Diagnosty molekular ka
na
Anna Rakoczy
Diagnostyka molekularna wykorzystuje techniki biologii molekularnej w celu wykrycia mutacji w genomie człowieka, która może być przyczyną występującej choroby. Jest ona podstawą rozwoju medycyny spersonalizowanej.
Choroby genetyczne dzielimy na:
• Jednogenowe
• Wielogenowe
• Chromosomalne
Choroby dziedziczone jednogenowo są submikroskopowe i jedyną metodą ich diagnostyki są metody biologii molekularnej.
Mutacje mają znaczący wpływ na strukturę i funkcje białka kodowanego przez zmutowany gen i tym samym przyczyniają się do rodzaj występującej choroby związanej z mutacją.
Znaczna liczba chorób jednogenowych ujawnia się klinicznie przed okresem dojrzewania płciowego, dlatego jeśli ta metoda diagnostyki byłaby wykonywana odpowiednio wcześnie można byłoby podjąć odpowiednią profilaktykę u dzieci przed wystąpieniem pierwszych objawów choroby lub wcześnie rozpocząć leczenie chorych dzieci.
Z biegiem lat następuje wydłużenie życia ludzi, co prowadzi do ujawnienia się wielu mutacji, które nie dają o sobie znać w młodym wieku, np. zwyrodnienie plamki, które doprowadza do etapowej utraty wzroku i dotyka ok 30% populacji po przekroczeniu 70 lat.
https://oberclinic.pl/diagnostyka-molekularna- nowotworow/
Diagnostykę molekularna dzielimy na:
• Diagnostykę bezpośrednią → wykrywanie mutacji w genach sklonowanych i zmapowanych
• Diagnostykę pośrednią → przebiega z zastosowaniem analizy sprzężeń
Metody biologii molekularnej stosowane w diagnostyce chorób genetycznych można podzielić na:
• Oparte na hybrydyzacji DNA z sondami molekularnymi
• Oparte na reakcji PCR
Diagnostyka oparta na hybrydyzacji z sondami molekularnymi
Hybrydyzacja daje możliwość określenia lokalizacji, a także identyfikacji poszczególnych sekwencji nukleotydowych. Istota procesu polega na zdolności znakowanych (za pomocą 32P, 35S, 14C lub 3H), jednoniciowych kwasów nukleinowych (sond molekularnych) do wiązania się z komplementarnymi sekwencjami znajdującymi się w badanym materiale genetycznym. W efekcie tworzy się hybryda.
Hybrydyzacja typu Southern blot → uzyskuje się informacje o obecności i wielkości poszukiwanego fragmentu DNA, wykorzystywana do wykrycia mutacji typu delecje lub insercje większych niż 50-100 pz, mutacji punktowych powodujących wprowadzenie lub utratę dodatkowego miejsca restrykcyjnego Hybrydyzacja typu Northern → wykorzystywana do badania poziomu ekspresji poszczególnego genu, powstałe hybrydy RNA-DNA wykrywane są poprzez reakcje immunochemiczne lub za pomocą
autoradiografii
Hybrydyzacja in situ → wykorzystywana do wykrywania sekwencji kwasów nukleinowych w nienaruszonych komórkach, umożliwia wykrycie i określenie lokalizacji poszukiwanych sekwencji, wykrycie większych mutacji genowych, identyfikacje specyficznych mRNA obecnych w komórkach czy tkankach
https://slideplayer.pl/slide/8922168/26/images/26/SON DY+MOLEKULARNE.jpg
https://borlamed.pl/na-czym-polega-badanie-dna-metoda- pcr-jak-pracuje-laboratorium-molekularne/
Diagnostyka molekularna obejmuje wykrywanie różnych chorób
inwazyjnych, infekcyjnych, schorzeń związanych z genetyką, czy skłonność do nowotworów.
Dzięki możliwości odczytywania całych genomów ludzi mogła wyodrębnić się tzw. medycyna spersonalizowana, a wraz z nią pojęcia nutrigenomiki oraz farmakogenomiki.
Diagnostyka oparta na analizie materiału genetycznego daje znaczne
możliwości podczas diagnozowania chorób nowotworowych i infekcyjnych.
Umożliwia przeprowadzenie badań ilościowych (monitorowanie leczenia) oraz jakościowych (ustalenie przyczyny).
Diagnostyka oparta na analizie materiału genetycznego daję możliwość terapii dopasowanej nie tylko do choroby ale przede wszystkim do konkretnego chorego, gdyż pacjenci chorujący na to samo schorzenie poddani uniwersalnemu leczeniu mogą wykazywać różnice w reakcji na nie.
Leczenie oparte na indywidualnym podejściu do pacjenta (personal genomic) ogranicza niepożądane działanie leków, które w efekcie nie przyniosłyby rezultatów w leczeniu.
Reakcja na leczenie farmakologiczne związana jest z genami człowieka, ponieważ to właśnie DNA jest odpowiedzialny za różnice biologiczne pomiędzy ludźmi.
Personalizowana medycyna ↔ „Właściwy lek dla właściwego chorego we właściwym czasie”
Decyzja o podjęciu leczenia jest podejmowana na podstawie wartości ciśnienia tętniczego, stężenia cholesterolu, poziomu PSA, czy innych parametrów, które nie dają nam informacji jak chory zareaguje na leczenie. Po raz pierwszy zależność efektu terapii od czynników genetycznych (farmakogenomike) zastosowano w onkologii.
https://www.perlan.com.pl/biologia-i-diagnostyka-genetyczna
Czynniki genetyczne warunkują efekty terapii:
➢ Afroamerykanie wykazują mniejszą redukcję ciśnienia tętniczego , gdy są leczeni lekami blokującymi układ renina-angiotensyna
➢ Ludzie rasy białej mają lepsze wyniki terapią beta-adrenolitykami oraz inhibitorami konwertazy angiotensyny niż ludzie razy czarnej podczas leczenia niewydolności serca
Farmakogenomika w terapii chorób układu krążenia
Obserwacje kliniczne dowodzą, iż stosowane podczas terapii leki tj. statyny, środki antyarytmiczne czy przeciwkrzepliwe mają różne skutki działania u poszczególnych pacjentów.
Przykładowo chorzy z wrodzonym wydłużeniem zespołu QT mają podobny przebieg u chorych, jednak różnice genetyczne mają duży wpływ na dobór terapii chorych, dlatego oznaczenie genomu jest niezwykle ważne przy rozpoczęciu terapii.
➢ Typ LQT-1 → spowodowany mutacją kanału potasowego odpowiada na beta-adrenolityki
➢ Typ LQT-3 → spowodowany defektem kanału sodowego, terapia beta-adrenolitykami może pogorszyć objawy, zaleca się stosowanie flekainidu
https://www.dco.com.pl/wp-content/uploads/2019/07/PDM.jpg
Medycyna spersonalizowana w onkologii
Spersonalizowane leczenie ma głównie zastosowanie w onkologii, ponieważ w leczeniu onkologicznym stosuje się leki działające na konkretne białko będące przyczyną choroby. Taka metoda ma uzasadnienie jedynie, jeśli u pacjenta występuje mutacja w genie odpowiedzialnym za nowotwór.
Do powstania nowotworów dochodzi w wyniku wieloetapowego procesu zaburzeń molekularnych, które w efekcie prowadzą do utraty kontroli nad podziałem i wzrostem komórek. Nieprawidłowości mogą mieć charakter unieczynnienia genów supersorowych (do zapoczątkowania konieczna jest
mutacja w obu allelach) lub pobudzenia onkogenów (do zapoczątkowania wystarczy mutacja w jednym allelu). Zmiany wykrywane są na poziomie białek, RNA lub DNA.
Trudnością bywa pobranie materiału tkanek nowotworu do badań za pomocą diagnostyki molekularnej, głównie gdy należy wykonać biopsję ogniska przerzutowego. Często w guzie zostaje wykryte kilka celów molekularnych, jednak kojarzenie niektórych lekarstw jest nieodpowiednie podczas leczenia, dlatego w takiej sytuacji stosuje się metodę uszeregowania znaczenia istniejących zaburzeń.
❑
Artykuł „Techniki wykorzystywane w diagnostyce molekularnej chorób jednogenowych”, Alina Liczbańska, Anna Woźniak, Anna Wawrocka, Maciej R. Krawczyński, 2006
❑
Medycyna spersonalizowana, Marek Zagulski, czasopismo „Menedżer zdrowia”, 2010
❑
Artykuł „Medycyna spersonalizowana- nowa era diagnostyki i farmakoterapii”, Zbigniew Gaciong, 2009
❑
