«ПЕРВЫЙ СРЕДИ РАВНЫХ...»
Нормативные документы
Противодействие коррупции
Поступающим
Студентам
Выпускникам
Проект 5-100
Аккредитация специалистов
25.04.2008

Слабые звенья генома

Молекулярные методы позволяют выявить риск умственной отсталости на ранних стадиях развития эмбриона

 

Отставание в развитии часто имеет генетическую природу, и к настоящему времени ученым известно более 1200 генетических дефектов, приводящих к умственной отсталости. Возможно, их количество будет расти и дальше. Сотрудники НИИ молекулярной медицины Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова разрабатывают методы самой ранней диагностики разных форм умственной отсталости.

 

Чем раньше, тем лучше

- Успехи программы «Геном человека» и смежных программ по изучению генетического полиморфизма человеческой популяции и выявлению причин врожденных, в том числе наследственных заболеваний, позволили ученым в последнее время охарактеризовать сотни нозологических форм, которые объясняются конкретными повреждениями генома на различных уровнях его организации, - говорит ведущий научный сотрудник НИИ молекулярной медицины ММА им. И. М. Сеченова кандидат биологических наук Владимир Стрельников. - В частности, для синдромальных форм умственной отсталости описано около 500 критических хромосомных районов, и уже известно свыше 300 генов, мутации в которых приводят к задержке нервно-психического развития. В настоящее время идет стремительное развитие молекулярно-генетических технологий. Они основаны главным образом на различных модификациях полимеразной цепной реакции, а это позволяет разрабатывать современные высокоточные методы лабораторной диагностики синдромов с умственной отсталостью. Веяние времени таково, что традиционные подходы - цитогенетический и молекулярно-цитогенетический анализ, гибридизация ДНК по Саузерну - уже не полностью удовлетворяют растущие требования к точности процедур лабораторной генетической диагностики и срокам их проведения. Благодаря новым технологиям мы можем не только проводить надежную диагностику врожденных и наследственных болезней, но и по причине низкой себестоимости и относительной простоте выполнения осуществлять широкий скрининг распространенных в популяции заболеваний.

Поражение центральной нервной системы считается одной из ведущих причин детской инвалидности. По статистике, тяжелой формой отставания в умственном развитии страдает один европейский ребенок из тысячи, от 1 до 3% имеют заболевание средней тяжести или легкое. По утверждению ученых, генетическую этиологию можно установить в 15-50% всех случаев умственной отсталости (УО). Ее тяжелые формы объясняются, главным образом, хромосомными мутациями. На долю генных мутаций, как рассказывает В.Стрельников, приходится примерно 20% случаев тяжелой формы отставания ребенка в развитии, но их удельный вес значительно повышается при средне-тяжелых и легких формах. К известным 300 генам, мутации в которых приводят к задержке нервно-психического развития, добавляют сейчас более 50 генов-кандидатов, и определено уже не менее 100 хромосомных районов, в которых подобные гены могут располагаться. Кроме того, генетическая природа предполагается еще для 400 фенотипов с элементом УО, и не исключено, что соответствующие генетические дефекты будут выявлены в ближайшие годы.

Как показывают работы исследователей, повреждения генома на хромосомном уровне приводят к формированию комплексных фенотипов с компонентом умственной отсталости. Эффективность клинической и цитогенетической диагностики в этом случае сомнений не вызывает. Тем не менее в последнее время, с развитием современных технологий пренатальной и особенно преимплантационной генетической диагностики (ПГД), специалисты вплотную подошли к решению другой, не менее актуальной задачи. Исследования желательно проводить в максимально короткие сроки, с использованием минимальных количеств биологического материала. Важное развитие получает так называемая преимплантационная генетическая диагностика - комплекс методов, с помощью которых ученые проводят анализ генетического статуса эмбриона до его имплантации.

- В результате такой диагностики снижается риск развития определенных генетических заболеваний, - рассказывает В.Стрельников, - и мы можем рассматривать этот способ как альтернативу пренатальной диагностики после экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). В случае ЭКО использование инвазивных процедур для осуществления пренатальной диагностики может значительно повысить риск преждевременного прерывания беременности.

Такие разные анеуплоидии

Ученые разработали метод, основанный на количественной полимеразной цепной реакции, которая позволяет быстро обнаружить избыток или нехватку генетического материала. С помощью этого метода можно в одной пробирке провести тест на самые распространенные трисомии и моносомии по хромосомам 13, 16, 18, 21, 22, X или Y. Экспресс-метод КФ-ПЦР (количественная флюоресцентная ПЦР) оказался особенно эффективным при экстракорпоральном оплодотворении, поскольку позволяет протестировать эмбрионы до их имплантации в матку всего за несколько часов.

Специалисты НИИ молекулярной медицины исследовали 156 эмбрионов, у которых была проведена биопсия бластомера. У 113 эмбрионов (72%) патологии по исследуемым маркерам выявлено не было. В 43 бластомерах обнаружены различные варианты анеуплоидии. Полученные результаты полностью соответствовали данным зарубежной литературы: эффективность диагностики составила 100%.

Наряду с крупными хромосомными перестройками и анеуплоидиями причиной возникновения синдромов с элементами умственной отсталости могут служить микроструктурные повреждения хромосом, к которым относят делеции (потери участков хромосом) генома. Их протяженность такова, что они могут захватывать десятки функционально активных генов и приводить к формированию комплексных патологических фенотипов - синдромов генных последовательностей, часто сопровождающихся умственной отсталостью той или иной степени выраженности. Еще один разработанный специалистами тест дает возможность обнаруживать перестройки небольших участков хромосом (в том числе их утрату). Сейчас ученым известно более 20 таких хромосомных перестроек, в том числе синдром Миллера-Диккера (дефект 17-й хромосомы), при котором нарушено развитие головного мозга. Данные нозологические формы имеют высокую частоту в популяции по сравнению с другими наследственными патологиями, причем в ряде случаев делеции могут наследоваться в семьях, поэтому молекулярно-генетическая диагностика, в том числе пренатальная, выступает в таких случаях основой медико-генетического консультирования при планировании семьи.

В фокусе - СМБ

Мутации отдельных генов также могут вызывать умственную отсталость. Самая распространенная - это мутация гена FMR1, расположенного на Х-хромосоме. Мутация приводит к развитию синдрома Мартина - Белл (СМБ), одной из наиболее распространенных форм умственной отсталости с популяционной частотой 1 случай на 1 -4 тыс. человек. Частота бессимптомного носительства СМБ составляет 1 случайна250-450женщини 1 случай на 1000 мужчин. Ген содержит разное количество коротких повторов последовательностей нуклеотидов. Если этих повторов от 2 до 54, человек считается здоровым, если от 54 до 230, - также здоров, но находится уже в состоянии премутации (бессимптомного носительства). Число повторов в семьях, где наблюдается носительство СМБ, растет от поколения к поколению, поэтому носители премутации рискуют произвести на свет больного ребенка, у которого повторов больше 230.

Ученые НИИ молекулярной медицины разработали метод ПЦР-анализа состояния гена FMR1. Данный метод имеет ряд преимуществ перед другими методами молекулярной диагностики синдрома Мартина - Белл: для его проведения достаточно взять треть миллилитра крови и получить результаты в течение двух рабочих дней. Не требуется использования радиоактивных изотопов, причем результаты анализа интерпретируются просто и однозначно. Единственный недостаток в том, что метод можно применять только к пациентам мужского пола, но есть и положительные моменты: при его помощи диагностируются и другие формы умственной отсталости. Например, связанные с нарушением структуры Х-хромосомы или ее дополнительными копиями.

По прогнозам, первым заболеванием, для которого в ближайшее время будет введен неонатальный скрининг в обход некоторых канонических критериев, с наибольшей долей вероятности станет синдром Мартина -Белл. Простой и удобный метод экспресс-диагностики СМБ у мальчиков, разработанный специалистами НИИ молекулярной медицины, в настоящее время активно используется для ДНК-диагностики заболевания.

В течение последнего десятилетия исследования эффективности и сроков диагностики СМБ активно проводились в США и Великобритании. Общий очевидный вывод заключается в том, что СМБ не диагностируется клиническими методами при рождении; первые тревожные симптомы отмечаются, как правило, родителями, имеющими детей в возрасте 9-13 месяцев. Установление диагноза СМБ происходит в среднем не ранее 30-35 месяцев жизни ребенка.

Фенотип СМБ (в отличие, например, от фенотипа синдрома Дауна) недостаточно очевиден, чтобы обеспечить быструю и четкую диагностику на уровне визуального обследования. Предлагавшиеся в начале 1990-х годов таблицы-вопросники не оправдали доверия: повышения эффективности ранней клинической диагностики синдрома не произошло.

Признаки задержки развития достаточно четко проявляются у детей с СМБ в возрасте не моложе 18 месяцев. Возрастные рамки, в пределах которых дети с синдромом Мартина - Белл начинают сидеть, ползать, ходить, соответствуют рамкам, установленным для нормально развивающихся детей. Подобное справедливо в большинстве случаев и для сроков, когда ребенок произносит первые слова. Обычно задержка появления речи вплоть До 18 месяцев не вызывает серьезной озабоченности у педиатра.

В целом в педиатрической практике уделяется недостаточное внимание скринингу своевременного развития. Кроме того, многие семьи, в особенности малообеспеченные, не имеют должного доступа к высококвалифицированной специальной медицинской помощи и информации на регулярной основе.

Даже в том случае, если скрининг развития детей станет регулярным элементом педиатрической практики, доступным всем семьям, установление факта задержки развития не приведет автоматически к обследованию на синдром Мартина - Белл. При наиболее благоприятном сценарии ребенок, скорее всего, будет направлен педиатром на обследование к узкому специалисту (невропатологу, клиническому генетику), который, в свою очередь, может рекомендовать лабораторное обследование на СМБ, в результате чего постановка диагноза значительно отсрочится.

Нельзя не сказать о последствиях позднего выявления синдрома Мартина - Белл.

1. Родители испытывают недовольство в отношении лечащего врача и других медиков, а также сомнения в собственных способностях отыскать специалиста, способного адекватно оценить уровень развития ребенка. Такая ситуация возникает, в частности, в случаях, когда педиатр уверяет родителей в отсутствии отклонений в развитии их малыша, и в том, что они делают необоснованные выводы либо придираются.

2. Сами родители, а также страховые компании и система здравоохранения несут неоправданные убытки от посещения нескольких специалистов для установления (уточнения) диагноза: свыше 40% семей, в которых в конечном итоге были выявлены дети с СМБ, обращались к 10 и более специалистам, прежде чем диагноз был окончательно установлен.

3. Детям с синдромом Мартина - Белл недоступны процедуры ранней коррекции на специализированном уровне, поскольку профильные медицинские учреждения принимают пациентов с направляющим диагнозом из учреждений широкого профиля. Поскольку клиническая диагностика СМБ в возрасте до 2 лет в большинстве случаев невозможна, дети с этим синдромом остаются за рамками специализированной медицинской помощи.

4. Родители больных малышей не получают своевременной информации о носительстве синдрома Мартина - Белл, а также информации о риске повторного рождения ребенка с СМБ. Согласно статистике, второй ребенок появляется более чем в половине семей с СМБ еще до того, как диагноз устанавливается первому. При повторном рождении ребенка в такой семье риск составляет около 50%.

Предлагаемый учеными НИИ молекулярной медицины метод массового обследования населения позволяет выявлять не только случаи СМБ, но и большинство численных аномалий половых хромосом, часть из которых может приводить к умственной отсталости различной степени тяжести. Работы российских специалистов свидетельствуют о том, что среди больных, например, синдромом Клайнфельтера и вариантом этого синдрома частота умственной отсталости превышает среднепопуляционные показатели. В общей, неспецифической выборке больных с УО частоты синдрома Мартина - Белл и синдрома Клайнфельтера совпадают. Выявление таких больных при неонатальном скрининге разработанным методом позволит проводить раннюю коррекцию и необходимую терапию.

- Таким образом, мы можем выявлять генетические аномалии приблизительно у 1 на 500-700 обследованных новорожденных мальчиков, - говорит Владимир Стрельников. - Подобная эффективность на порядок превосходит эффективность любого до сих пор проводившегося неонатального скрининга на врожденные заболевания. При этом проведение одного генетического теста дает возможность выявить не менее пяти генетических форм патологии. Большинство обнаруживаемых аномалий сопровождается различными фенотипами умственной отсталости и требует ранней коррекции, а также обследования родственников с целью дальнейшего эффективного планирования семьи. Поскольку в целом фенотип больных при рождении обычно не отличается от нормального фенотипа, ранняя диагностика возможна только благодаря молекулярно-генетическим методам обследования.

Татьяна КУЗИВ, корр. «МГ».


Исходная статья: газета "Медицинская газета" №5 от 25.01.2008