Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Yeni testin kapsadığı hastalıklar, bir kişinin genlerindeki alışılmadık derecede uzun tekrarlayan DNA dizilerinin neden olduğu, kısa tandem tekrar (STR) genişleme bozuklukları olarak bilinen 50'den fazla bozukluktan oluşan bir sınıfa aittir.

Genellikle kandan alınan tek bir DNA örneğini kullanan test, Oxford Nanopore Technologies'den (ONT) Nanopore dizileme teknolojisini kullanarak bir hastanın genomunu tarayarak çalışır. Garvan Enstitüsü  doktora genomik teknolojileri başkanı Ira Deveson;"Huntington hastalığı, frajil X sendromu, kalıtsal serebellar ataksiler, miyotonik distrofiler, miyoklonik epilepsiler, motor nöron hastalığı ve daha fazlası dahil olmak üzere, önceden bilinen rahatsızlıkları olan tüm hastalara doğru bir şekilde teşhis koyduk.Hastaların sunduğu karmaşık semptomlar, bu tekrarlayan dizilerin zorlu doğası ve mevcut genetik test yöntemlerinin sınırlamaları nedeniyle teşhis edilmesi genellikle zordur."dedi. Ekip, testin nihayetinde dünyanın her yerindeki patoloji hizmetlerinde kullanıma sunulabilmesi için doğrulamaları başlatmayı hedefliyor.

Yazarlar, bir STR'nin, genomda belirli bir pozisyonda ardışık olarak tekrarlanan, tipik olarak 2 ila 6 baz çifti olan kısa bir DNA dizisi motifi olduğunu açıkladı. STR'ler, insan genom dizisinin ~%7'sini oluşturur ve oldukça polimorfiktir, genellikle ilgisiz bireyler arasında uzunlukları değişir. Ekip; “Alışılmadık derecede uzun veya 'genişletilmiş' STR alelleri, insan popülasyonlarında önemli bir patojenik varyant sınıfıdır. Bugüne kadar, 40'tan fazla gendeki STR genişlemelerinin kalıtsal bozukluklara neden olduğu gösterildi, bunların çoğu birincil nörolojik veya nöromüsküler sunumlar sergiliyor…> 40 STR ile ilişkili nörogenetik hastalıkların her birinin ~ 1 ila 10 kişiyi etkilediği tahmin ediliyor. 100.000'de toplu prevalansı yüksektir." şeklinde aktardı.Ekip, aslında, STR genişlemelerinin dahil olduğu bozuklukların listesinin büyüdüğünü belirtti. 

Tekrarlayan genişleme bozuklukları ailelerden geçebilir ve yaşamı tehdit edebilir. Bununla birlikte, çalışmanın ortak yazarı ve Concord Hastanesi'ndeki klinik nörolog olan Kishore Kumar, genişleme bozuklukları için mevcut genetik testlere vur-kaç sistemler dedi. Kishore Kumar;"Hastalar semptomlarla başvurduğunda, bu 50'den fazla genetik genişlemeden hangisine sahip olabileceklerini söylemek zor olabilir, bu nedenle doktorları, kişinin semptomlarına ve aile öyküsüne dayanarak hangi genleri test edeceğine karar vermelidir. Bu test negatif çıkarsa hasta cevapsız kalır. Bu testler, hastalıklarına karışan genleri bulmadan yıllarca devam edebilir. Biz buna 'teşhis serüveni' diyoruz ve hastalar ve aileleri için oldukça stresli olabilir.”dedi.

Tekrarlayan genişleme bozuklukları tedavi edilemese de daha hızlı bir teşhis, doktorların Friedreich ataksisi ile ilişkili kalp sorunları gibi hastalık komplikasyonlarını daha erken tanımlamasına ve tedavi etmesine yardımcı olabilir.

Hedeflenen uzun okuma dizilimine dayalı yeni geliştirilen testleri için, araştırmacılar ONT'nin ‘ReadUntil’ işlevselliğini kullandılar, bu sayede ONT dizileme cihazının dizileme deneyi sırasında belirli DNA dizi parçalarını tanıması ve kabul etmesi/reddetmesi için programlanabileceğini açıkladılar. Deveson;“Hedef seçimi tamamen esnektir ve standart kütüphane hazırlığının ötesinde ek laboratuvar süreci gerektirmez. Burada, ONT ReadUntil'in tek bir tahlilde bilinen tüm nöropatojenik STR'lerin doğru moleküler karakterizasyonunu elde etmek için kullanılabileceğini gösteriyoruz."

Bu yeni geliştirilen test yaklaşımında kullanılan Nanopore teknolojisi de standart testlerden daha küçük ve daha ucuzdur. Ekip, bunun patoloji laboratuvarlarına alınmasına yardımcı olacağını umuyor. Deveson, "Nanopore ile gen dizileme cihazı, bir buzdolabı boyutundan bir zımba boyutuna düşürüldü ve ana akım DNA dizileme teknolojileri için gereken yüz binlerce dolar ile karşılaştırıldığında, yaklaşık 1000 dolara mal oldu" dedi. 

Kumar sözlerine şöyle devam etti: "Nanopore cihazını, bu bozukluklara dahil olduğu bilinen yaklaşık 40 gen üzerinde bilemek ve hastalığa neden olan uzun, tekrarlanan DNA dizilerini okumak için programladık. DNA'nın iki zincirini çözerek ve tekrarlanan harf dizilerini (A, T, G veya C kombinasyonları) okuyarak, hastanın genlerinde, hastalığın ayırt edici özelliği olan anormal uzunluktaki tekrarları tarayabiliriz."

Deveson, "Bir testte, bilinen her hastalığa neden olan tekrar genişleme dizisini arayabilir ve potansiyel olarak henüz tanımlanmamış hastalıklarda yer alması muhtemel yeni dizileri keşfedebiliriz."

Ekip, teşhis uygulamalarında kullanılan yeni teknolojiyi önümüzdeki iki ila beş yıl içinde görmeyi umuyor. Bu amaca yönelik önemli adımlardan biri, yöntem için uygun klinik akreditasyon kazanmaktır. Yazarlar, akredite edildikten sonra, testin araştırmaları genetik hastalıklara da dönüştüreceğini öne sürdü. Ekip; "STR genişleme bozuklukları olan hastaların genetik teşhisi için potansiyel faydalar açık olsa da hedeflenen STR dizilimi benzer şekilde bir araştırma aracı olarak faydalı olacaktır. STR'ler oldukça polimorfiktir ve bir dizi farklı mekanizma yoluyla patojenite sergilerler."

Harry Perkins Tıbbi Araştırma Enstitüsü'nde nadir görülen hastalık genetiği üzerinde çalışan bir araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı Gina Ravenscroft, “Yetişkinlerde ortaya çıkan genetik bozukluklar, erken dönem ortaya çıkanlar kadar araştırma ilgisini çekmedi. Bu nadir görülen erişkin başlangıçlı hastalıkları olan ve ön semptomatik olabilecek daha fazla insan bularak, kohort çalışmaları yoluyla bir dizi nadir hastalık hakkında daha fazla şey öğrenebileceğiz, aksi takdirde yapılması zor olurdu.” dedi.

Bilim insanları sözlerini şu şekilde sonlandırdılar; “Mevcut tekniklere uygun olmayan STR genişlemelerini çözerek, uzun süredir okunan dizileme, tekrarlanan genişleme genlerinin ve bozukluklarının keşfini hızlandırmayı vaat ediyor. Ayrıca, tekrar genişlemelerinin bu yaklaşımla bulunan tek patojenik varyant olması gerekmiyor, hedeflenen uzun okuma dizilimi ile diğer yapısal varyasyon türlerinin tespiti için de uygundur. Bunun STR gen keşfine güçlü bir yaklaşım olacağını ve gelecekte daha önce çözülmemiş birçok vaka için moleküler teşhisler sağlayacağını tahmin ediyoruz.”

Makale:science.org