Ограничения NGS-панелей: что генетический тест не всегда может показать

Секвенирование нового поколения (Next-Generation Sequencing, NGS) стало золотым стандартом в диагностике многих наследственных заболеваний, открыв беспрецедентные возможности для врачей и пациентов. Однако несмотря на высокую точность и эффективность, существуют определенные ограничения NGS-панелей, из-за которых тест не всегда может выявить генетическую причину заболевания. Понимание этих ограничений помогает правильно интерпретировать результаты, избежать разочарований и совместно с врачом-генетиком выстроить дальнейшую диагностическую стратегию, даже если первоначальный анализ не дал ответа.

Почему NGS-панель — не универсальный ответ на все вопросы

Ключевая особенность NGS-панели заключается в ее целенаправленности. Представьте геном человека как огромную библиотеку, состоящую из тысяч томов (хромосом) и миллионов страниц (генов). NGS-панель — это не просмотр всей библиотеки, а прицельное изучение конкретных, заранее выбранных книг или даже отдельных глав, которые, по современным научным данным, наиболее часто связаны с определенными симптомами. Этот подход эффективен и экономически оправдан, когда у врача есть четкая гипотеза о возможном заболевании.

Однако причина патологии может скрываться в «книге», которая не вошла в список для проверки. Панель ограничена набором генов, включенных в нее на этапе разработки. Если мутация находится в гене, не входящем в состав данной панели, тест ее не обнаружит. Именно поэтому так важен правильный подбор генетического теста врачом на основании клинической картины. Иногда при широком спектре симптомов более подходящим может быть секвенирование экзома (исследование всех кодирующих участков генов) или даже полное секвенирование генома.

Технические и биологические ограничения секвенирования нового поколения

Даже при анализе нужного гена стандартный метод секвенирования нового поколения может не обнаружить некоторые типы генетических «поломок». Это связано как с особенностями самой технологии, так и со сложностью устройства нашего генома. Важно понимать, какие именно виды мутаций могут оставаться «невидимыми» для этого метода.

Вот основные типы генетических изменений, которые могут быть пропущены при использовании стандартных NGS-панелей:

• Крупные структурные перестройки генома (CNV). Сюда относятся делеции (потеря участка хромосомы) и дупликации (удвоение участка). Стандартные алгоритмы NGS «читают» ДНК короткими фрагментами и затем собирают их воедино. Этот метод отлично находит точечные мутации (замену одной «буквы» в гене), но может пропустить потерю или удвоение целого абзаца или даже страницы. Для их выявления требуются специальные алгоритмы анализа данных NGS или другие методы, например, хромосомный микроматричный анализ (ХМА).
• Экспансии (увеличение числа) тринуклеотидных повторов. Некоторые гены содержат повторяющиеся последовательности из трех нуклеотидов (например, ЦАГ-ЦАГ-ЦАГ...). При ряде заболеваний (например, болезнь Гентингтона, синдром ломкой Х-хромосомы) число этих повторов аномально увеличивается. Технологии секвенирования нового поколения с короткими прочтениями испытывают трудности с точным определением количества таких повторов, особенно если их очень много. Для диагностики таких состояний используют специфические методы, например, ПЦР-анализ.
• Сбалансированные хромосомные перестройки. Это транслокации (когда участки разных хромосом меняются местами) и инверсии (когда участок хромосомы переворачивается). При таких перестройках общее количество генетического материала не меняется, поэтому методы, ориентированные на поиск «опечаток» или потери/прибавки текста, такие как NGS, их не увидят. Для их выявления необходимо кариотипирование или метод FISH.
• Однородительская дисомия (UPD). Это редкое состояние, при котором обе копии хромосомы или ее части унаследованы от одного родителя, а от другого — ни одной. Секвенирование нового поколения анализирует последовательность ДНК, но не ее родительское происхождение, поэтому UPD останется незамеченной.
• Глубокие интронные мутации. Гены состоят из кодирующих участков (экзонов) и некодирующих (интронов). Большинство панелей и даже полное секвенирование экзома анализируют только экзоны. Однако мутации в глубоких частях интронов иногда могут нарушать работу гена, но стандартные тесты их не охватывают.
• Низкоуровневый мозаицизм. Мозаицизм — это присутствие в организме нескольких клеточных линий с разным генотипом. Если мутация присутствует лишь в небольшом проценте клеток исследуемого биоматериала (например, крови), стандартный NGS-анализ может не обладать достаточной чувствительностью, чтобы ее уловить.
• Эпигенетические изменения. Это модификации ДНК, которые не меняют саму последовательность нуклеотидов, но влияют на активность генов (например, метилирование). NGS-тест не предназначен для выявления таких изменений; для этого требуются специализированные исследования.

Интерпретация данных: не все найденное — причина заболевания

Еще одна сложность, которая не является ограничением самого метода, но важна для понимания результата — это интерпретация найденных вариантов. Даже если NGS-панель обнаружила изменение в гене, это не всегда означает, что именно оно является причиной заболевания. Врач-генетик и лабораторный генетик сталкиваются с задачей классифицировать найденный вариант.

Все варианты делятся на несколько категорий: патогенные, вероятно патогенные, доброкачественные, вероятно доброкачественные и, самая сложная категория, — варианты с неизвестным клиническим значением (VUS). VUS — это генетическое изменение, о влиянии которого на здоровье на данный момент недостаточно научных данных. Наличие VUS в заключении часто вызывает тревогу, но важно понимать, что это не диагноз. Это означает, что науке пока неизвестно, является ли этот вариант нейтральной особенностью генома или причиной болезни. Со временем, по мере накопления новых данных, статус VUS может быть пересмотрен.

Что делать, если NGS-панель не дала ответа

Получение отрицательного или неопределенного результата после проведения NGS-тестирования — это не тупик, а повод для дальнейшего диагностического поиска под руководством специалиста. Это важный этап, который помогает сузить круг возможных причин и выбрать наиболее подходящий следующий шаг.

Вот какой план действий обычно рекомендуется в такой ситуации:

1. Повторная консультация с врачом-генетиком. Это самый важный шаг. Врач заново проанализирует клиническую картину, сопоставит ее с возможностями проведенного теста и его ограничениями. Возможно, будет предложена другая, более широкая панель, секвенирование экзома или генома.
2. Рассмотрение других методов диагностики. Если есть подозрения на те типы мутаций, которые NGS «видит» плохо, врач может назначить дополнительные исследования.
3. Переанализ данных через некоторое время. Генетика — одна из самых быстроразвивающихся областей медицины. Базы данных генетических вариантов постоянно пополняются. Данные вашего секвенирования можно проанализировать повторно через 1–2 года, и, возможно, статус VUS изменится или будет найдено объяснение симптомам на основе новых научных открытий.
4. Исследование членов семьи. Если у пациента найден VUS, анализ ДНК здоровых и/или больных родственников (родителей, братьев, сестер) может помочь понять, связан ли этот вариант с заболеванием.

Чтобы лучше ориентироваться в альтернативных методах, можно воспользоваться следующей таблицей, которая соотносит тип мутации с подходящим методом ее выявления.

Как правильно подготовиться к генетическому тестированию

Ключ к успешной диагностике — это информированность и тесное сотрудничество с лечащим врачом и врачом-генетиком. Перед тем как сдавать анализ, важно пройти медико-генетическое консультирование. На консультации специалист оценит вашу клиническую ситуацию, объяснит возможности и ограничения различных тестов и поможет выбрать наиболее подходящий именно для вас. Важно понимать, что генетическое тестирование — это не просто сдача анализа, а сложный диагностический процесс, который может потребовать нескольких этапов и времени. Правильный настрой и понимание того, что отрицательный результат — это тоже результат, который помогает двигаться дальше, — залог сохранения эмоционального равновесия на этом непростом пути.

Список литературы

1. Гинтер Е.К. Медицинская генетика: Учебник. — М.: Медицина, 2003. — 448 с.
2. Бочков Н.П. Клиническая генетика: Учебник. — 4-е изд., доп. и перераб. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011. — 592 с.
3. Richards S., Aziz N., Bale S., et al. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology // Genetics in Medicine. — 2015. — Vol. 17(5). — P. 405–424.
4. Клинические рекомендации «Наследственные и врожденные заболевания нервной системы и нарушения нервно-психического развития». — Российское общество медицинских генетиков, 2022.
5. Turnpenny P., Ellard S. Emery's Elements of Medical Genetics. — 15th ed. — Elsevier, 2017. — 480 p.