Группа учёных из Массачусетской больницы общего профиля (Massachusetts General Hospital), клиники «Бригем энд уименс» (Brigham and Women's Hospital), а также Института Броуда Массачусетского технологического института (Broad Institute of MIT) и Гарварда (Harvard) разработала неинвазивный пренатальный тест, с помощью которого можно изучить полный геном плода. Результаты этой работы опубликованы в New England Journal of Medicine.
Команда исследователей рассмотрела образцы крови 51 беременной женщины. Используя новый метод, они выявили в ДНК плода как генетические варианты, унаследованные от матери, так и спонтанно возникшие, связанные с какой-либо пренатальной патологией.
«Наше исследование показывает, что большинство генов в геноме плода можно проверить с помощью анализа крови, для этого не потребуется такая инвазивная процедура, как амниоцентез», — объясняет главный автор Майкл Э. Тальковски (Michael E. Talkowski), Ph.D., директор Центра геномной медицины Массачусетской больницы общего профиля, доцент кафедры неврологии Гарвардской медицинской школы и член Института Броуда.
Неинвазивное пренатальное тестирование (НИПТ), или пренатальный скрининг внеклеточной ДНК, позволяет с помощью анализа материнской крови выявить изменения в хромосомах плода, например дополнительную копию хромосомы 21, которая приводит к синдрому Дауна, инсерции или делеции целых копий других хромосом, наличие и количество половых хромосом X и Y, генетические варианты, связанные с некоторыми заболеваниями.
Но для многих пренатальных патологий необходимо определить изменения отдельных нуклеотидов в белок-кодирующей последовательности генома, известной как экзом. В настоящее время анализ экзома – это генетическое тестирование с помощью амниоцентеза, инвазивной медицинской процедуры. Этот способ экономически затратный и предполагает возможные риски для матери и плода.
Недавно разработанный тест дал возможность обнаруживать и интерпретировать варианты экзома плода из ДНК, циркулирующей в крови матери. Команда называет этот метод «неинвазивное секвенирование плода» (NIFS).
Новый подход позволил исследовательской группе с высокой точностью изучить экзом, обнаружить изменения последовательности и отличить патологические варианты от доброкачественных, унаследованных от матери.
Учёные протестировали свою гипотезу на 51 женщине на различных сроках беременности, которые наблюдались в Массачусетской больнице общего профиля и клинике «Бригем энд уименс».
Исследование проводилось посредством забора материнской крови, при этом не было необходимости генетического тестирования родителей. Учёные выяснили, что NIFS независимо от количества обнаруженной ДНК плода очень чувствителен к изменениям нуклеотидных последовательностей, а также инсерциям и делециям, присутствующим именно в геноме плода, а не матери.
«В нашей работе мы смогли выявить варианты последовательностей нуклеотидов плода с чувствительностью более 99% на основе необработанных данных и чувствительностью более 90% с использованием наших методов анализа», — говорит автор Харрисон Брэнд (Harrison Brand), Ph.D, научный сотрудник кафедры неврологии Массачусетской больницы общего профиля и доцент Гарвардской медицинской школы.
У 14 беременных женщин методом NIFS были выявлены клинически значимые варианты, которые совпадали с результатами инвазивного тестирования.
«Клиническое значение этого исследования очень велико, особенно для беременных женщин, у которых по данным УЗИ подозреваются аномалии плода и которым показано инвазивное вмешательство», — говорит соавтор Кэтрин Грей (Kathryn Gray), MD, Ph.D., акушер-гинеколог, генетик клиники «Бригем энд уименс» и доцент кафедры акушерства и гинекологии Гарвардской медицинской школы.
«Давно известно, что варианты последовательности могут быть получены из внеклеточной ДНК плода, и секвенирование экзома уже является частью стандарта оказания медицинской помощи, но в настоящее время оно требует инвазивной процедуры», — добавляет Тальковски.
«Эти результаты показывают, что при неинвазивном секвенировании, только из анализа крови, вероятно, можно получить ту же генетическую информацию, что и из экзома плода при стандартном медицинском исследовании».
В настоящее время команда работает с другими учёными над проверкой и глобализацией полученных результатов, а также над дальнейшей разработкой методов тестирования.
«Наш сравнительный анализ предполагает, что существует больше возможностей для оптимизации данного метода, и большинство вариантов, которые в настоящее время фиксируются при исследовании экзома, могут быть доступны для NIFS», — говорит соавтор Кристофер Уилан (Christopher Whelan, Ph.D.), специалист по теории вычислений из Института Броуда.
Команда подчёркивает, что данная работа не является клиническим испытанием: исследования необходимо повторить на более крупных выборках. В настоящее время Тальковски, Грей и их коллеги разрабатывают рекомендации, как общаться с пациентами, когда они выбирают варианты тестирования или получают результаты анализов во время беременности.
Как отмечает Грей: «Мы понимаем страх и неуверенность, которые испытывают пациентки во время беременности. Если в ходе пренатального диагностического исследования стандартный тест выявляет какие-либо отклонения, мы обеспечиваем пациентам доступ к многопрофильному анализу».