 1,870 וריאנטים מבניים ב-13,700 גנומים ממשפחות. הם מצאו כי סידורים מבניים ממלאים תפקיד מפתח בהתפתחות של מצבים בריאותיים מרובים, כולל מצבים נוירולוגיים, שלד, עור ונוירו-התפתחותיים, כמו גם כאלה המשפיעים על תפקוד הכליות.
הצוות הצליח לספק אבחנה מעודכנת ל-145 ילדים עם מצבים נדירים על ידי זיהוי הווריאציות המבניות, מתן תשובות למשפחותיהם. בסביבות 60 מהחולים הללו יש גרסאות שקשה לזהות בסוגים אחרים של בדיקות גנטיות.
החוקרים גם שמו לב שלסוג הסידור המבני מחדש הייתה השפעה על התפתחות מצבים בריאותיים. באמצעות הניתוח שלהם, הם הצליחו לסווג תשעה סוגים שונים של וריאנטים מבניים ולהראות את השפעתם התפקודית במטופלים.
חקירה נוספת של קטגוריות אלה יכולה לעזור למומחים להבין יותר על התפתחותם של מצבים שונים. בעתיד, ידע זה עשוי לסייע בניהול מצבים בריאותיים. לדוגמה, על ידי הבנה כיצד וריאנט גורם להתקדמות מצב, ניתן יהיה לפקח מקרוב יותר על מטופלים להתערבות מוקדמת או לפתח דרכים חדשות להתמודד עם או למנוע תסמינים.
ד"ר Hyunchul Jung, מחבר ראשון במכון Wellcome Sanger, אמר: "שיטה חדשה זו, המאפשרת לנו לזהות ולנתח וריאנטים מבניים מורכבים, פותחת אפשרויות חדשות להבנה ואולי גם ניהול של מצבים בריאותיים. הראינו שלא מדובר רק במציאת מחיקה או שכפול בגנום, אלא איך שינויים כאלה לא היו אפשריים כדי לראות את הצינור חזק מספיק כדי לראות את הצינור שלנו. הגנום כדי להתחיל לבנות תמונה ברורה יותר עבור חוקרים, קלינאים ומטופלים."
ממצאים אלה מראים את הערך שרצף הגנום השלם יכול להציע ואת התובנות הייחודיות שיכולות להיות לו – מספקים למשפחות תשובות נחוצות שלעיתים קרובות בילו שנים בחיפוש אחר. מחקר כזה אפשרי רק בגלל התרומות הנדיבות של המשתתפים בפרויקט 100,000 הגנומים ששיתפו את הנתונים הקליניים והגנומיים שלהם כדי לסייע לעבודה משפיעה בדיוק כמו זה. אלו חדשות נפלאות עבור המשתתפים הרבים בפרויקט 100,000 הגנום החלוצי, שיקבלו תשובות טריות ומיוחלות, כמו גם עבור משפחות המחפשות כעת אבחון באמצעות שירותי רפואה גנומית".
פרופסור מאט בראון, קצין מדעי ראשי של Genomics אנגליה
פרופסור הלן פירת', מחברת שותפה בבתי החולים של אוניברסיטת קיימברידג', אמרה: "החזקת אבחנה מאפשרת לעתים קרובות למשפחות לגשת לתמיכה שלא יכלו לגשת אליה בעבר, ובמקרים מסוימים יכולה להתחיל לענות על שאלות מדוע מצב התרחש ולעזור בניהולו. וריאנטים מבניים, במיוחד מורכבים, הם מפתח בסביבה אבחונית, מכיוון שהם יכולים להסביר מקרים לא פתורים אחרת, ואולי לתת חשיבות למחקר ויכולת לחשוף את המצב המרפאתי שלנו. של גרסאות מורכבות שעד עכשיו טסו מתחת לרדאר".
ד"ר רחלה רחברי, סופרת בכירה במכון Wellcome Sanger, אמרה: "נתונים גנומיים הם מקור מידע שימושי להפליא כדי לסייע באבחון וניהול מצבים בריאותיים, והמחקר שלנו מראה שדרושה מומחיות כדי להמשיך לתרגם תובנות למשהו שיכול לעזור למטופלים. השיטה החדשה שלנו עוזרת לגשר על הפער בין נתונים גולמיים לאבחון, ובעתיד הידע של בריאות זה יעזור גם בניהול המצב הבריאותי. מחקר גנומי של צינורות קליניים, במיוחד כאשר רצף הופך נפוץ יותר ב-NHS ובעולם, יכול להדגיש דרכים חדשות לעזור לחולים ולמשפחות."
