Τα μονογονιδιακά νοσήματα ακολουθούν τους νόμους κληρονόμησης σύμφωνα με τη θεωρία του Μέντελ και προκαλούνται από μεταλλάξεις σε ένα γονίδιο. Από τη θέση του γονιδίου, στα 22 μη φυλετικά ή στο Χ χρωμόσωμα, το νόσημα χαρακτηρίζεται ως αυτοσωματικό ή φυλοσύνδετο αντίστοιχα. Τα νοσήματα που η εκδήλωση τους προκαλείται από μεταλλάξεις και στα δύο ομόλογα γονίδια ονομάζονται υπολειπόμενα ενώ όταν προκαλείται από μετάλλαξη στο ένα από τα δύο ομόλογα γονίδια ονομάζονται επικρατητικά. Έτσι καθορίζονται τέσσερις βασικοί τρόποι κληρονόμησης για τα μονογονιδιακά νοσήματα: Αυτοσωματικά υπολειπόμενα, αυτοσωματικά επικρατητικά, φυλοσύνδετα υπολειπόμενα και φυλοσύνδετα επικρατητικά.
Η γενετική διάγνωση μονογονιδιακών νοσημάτων αποσκοπεί στην εντόπιση των φορέων στα πλαίσια της πρόληψης, τον προγεννητικό έλεγχο σε ζευγάρια που έχουν κίνδυνο να μεταβιβάσουν σοβαρό γενετικό νόσημα, την προκλινική διάγνωση νοσημάτων που εμφανίζονται σε ενήλικες, την επιβεβαίωση νοσημάτων με τυπική και άτυπη συμπτωματολογία, την καθοδήγηση στην κλινική αντιμετώπιση μέσω συσχέτισης φαινοτύπου γονοτύπου.
Σήμερα οι περισσότεροι μέθοδοι που εφαρμόζονται για την ανάλυση του DNA βασίζονται στην Αλυσιδωτή Αντίδραση της Πολυμεράσης (PCR), η οποία χαρακτηρίζεται από μεγάλη ευαισθησία και ειδικότητα και μπορεί να πολλαπλασιάσει το τμήμα DNA που ενδιαφέρει από ελάχιστη αρχική ποσότητα δείγματος. Για την γενετική διάγνωση ενός μονογονιδιακού νοσήματος θα πρέπει να είναι γνωστή η συχνότητα και το είδος των μεταλλάξεων (σημειακές μεταλλάξεις ή ελλείμματα) στον συγκεκριμένο πληθυσμό.
Οι πιο κοινές μέθοδοι για τον εντοπισμό γνωστών μεταλλάξεων συμπεριλαμβάνουν: υβριδισμό με ολιγονουκλεοτίδια ανιχνευτές (Allele specific oligonucleotide, ASO), επιλεκτικό πολλαπλασιασμό αλληλομόρφου που φέρει γνωστή μετάλλαξη (Amplification Refractory Mutation System, ARMS), Ανίχνευση μεταλλάξεων με τη χρήση περιοριστικών ενζύμων (restriction enzyme analysis), PCR σχεδιασμένα να πολλαπλασιάζουν γνωστά ελλείμματα (GAP PCR). Οι έμμεσοι τρόποι ανίχνευσης μεταλλάξεων περιλαμβάνουν κυρίως μεθόδους που αξιοποιούν τη διαφοροποίηση της θερμοκρασίας αποδιάταξης τμημάτων DNA παρουσία μεταλλάξεων όπως ηλεκτροφόρηση σε πήκτωμα με αυξανόμενη συγκέντρωση αποδιατακτικών ουσιών (DGGE). Στις περιπτώσεις που εντοπίζεται κάποια διαφοροποίηση από τη φυσιολογική αλληλουχία ο χαρακτηρισμός της αλλαγής γίνεται με ανάλυση της αλληλουχίας της πρωτοταγούς δομής του DNA (DNA sequencing). Όλες οι προαναφερθείσες τεχνικές είναι αξιόπιστες, εφ' όσον εφαρμόζονται σωστά και από εξειδικευμένο προσωπικό. Είναι φθηνές, σχετικά απλές και γρήγορες. Εκτός από τη μέθοδο DGGE η οποία πραγματοποιείται σε εξειδικευμένη ηλεκτροφορητική συσκευή όλες οι άλλες απαιτούν την βασική εργαστηριακή υποδομή όπως: πιπέτες ακριβείας ρυθμιζόμενου όγκου, μηχανήματα PCR, και απλές ηλεκτροφορητικές συσκευές. Η παραπάνω μεθοδολογία αν και αξιόπιστη μειονεκτεί στην περίπτωση που απαιτείται έλεγχος μεγάλου αριθμού δειγμάτων και για πολλές μεταλλάξεις.
Πρόσφατα έχουν αρχίσει να εφαρμόζονται στη γενετική διαγνωστική νέες πλατφόρμες σε αυτοματοποιημένα συστήματα που προσφέρουν μεγάλη ευαισθησία, αξιοπιστία και ταχύτητα στην γενετική διάγνωση. Τα πρωτοκόλλα που εφαρμόζονται γενικά προσφέρουν ανίχνευση γνωστών σημειακών μεταλλάξεων, γνωστών ελλειμμάτων ή αριθμού αντιγράφων γονιδίων (gene copy numbers). Στα συστήματα αυτά περιλαμβάνονται: η Υψηλής Απόδοσης Απόδιατακτική Υγρή Χρωματογραφία (Denaturing High-Performance Liquid Chromatography, DHPLC), το PCR πραγματικού χρόνου (real-time PCR), η ανάλυση της συμπεριφοράς απoδιάταξης προϊόντων PCR (high-resolution melting analysis), η ανάλυση της πρωτοταγούς δομής του DNA σε μικρή κλίμακα (mini-sequencing), οι μικροσυστοιχίες (gene-chip technologies) και ο πολλαπλός πολλαπλασιασμός ολιγονουκλεοτιδίων ανιχνευτών με χρήση του ενζύμου λιγάση (multiplex ligation-dependant probe amplification, MLPA).
Η εφαρμογή των νέων πρωτοκόλλων βασίζονται επίσης στην PCR και παρά το γεγονός ότι το κόστος του ελέγχου ανά δείγμα είναι γενικά χαμηλό η αγορά του μηχανολογικού εξοπλισμού είναι πανάκριβη ιδιαίτερα εάν πρόκειται για συστήματα που επιτρέπουν γενετική ανάλυση σε μεγάλη κλίμακα (high-throughput). Σήμερα η εμπειρία από την εφαρμογή τέτοιων συστημάτων είναι περιορισμένη αλλά τα δεδομένα αλλάζουν καθημερινά.
Έως ότου δημιουργηθούν οι προϋποθέσεις για ριζική αντιμετώπιση και θεραπεία των διαφόρων γενετικών ανωμαλιών η προγεννητική διάγνωση και η αποφυγή γέννησης άρρωστου παιδιού παραμένει ο κύριος τρόπος ελέγχου των νοσημάτων αυτών. Η προγεννητική διάγνωση (ΠΔ) στοχεύει στη γρήγορη και όσο το δυνατό νωρίτερα στην κύηση αξιόπιστη γενετική διάγνωση του εμβρύου. Σήμερα η ΠΔ πραγματοποιείται με λήψη χοριακών λαχνών ή αμνιακού υγρού. Το ενδιαφέρον στην ΠΔ τα τελευταία χρόνια στρέφεται στην αξιοποίηση εμβρυϊκών κυττάρων ή εμβρυϊκού DNA που εντοπίζονται στο περιφερικό αίμα της εγκύου με στόχο τη "μη επεμβατική ΠΔ", όμως δεν υπάρχουν ακόμα πρωτόκολλα για κλινική εφαρμογή. Το βασικό μειονέκτημα της ΠΔ είναι η διακοπή της εγκυμοσύνης όταν διαπιστωθεί πως το έμβρυο πάσχει. Η Προεμφυτευτική Γενετική Διάγνωση (ΠΓΔ) αντιπροσωπεύει σήμερα μια μέθοδο με την οποία επιλέγονται τα φυσιολογικά έμβρυα από εξωσωματική γονιμοποίηση (IVF) και την αποφυγή διακοπής εγκυμοσύνης. Τόσο η κλασσική ΠΔ όσο και η ΠΓΔ και η μη επεμβατική ΠΔ απαιτεί την εφαρμογή μεθοδολογιών γενετικής διάγνωσης υψηλών προδιαγραφών.
Οι τεχνικές που επιλέγονται από το κάθε εργαστήριο που προσφέρει γενετική διάγνωση καθορίζονται συνήθως από την οικονομική δυνατότητα, την εργαστηριακή υποδομή και εμπειρία, τη ροή των δειγμάτων προς ανάλυση, το πλήθος και τη συχνότητα των μεταλλάξεων στον συγκεκριμένο πληθυσμό. Γενικά συστήνεται, σε κάθε εργαστήριο που προσφέρει γενετική διάγνωση, η δυνατότητα εφαρμογής δυο διαφορετικών μεθόδων για την επιβεβαίωση του γονότυπου σε κάθε περιστατικό ιδιαίτερα όταν αναλύονται δείγματα με σκοπό την προγεννητική διάγνωση. Γενικά όλες οι μεθοδολογίες θα πρέπει να εφαρμόζονται κάτω από τις υψηλές προδιαγραφές ενός σύγχρονου εργαστηρίου γενετικής διάγνωσης.
Ομιλήτρια: J. Traeger-Συνοδινού
Επίκουρη Καθηγήτρια, Εργαστήριο Ιατρικής Γενετικής, Πανεπιστήμιο Αθηνών, Νοσοκομείο Παίδων «Αγία Σοφία»
Ώρα: Δευτέρα, 4 Φεβρουαρίου 2008, 13:00