Применение полногеномного секвенирования в пренатальной диагностике

Период ожидания ребенка наполнен радостью и надеждами, но иногда он может быть омрачен беспокойством о здоровье будущего малыша. В таких ситуациях современная медицина предлагает уникальные возможности для получения максимально полной информации о генетическом здоровье плода. Одним из наиболее продвинутых методов является полногеномное секвенирование (ПГС) в пренатальной диагностике — исследование, которое позволяет «прочитать» всю генетическую информацию будущего человека, выявить тончайшие изменения в его ДНК и дать ответы на многие вопросы. Этот метод представляет собой вершину современных генетических технологий и становится бесценным инструментом, когда другие исследования не дают полной ясности.

Что такое полногеномное секвенирование и зачем оно нужно в пренатальной диагностике

Полногеномное секвенирование, или ПГС, — это высокотехнологичный метод исследования, который позволяет полностью расшифровать последовательность всех трех миллиардов «букв» ДНК в геноме человека. Представьте геном как огромную книгу, в которой записана вся инструкция по развитию и функционированию организма. Если обычные генетические тесты читают отдельные главы или даже абзацы, то полногеномное секвенирование прочитывает всю книгу целиком, от первой до последней страницы. Это дает возможность обнаружить даже самые мелкие изменения, которые могут быть причиной наследственных заболеваний.

В пренатальной диагностике применение полногеномного секвенирования крайне важно, когда есть подозрение на наличие у плода редкого или сложного генетического заболевания, но стандартные методы диагностики не могут поставить точный диагноз. Оно позволяет получить максимально полную информацию о генетическом состоянии плода, что помогает врачам и будущим родителям принять обоснованные решения относительно дальнейшего ведения беременности, подготовки к родам и планирования лечения или ухода за ребенком после его рождения.

Чем полногеномное секвенирование отличается от других методов пренатальной диагностики

Для того чтобы понять уникальность полногеномного секвенирования, необходимо сравнить его с другими, более распространенными методами пренатальной диагностики. Каждый метод имеет свои возможности и ограничения, и выбор всегда зависит от конкретной клинической ситуации.

На сегодняшний день доступны различные методы пренатальной диагностики, и их возможности значительно отличаются. Понимание этих различий поможет осознать, почему в некоторых случаях полногеномное секвенирование является наиболее предпочтительным или даже единственно возможным решением.

Далее представлена таблица, которая наглядно демонстрирует ключевые отличия полногеномного секвенирования от других распространенных методов пренатальной диагностики:

Как видно из таблицы, полногеномное секвенирование предоставляет наиболее исчерпывающую информацию. Оно способно обнаружить даже самые мелкие изменения в ДНК, которые могут быть пропущены другими методами. Этот метод особенно ценен, когда существуют серьезные подозрения на генетическое заболевание, но предыдущие тесты не дали однозначного ответа или клиническая картина плода необычна и не укладывается в рамки известных синдромов, определяемых стандартными панелями.

Показания к проведению полногеномного секвенирования плода

Полногеномное секвенирование — это не рутинный скрининговый тест для всех беременных. Его назначают строго по определенным показаниям, когда другие методы диагностики оказались неинформативными или недостаточными для постановки точного диагноза. Это исследование является следующим шагом после более простых тестов, когда требуется максимально глубокое генетическое погружение.

Основные ситуации, при которых может быть рекомендовано полногеномное секвенирование плода:

• Множественные врожденные пороки развития у плода: Если при ультразвуковом исследовании обнаружено несколько аномалий развития плода, особенно затрагивающих разные органы и системы, и стандартные генетические тесты (кариотипирование, ХМА) не выявили причину.
• Подозрение на генетический синдром: В случаях, когда клиническая картина у плода очень напоминает известный генетический синдром, но мутации в предполагаемых генах не были обнаружены при целевом секвенировании, или когда невозможно определить конкретный синдром.
• Неясные или атипичные результаты других генетических тестов: Например, при обнаружении редких или сложных хромосомных перестроек, значение которых не до конца понятно, или при наличии "вариантов неопределенного значения" после хромосомного микроматричного анализа, которые требуют более глубокой оценки.
• Семейный анамнез: Если в семье есть ребенок с недиагностированным генетическим заболеванием, или у родителей ранее были прерывания беременности из-за неустановленных причин, связанных с патологиями развития плода.
• Неудача целевого секвенирования: Если после проведения секвенирования конкретных генов, связанных с подозреваемым заболеванием, причина не была найдена, но высокая вероятность генетической патологии сохраняется.
• Высокий риск по скрининговым тестам: Хотя неинвазивное пренатальное тестирование (НИПТ) и другие скрининги дают представление о риске, при высоком риске и отрицательных результатах последующих диагностических методов, ПГС может быть рассмотрено для поиска более редких причин.

В каждом конкретном случае решение о проведении полногеномного секвенирования принимается коллегиально врачом-генетиком, акушером-гинекологом и будущими родителями после тщательной оценки всех рисков и преимуществ.

Как проводится полногеномное секвенирование в пренатальном периоде

Для проведения полногеномного секвенирования плода необходим образец его генетического материала. В пренатальной диагностике это означает, что потребуется инвазивная процедура, то есть забор материала непосредственно из плодного пузыря или плаценты. Эти процедуры проводятся под строгим ультразвуковым контролем опытными специалистами. Многих будущих родителей беспокоит дискомфорт и безопасность таких манипуляций. Важно понимать, что современные инвазивные процедуры проводятся с минимальным дискомфортом, часто под местной анестезией, и риски осложнений, хотя и существуют, крайне низки в руках квалифицированного персонала.

Основные методы получения образцов для полногеномного секвенирования:

• Биопсия хориона (БХ): Проводится обычно на 10-14 неделях беременности. Забирается небольшой образец ткани плаценты (ворсин хориона).
• Амниоцентез: Проводится, как правило, после 15-й недели беременности. С помощью тонкой иглы, введенной через брюшную стенку матери, забирается небольшое количество амниотической жидкости, содержащей клетки плода.
• Кордоцентез: Выполняется после 18-20 недель, когда забирается образец крови из пуповины плода. Этот метод используется реже для первичной диагностики, чаще при необходимости быстрого получения результатов или когда предыдущие методы не дали достаточной информации.

После получения образца генетический материал (ДНК) извлекается из клеток плода. Затем этот ДНК проходит этап секвенирования, то есть определения последовательности всех нуклеотидов. Полученные данные представляют собой огромный объем информации, который требует сложного биоинформатического анализа. Специальные компьютерные программы сравнивают геном плода с референсным (эталонным) геномом человека, выявляя любые отличия – мутации, делеции, дупликации или другие изменения. Интерпретация этих данных является сложной задачей, требующей высокой квалификации генетиков и биоинформатиков.

Что выявляет полногеномное секвенирование плода

Полногеномное секвенирование обладает уникальной способностью обнаруживать широкий спектр генетических изменений, многие из которых недоступны для других методов диагностики. Это делает его мощным инструментом для выявления даже самых редких и сложных генетических патологий.

Среди патологий, которые могут быть выявлены с помощью полногеномного секвенирования, можно выделить следующие:

• Моногенные заболевания: Это заболевания, вызванные мутациями в одном конкретном гене. Полногеномное секвенирование позволяет идентифицировать точечные мутации, небольшие делеции или дупликации в любом из примерно 20 000 генов человека. Примеры таких заболеваний включают муковисцидоз, спинальную мышечную атрофию, фенилкетонурию, многие формы наследственной глухоты и слепоты, синдромы Марфана, Нунана и другие.
• Хромосомные аномалии: Хотя более крупные хромосомные аномалии (такие как трисомии, например, синдром Дауна) могут быть выявлены кариотипированием, полногеномное секвенирование способно обнаружить как крупные, так и мельчайшие структурные перестройки хромосом, включая сбалансированные транслокации (которые не приводят к потере или приобретению генетического материала, но могут быть причиной проблем у потомства) и инверсии.
• Микроделеции и микродупликации: Это небольшие участки хромосом, которые либо отсутствуют (делеции), либо присутствуют в избыточном количестве (дупликации). Они могут быть причиной таких состояний, как синдром ДиГеорджи, синдром Вильямса, синдром Прадера-Вилли и других. Полногеномное секвенирование обладает более высокой разрешающей способностью для их выявления по сравнению с хромосомным микроматричным анализом.
• Варианты с неопределенным значением (VUS): В процессе анализа полногеномного секвенирования могут быть обнаружены генетические изменения, роль которых в развитии заболевания пока не до конца изучена. Это так называемые варианты с неопределенным значением. Их интерпретация требует дополнительного анализа, консультаций с экспертами и иногда дополнительных исследований родителей, чтобы понять, передался ли этот вариант от здорового родителя или возник заново.

Благодаря такой всеобъемлющей информации, полногеномное секвенирование дает возможность максимально точно установить причину наблюдаемых изменений у плода, что является ключом к принятию взвешенных решений.

Преимущества и ограничения полногеномного секвенирования

Полногеномное секвенирование, или ПГС, открывает новые горизонты в пренатальной диагностике, предлагая невиданную ранее глубину анализа генетического материала. Однако, как и любой высокотехнологичный метод, оно имеет свои сильные стороны и некоторые ограничения, которые важно учитывать.

Основные преимущества полногеномного секвенирования:

• Высокая разрешающая способность: ПГС является наиболее полным генетическим тестом, способным выявлять мутации размером до одного нуклеотида во всех известных генах. Это позволяет обнаружить заболевания, которые невозможно диагностировать другими методами.
• Комплексность анализа: Метод позволяет одновременно искать различные типы генетических изменений – от крупных хромосомных аномалий до точечных мутаций, что значительно экономит время и исключает необходимость проведения нескольких последовательных тестов.
• Возможность выявления неизвестных патологий: В случаях с неясной клинической картиной или редкими синдромами, когда невозможно определить конкретный ген-кандидат, полногеномное секвенирование может стать единственным способом найти генетическую причину.
• Принятие информированных решений: Точный диагноз дает будущим родителям возможность лучше подготовиться к рождению ребенка с особенностями, получить необходимую информацию о прогнозе, возможных методах лечения и реабилитации.
• Раннее планирование и интервенция: В некоторых случаях раннее выявление заболевания позволяет начать терапию или специализированный уход сразу после рождения, что может значительно улучшить прогноз для ребенка.

Наряду с многочисленными преимуществами, полногеномное секвенирование имеет и ряд ограничений:

• Стоимость: Это дорогостоящее исследование, что может быть существенным барьером для многих семей.
• Длительное ожидание результатов: Анализ и интерпретация такого большого объема данных занимает продолжительное время – от нескольких недель до нескольких месяцев, что может быть стрессом для будущих родителей.
• Варианты с неопределенным значением (VUS): Обнаружение таких вариантов может вызывать дополнительную тревогу и неопределенность, поскольку их клиническое значение еще не установлено. Требуется дальнейшее изучение и семейный анализ.
• Сложность интерпретации: Результаты полногеномного секвенирования требуют глубоких знаний в области генетики и биоинформатики. Интерпретация должна проводиться только квалифицированным врачом-генетиком.
• Этически сложные вопросы: ПГС может выявлять не только причины текущих проблем, но и предрасположенность к заболеваниям, проявляющимся во взрослом возрасте, или статус носительства некоторых наследственных заболеваний. Это поднимает вопросы о том, какую информацию сообщать родителям и как они будут ею распоряжаться.
• Не выявляет все патологии: Важно понимать, что ПГС выявляет только генетические изменения на уровне ДНК. Оно не способно обнаружить заболевания, вызванные негенетическими факторами, или эпигенетические изменения.

Несмотря на эти ограничения, ценность полногеномного секвенирования в сложных случаях пренатальной диагностики неоспорима, и его возможности постоянно расширяются с развитием технологий.

Что означают результаты полногеномного секвенирования и дальнейшие шаги

Получение результатов полногеномного секвенирования (ПГС) – это важный и ответственный момент. Объем генетической информации, который содержит отчет о ПГС, огромен и требует глубокого анализа и квалифицированной интерпретации. Именно поэтому результаты всегда обсуждаются с будущими родителями врачом-генетиком, который сможет объяснить все выявленные изменения простым и понятным языком, а также ответить на все возникающие вопросы. Важно не паниковать и дождаться подробной консультации.

Результаты полногеномного секвенирования могут быть представлены в нескольких вариантах:

• Нормальный результат (патогенные варианты не обнаружены): Это означает, что в геноме плода не найдено значимых генетических изменений, которые могли бы объяснить предполагаемые пороки развития или генетическое заболевание. В этом случае, если клиническая картина остается настораживающей, может потребоваться дальнейший поиск негенетических причин или более редких вариантов.
• Обнаружен патогенный вариант (мутация): В этом случае выявлена конкретная генетическая мутация, которая является известной причиной заболевания и полностью объясняет наблюдаемые у плода изменения. Генетик подробно расскажет о заболевании, его прогнозе, возможных методах лечения или поддерживающей терапии, а также о рисках для будущих беременностей.
• Обнаружен вариант с неопределенным значением (VUS): Это, пожалуй, самый сложный для интерпретации результат. VUS — это генетическое изменение, значение которого для здоровья плода пока не до конца ясно. Оно может быть как случайной безопасной находкой, так и потенциально патогенным вариантом, который еще не изучен. В таких случаях генетик может рекомендовать дополнительное секвенирование родителей (секвенирование трио) для определения, был ли VUS унаследован от здорового родителя или возник заново, что может помочь в его интерпретации. Часто требуется динамическое наблюдение и консультации с другими специалистами.

Дальнейшие шаги после получения результатов зависят от выявленных изменений и всегда индивидуальны:

• Генетическое консультирование: Независимо от результата, подробная консультация с врачом-генетиком обязательна. Специалист поможет понять значение полученных данных, оценить риски и обсудить все возможные варианты действий.
• Планирование дальнейшего ведения беременности: При выявлении патогенного варианта может потребоваться более тщательное медицинское наблюдение за беременностью, подготовка к родам в специализированном учреждении, где смогут оказать экстренную помощь новорожденному, а также консультации с педиатрами и узкими специалистами, которые будут заниматься ребенком после рождения.
• Обсуждение терапевтических возможностей: Для некоторых генетических заболеваний уже существуют методы лечения или поддерживающей терапии, которые можно начать сразу после рождения.
• Психологическая поддержка: Получение сложного диагноза может быть серьезным испытанием для родителей. Важно знать, что существуют группы поддержки, психологи и социальные работники, готовые оказать помощь в этот непростой период.

Полногеномное секвенирование не дает простых ответов, но оно дает ясность и информацию, которая является фундаментом для принятия обоснованных решений и позволяет максимально подготовиться к будущему.

Список литературы

1. Гинтер Е.К. Медицинская генетика: национальное руководство. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012.
2. Пренатальная диагностика наследственных и врожденных болезней. / Под ред. Э.К. Айламазяна, В.С. Баранова. — М.: МЕДпресс-информ, 2017.
3. Committee on Genetics (ACOG), Society for Maternal-Fetal Medicine. Microarrays and next-generation sequencing technology: the use of advanced genetic diagnostic tools in obstetrics and gynecology. Obstet Gynecol. 2016;128(6):e262-e268.
4. Shashi V, et al. American College of Medical Genetics and Genomics statement on the use of whole exome sequencing in the clinical diagnosis of birth defects and genetic disorders. Genet Med. 2017;19(9):947-949.