Хромозомен микроматричен анализ: характеристики, употреба и ефикасност

Микроматричният хромозомен анализ (ММА) е високотехнологичен метод за оценка на кариотипа за наличие на определени мутации, свързани с увеличаване на броя на копията на ДНК (дублиране) или със загуба на част от генетичния материал (делеция). Тези аномалии често са причина за наследствени заболявания, поради което СМА е важен диагностичен инструмент на съвременната медицина. Тази техника се използва често да тествате Генотипи на плода, новороденото и детето.

Общи характеристики на метода

Микроматричният хромозомен анализ се нарича още молекулярно кариотипиране. Основава се на технологията на ДНК-хибридизация с генетични маркери (специфични нуклеотидни последователности, известни предварително), вградени в носител (матрица). Изследването анализира множество хромозомни области и разкрива наличието на структурни пренареждания (аборти), дължащи се на недостиг или излишък на генетичен материал.

Методът не е предназначен за откриване на точкови мутации в гените, но има по-висока разделителна способност от традиционното кариотипиране. CMA може да открие субмикроскопични пренареждания, които играят важна роля в патогенезата на различни заболявания, включително вродени аномалии и нарушения в психичното развитие.

Смисълът на молекулярното кариотипиране

Основната цел на CMA е да открие малки допълнителни (микродупликация) или липсващи (микроделеция) фрагменти от генетична информация в сравнение със стандартна проба. Тези аномалии се наричат варианти на броя копия (copy number variants - CNV).

Префиксът "микро" Това означава, че технологията е предназначена за откриване на много фини промени в генома. Въпреки това CMA е подходяща и за откриване на големи хромозомни аномалии като различни анеуплоидии (синдром на Даун, Патау и др.).д.). Анализът обаче не може да открие промени в рамките на един ген.

В допълнение към микроделециите и микродупликациите анализът може да открие генетичната идентичност на големи части от хромозомите, което може да покаже

• Кръвна връзка между родителите на детето;
• Получаване на двете копия на хромозома само от един родител.

CMA може да открие и транслокации, но само ако те са небалансирани.

Микрочиповият хромозомен анализ не е метод за разшифроване на генотипа или метод за откриване на гени. Този тест сравнява само количеството генетичен материал в хромозомите на пациента с контролните хромозоми. След като се открие CNV, лабораторията определя кои гени са налични и интерпретира резултата въз основа на това. Вариантите на броя на копията играят важна роля в патогенезата на различни заболявания, но наличието им не винаги води до някакви нарушения.

Целта на проучването

Извършва се анализ на хромозомната микроматрица, за да се провери дали детето има CNVs, които могат да бъдат причината:

• аутизъм;
• Глобално забавяне на развитието;
• Умствена изостаналост;
• Различни вродени дефекти;
• припадъци;
• Необичайни физически характеристики (дисморфизми)
• вродени аномалии.

При прегледа се установява също наличието или липсата на хромозомни аномалии (синдром на Даун и др.) и други вродени аномалии.д.).

Има две основни причини за провеждане на теста CMA:

• Профилактика - проверка на генома на детето за микроделеции или микродупликации;
• Диагностични - за определяне на генетичните причини за различни аномалии, които могат да са свързани с CNV.

Понякога се проверява геномът на родителите, за да се изяснят резултатите.

Съгласно международния стандарт и насоките на няколко медицински дружества CMA е тест от първо ниво, предназначен за лица с вродени аномалии, аутизъм или нарушения в развитието с неустановен произход.

Многобройни прегледи на хромозомния микроматричен анализ потвърждават неговата важна диагностична стойност. Методът търси генетичната причина за проблема на детето, когато не са налице обичайните и много очевидни хромозомни аномалии (като синдром на Даун). Понякога CMA може да се използва за изключване на наличието на хромозомни аномалии при деца с проблеми в развитието. Тези резултати се считат за благоприятни, тъй като придобитите дефекти могат да бъдат коригирани, докато генетичните нарушения не могат.

Технология на метода

CMA позволява едновременното анализиране на голям брой различни ДНК фрагменти, всеки от които съответства на специфичен генетичен маркер, вграден в матрицата. Последното е купчина от теми, покрити с хиляди такива сонди.

За теста се използват два вида ДНК:

• на пациента;
• Стандартен (съответства на нормалния човешки геном).

Генетичният материал се нанася върху матрица, където се извършва хибридизационна реакция между сондите и съответстващите им фрагменти от пробата. Това означава, че последователностите от идентични хромозомни области се комбинират една с друга.

Специален апарат оценява поотделно степента на хибридизация на всяка сонда с контролната и с тестовата проба. Обикновено тя трябва да е една и съща. Ако някой от фрагментите на пациента съдържа излишък от генетичен материал, устройството ще даде зелен сигнал, а ако има недостиг, ще даде червен сигнал.

По този начин се оценяват всички области на генома, за които матрицата съдържа маркери. Сигналите от инструмента се улавят от скенер и се обработват от компютър.

Видове CMA

Съществуват 3 вида хромозомни микроматрични анализи:

• Насочен към;
• стандарт;
• разширен.

Основната им разлика е резолюция, която се регулира от броя на използваните ДНК маркери. Този параметър е известен още като плътност на матрицата. При целевия анализ той е най-ниският (350 000 маркера). Това е най-достъпният и най-евтиният вид тест и открива най-често срещаните микроделеции и микродупликации. Използва се за потвърждаване на известни CNV-специфични синдроми.

Стандартният CMA използва 750 000 маркера, които изследват всички клинично значими области на човешкия геном. С този тест се откриват не само често срещани CNV, но и хромозомни аномалии, които причиняват недиференцирани синдроми. Същата функция, но много по-информативна, се изпълнява чрез разширен хромозомен микроматричен анализ. Това е най-задълбоченото изследване на генома с помощта на матрица, съдържаща 2,67 милиона ДНК маркера.

Ефективността на CMA

CMA е съвременен и много ефективен начин за откриване на хромозомни аномалии. Преди това те се откриваха със стандартния цитогенетичен метод, който включваше визуално изследване на хромозомите на пациента. В сравнение с това разделителната способност на молекулярното кариотипиране е 1000 пъти по-висока и позволява откриването на най-малките промени, които не са могли да бъдат открити преди. Това е увеличило диагностичния добив с 10. Освен това CMA не изисква предварително култивиране на клетките и позволява едновременно да се анализират множество хромозомни участъци.

Полезността на молекулярното кариотипиране за отделния пациент зависи от:

• Ефективността на CMA зависи от избрания вид анализ (разширен, целеви или стандартен);
• правилна оценка на резултатите;
• оборудване и набор от ДНК чипове (маркери, вградени в матрицата), които дадена лаборатория използва.

Името на един от най-качествените центрове по медицинска генетика, където може да се извърши микроматричен анализ на хромозомите, е "Genomed". Отзивите за институцията я описват като медицинска организация на високо ниво с най-съвременна технология, която позволява широк спектър от различни генетични тестове, включително някои доста редки. За CMA в "Genomede" (г. 8, Подолское шосе, Москва) се използват комплекти за ДНК маркери на водеща компания за производство.