Генетично тестване, предимства и ограничения
Генетичните тестове се превръщат във все по-често използвано медицинско изследване с най-различни показания, от идентифициране на риска от развитие на определени заболявания до установяване на най-доброто терапевтично поведение при някои патологии като рак. Съвсем наскоро нутригенетиката благоприятства избора на диета и начин на живот според индивидуалния генетичен профил. Следователно ползите от генетичните тестове са безспорни, но все още има редица ограничения и предизвикателства.
Генетично тестване: ДНК анализ
Генетичното тестване включва анализ на ДНК, хромозоми, но също така и протеини или някои метаболити за откриване на генотипове, мутации, фенотипи или наследствени кариотипи, свързани с болест, за клинични цели [1].
Този тип тестване се практикува на някакво ниво поне от началото на 1900 г., според А. Краузе, специалист по човешка генетика в университета Витватерсранд, Йоханесбург. Към средата на осмото десетилетие броят на генетичните тестове за ДНК анализ видимо се увеличава, но преобладават тестовете, включващи един ген или части от един ген [1].
Последователност на човешкия геном
В същото време, дълго време генетичното изследване се считаше за пределно средство от последно диагностично намерение, което се изисква след изчерпване на всички други средства [2]. По пътя, в резултат на задълбочаването на важността на информацията, донесена от гените, броят и типологията на генетичните тестове претърпяха значително развитие.
Ключов момент в еволюцията на генетичните тестове беше последователността на човешкия геном, кулминацията на международен проект, по който се работи в продължение на 13 години. Това колосално научно постижение улесни солидната технологична платформа за изучаване на гените, свързани с определени заболявания. Друга забележителна стъпка беше въвеждането на нови техники за секвениране (NGS), които предлагаха множество предимства като бързо намаляване на разходите, много по-високи нива на разделителна способност, увеличена наличност и обхват на генетичните тестове, особено за едногенни нарушения. [1]. С намаляването на разходите и появата на нови методи, има възможност за секвениране на целия екзом или геном, оставяйки на второ място целенасочено тестване на гени, считани от клинициста, за корелация с патологията и фенотипа на болестта на пациента [2].
По този начин геномното тестване завърши генното тестване в смисъл на възможността за изучаване на всички гени на човек, както и взаимодействието на тези гени помежду си и с околната среда на човека. Тази иновативна дисциплина, геномика, проправя пътя за нови терапии в случай на сложни заболявания, както и за нови диагностични методи [3].
Полезността на генетичните тестове
В анализ на развитието на техниките в тази област, Krause отбелязва, че тестването чрез ДНК анализ предлага превъзходни предимства пред тестването на други метаболити, тъй като ДНК остава непроменена от зачеването до смъртта и обикновено е една и съща във всички носни кърпи. „Някои метаболити могат да бъдат измерими само когато възникне заболяване, но анализът на ДНК може да се извърши веднъж и за всички етапи от живота, давайки едни и същи резултати“, казва Krause [1].
Стойността на генетичните тестове става очевидна, ако вземем предвид факта, че над 10 000 заболявания са генетично обусловени или обусловени, засягащи 5-8% от новородените, според M. Covic et al. Те имат голямо разнообразие и се срещат в почти всички медицински специалности [4]. Сред най-често срещаните наследствени заболявания са муковисцидоза, болест на Хънтингтън, хемофилия, сърповидно-клетъчна болест, мускулна дистрофия на Дюшен, синдром на Марфан или наследствена оптична невропатия на Лебер.
Пренатално генетично изследване
Заедно с тези заболявания, които включват мутации, предадени от предшественици, интересна област по отношение на генетичната зестра са многофакторните и плуригенни болести. Въпреки че са повлияни от определени фактори на околната среда, които „задействат, ускоряват или обострят патологичния процес“, те все пак имат генетичен компонент, който не може да бъде пренебрегнат. Тази област включва често срещани заболявания за възрастни като сърдечни заболявания, диабет, някои видове рак, високо кръвно налягане, астма, затлъстяване, но също така и дегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер или Паркинсон, някои психози и др. [4].
От друга страна, пренаталното генетично изследване, както и другите пренатални скринингови методи, е от първостепенно значение за оценка на здравето на ембриона или плода, особено в случай на рискови групи (бременни жени над 35 години, бременни жени носители на генетични мутации или членове на семейство с анамнеза за генетични мутации, бременни жени, при които други изследвания по време на бременност са посочили възможни генетични нарушения на ембриона и др.). Пренаталното генетично тестване, което сега също се възползва от неинвазивни методи, помага да се открият тежки аномалии и позволява на бъдещите родители да вземат информирани решения.
Основни показания
В момента сред основните индикации за генетично изследване са: потвърждаване или опровержение на известна или подозирана диагноза на генетично заболяване при симптоматичен пациент (генетично диагностични тестове); идентифициране на риска от развитие на състояние през целия живот при асимптоматични хора (прогностични или предсимптомни генетични тестове); идентифициране на носители на автозомни или рецесивни мутации, които са изложени на риск да имат деца с генетично заболяване (генетично тестване на носител или носител); оценка на здравето на плода или ембриона (пренатални генетични тестове и тестове за генетична диагностика преди имплантацията); идентифициране непосредствено след раждането на генетични мутации, които могат да предизвикат различни заболявания (напр. фенилкетонурия или вроден хипотиреоидизъм) за тяхното лечение или профилактика преди появата на симптомите или тяхното влошаване (генетичен скрининг на новородени) [5].
Отделна категория генетични тестове са фармакогенетичните и фармакогеномните тестове. Те насочват избора на лечение за всеки пациент, като определят неговите генетични вариации, които влияят върху отговора им към определени лекарства и толерантността към определени дози. С други думи, става възможно персонализирането на лекарството с две основни предимства: прогнозиране на риска от нежелани реакции към лекарството и разработване на фармакогенетични профили, за коригиране на лекарствената доза, за да се постигне максимална ефикасност [4].
Въпреки че не е насочен към медицински проблеми, генетичните тестове за правни цели са от особено значение и са сред най-търсените. Такива тестове не се използват за откриване на генни мутации, свързани със състоянието на заболяването, но помагат за идентифициране на хора в критични ситуации (жертви на престъпление или катастрофа, заподозрени в престъпления, лица, за които е необходимо да се установи родство с другите лица (напр. тестове за бащинство) [5].
Тестове за нутригеномика и нутригеномика
Според по-новите течения индивидуалният генетичен профил ще повлияе на реакцията на организма към различни хранителни вещества в диетата, аспект, изследван от нутригенетиката. В същото време ефектите на биоактивните компоненти в храната върху генната експресия се анализират чрез нутригеномика. Заедно с хранителната епигеномика (която има за цел да анализира епигенетичните промени в контекста на храненето), двете нови дисциплини съставляват хранителната геномика [6]. С оформянето на тези дисциплини са създадени тестове, които да свържат генетичния профил на човек с персонализирана диета и начин на живот, подходящ за генетичната специфичност. Такива тестове са разработени специално за хора, които имат непоносимост към храна, но също така и за тези с наднормено тегло.
Американската академия по хранене и диететика обаче посочи преди няколко години, че използването на нутригенетични тестове за диетични съвети трябва да се извършва с повишено внимание. Този подход в рутинната практика може да е преждевременен. „Диетолозите-диетолози се нуждаят от основни умения в генетиката като основа за разбиране на хранителната геномика, а тези умения изискват усъвършенствани знания и умения“, каза институцията. [6].
Генетично тестване в превенцията и лечението на рака
Генетичните тестове също се превърнаха в съюзник в борбата с рака, от една страна, чрез прогностични тестове и, от друга страна, чрез подкрепата, предлагана при избора и разработването на терапии, които са насочени конкретно към туморните клетки.
Дори това заболяване да не е до голяма степен от чисто генетичен произход, генетичните тестове могат да предоставят полезна информация за повишения риск на човек от развитие на форма на наследствен или фамилен рак през целия живот. Най-известните гени, участващи в задействането на наследствен рак, са BRCA1 и BRCA2, чиито мутации предизвикват риск от развитие на рак на гърдата от около 60-80% до 70-годишна възраст [4]. Носителите на такава мутация са изложени на повишен риск от други видове рак: яйчници, простата, панкреас.
Друг ген, отговорен за такива синдроми, е APC, от фамилна аденоматозна полипоза, която предразполага към колоректален рак, но също така и към други злокачествени заболявания като дуоденални и стомашни тумори, тумори на устната кухина, остеоми и десмоидни тумори, медулобластоми и глиобластоми и др. Гените MSH2, MLH1, MSH6, PMS2, EPCAM, специфични за синдрома на Lynch, са в началото на най-често генетичното предразположение към рак на дебелото черво. Мутациите в синдрома на Линч включват риск от 80% за колоректален рак до 70-годишна възраст и 60% за рак на ендометриума при жените, но също така и предразположение към развитие на други видове рак: стомаха, яйчниците, тънките черва, жлъчните пътища, пикочните пътища и така нататък [4].
При някои синдроми генетичните тестове играят ключова роля за ранното откриване на злокачествени заболявания и за оптималното управление на заболяването. Освен това иновативни генетични тестове като откриване на ДНК на ракови клетки в кръвта (така наречената течна биопсия) допълват ранната диагностика на новообразувания.
Разбиране на механизмите на онкогенезата
Паралелно с това генетиката все повече допринася за разбирането на механизмите на онкогенезата и разработването на целенасочени лечения. Напредъкът в тази област доведе до разработването на тестове, които откриват мутации или биомаркери, свързани с определени солидни тумори. Идентифицирането на генетичния профил на вида рак, който пациентът страда, ръководи избора на най-подходящата терапия за него. Идентифицираната мутация може да насочи лечението към съществуваща терапия или към клинично изпитване с лекарство, което има потенциал за лечение на този вид рак. Такива тестове, особено за напреднал рак, започнаха да се включват в специални национални програми. От друга страна, при редки видове рак, без специфично лечение, има тенденция да се практикува геномно секвениране, което може да показва мутации, съответстващи на терапия, вече одобрена за други видове рак.
"Домашно" генетично тестване
През 2010 г. съобщението на компанията за разпространението на комплекти за генетично тестване в аптеките в Съединените щати предизвика множество плюсове и минуси. Това бяха тестове, които могат да се използват от всеки в собствения му дом, за да се получи тест за определяне на генетичната предразположеност към определени заболявания като болестта на Алцхаймер, диабет, рак на гърдата и други основни заболявания. След това пробата от ДНК, събрана у дома, беше изпратена до компанията за анализ и интерпретация на резултатите. Такива комплекти, които станаха много популярни, оттогава бяха класифицирани като „Генетични тестове директно към потребителя (DTC)“. Този тип генетика за развлечение има най-големия недостатък на непълни и често подвеждащи резултати, за разлика от тестовете, извършвани при стандартни условия.
Според компанията за генетична консултация Gray Genetics, въпреки че домашното генетично тестване е привлекателно, относително евтино и дори може да доведе до някои положителни промени в начина на живот, то не може да се счита за диагностично тестване и не трябва да се използва за вземане на медицински решения. „Често генетичните тестове, извършвани от компании, които предлагат генетични тестове у дома, са доста ограничени, което е в основата на тяхната достъпност“, казват специалистите от Gray Genetics.
Иновативни методи за генетично тестване
Техниките за генетично тестване се развиха значително през последните десетилетия, така че от анализа на един ген до сложни тестове, които анализират множество гени, екзома (кодиращи последователности на генома) или целия човешки геном [8].
Техники като микрочипове или секвениране значително са увеличили способността за анализ на генетичния материал и скоростта на откриване на генетични аномалии. В момента платформата за микрочипове за молекулярен кариотип се счита за златен стандарт за откриване на хромозомни аномалии [1]. Това позволява да се идентифицират дори много малки хромозомни дисбаланси. Секвенирането на цели екзоми (WES) и секвенцията на целия геном (WGS) са най-обещаващите методи за генетично изследване. Уместността на WES се дава от факта, че екзомата представлява компонента на генома с най-сугестивни мутации, които дават клинични фенотипове [7]. За разлика от WES, който позволява анализ на само 1-1,5% от човешкия геном, WGS предоставя преглед на целия геном, увеличавайки, в много случаи, вероятността за диагноза.
Ролята на генетичната консултация
За да постигнат целта си, генетичните тестове трябва да бъдат избрани и интерпретирани в контекста на генетичната консултация и генетичното консултиране. Според Covic et al. Генетичната консултация е специализиран и сложен медицински акт. Препоръчват се генетични изследвания, според случая, в зависимост от личната и фамилната анамнеза на пациента, физикалния и клиничния преглед, параклиничните изследвания и др. И накрая, „ролята на генетичното консултиране е да информира пациента за последиците от заболяването, вероятността от неговото възникване или предаване в семейството и начините, по които то може да бъде предотвратено или подобрено“ [4].
ограничения
Въпреки грандиозното развитие на генетиката и геномиката, днес остават много предизвикателства, включително технически, интерпретационни и етични. Някои мутации остават неидентифицирани или са трудни за декриптиране. Има ситуации, в които, въпреки че симптомите на пациента предполагат определен синдром, генетичният тест е отрицателен. Причините за този противоречив резултат могат да бъдат множество и отрицателният тест не изключва непременно генетичното заболяване [1].
Друго ограничение е т. Нар. SUV (варианти с неизвестно значение), т.е. генетични вариации с неясно патологично значение. „Всъдеходите са изключително разочароващи както за лекарите, така и за пациентите, тъй като те не помагат за диагностицирането или управлението на заболяването, но могат да причинят огромно безпокойство и тестове надолу по веригата, без да бъдат изяснени“, обяснява Краузе.
От друга страна, потвърждаването на диагноза за генетично заболяване не гарантира съществуването на лечение за подобряването му. На свой ред, предсказуемите или предсимптомните тестове не осигуряват сигурност относно бъдещото развитие на заболяването или неговата тежест.
Тези несигурности и ограничения могат да доведат до значителни емоционални последици за пациентите, които биха искали повече отговори. По този начин, докато за някои пациенти резултатите от генетичните тестове носят усещане за мир или надежда, за друга част те привличат чувство на страх, безпокойство, вина, гняв, дискриминация и т.н. Следователно, на всички етапи от процеса на генетично изследване, психологическата подкрепа на пациентите е от решаващо значение [4].
Перспективи
В анализ на развитието на генетичните изследвания през 2014-2017 г. Phillips et. идентифицира около 75 000 теста, налични на пазара, сред които преобладават пренаталните тестове (с размер между 33 и 43% от сумите, отпуснати за генетични тестове) и тези за откриване на риск от наследствен рак (с дял от около 30%). Както броят на наличните тестове, така и делът на парите, похарчени за тази цел, показват ускорен растеж и особен интерес на хората към генетичните тестове.
Отвъд тази грандиозна еволюция обаче най-малко два аспекта остават от първостепенно значение, а именно: изборът на подходящи тестове за всеки пациент и оптималната интерпретация на информацията, предоставена от тях. Изборът на тестове трябва да отговаря на нуждите на пациента, да няма по-висока степен на сложност от необходимото и да позволява оптимизиране на резултатите, чрез намаляване на информацията, трудна за интерпретация или непоискана от пациента [1]. По отношение на интерпретацията на резултатите, Krause оценява, че в момента сме на етап, в който технологичните възможности надхвърлят нашите знания и възможности за интерпретация.
Генетичните и геномни тестове ще продължат да допринасят за подобряването на прецизната медицина през следващите години, при условие че степента на разбиране на генетичните заболявания се увеличава, заедно със способността на генетиците да управляват и интерпретират получените данни.