Стратегии секвенирования: как врачи выбирают метод


NGS – это не одна конкретная методика, а целый спектр стратегий секвенирования, которые различаются по объему анализируемой информации, показаниям и стоимости. В этом посте – короткий разбор стратегий высокопроизводительного секвенирования, которые применяются в медицинской генетике.

Генетические панели
⚫️Количество генов: от 2 до ~2000 генов
⚫️Когда применяется: клиническая картина позволяет заподозрить конкретную группу заболеваний (например, кардиомиопатии, эпилепсии, иммунодефицит и т.д.)
⚫️Особенности: высокая чувствительность, но ограниченность – в генах, не входящих в панель, варианты не найти
⚫️Цена: от ~30 000 руб (зависит от типа панели и количества входящих в нее генов)

Секвенирование клинического экзома (clinical exome sequencing, CES)
⚫️Количество генов: ~4000-5000 генов, связанных с заболеваниями согласно OMIM и другим базам фенотип-генотипических ассоциаций
⚫️Когда применяется: при подозрении на большой спектр заболеваний
⚫️Особенности: охватывает только клинически значимые гены, поэтому варианты в недавно описанных генах не найти
⚫️Цена: ~40 000 руб

Полноэкзомное секвенирование (whole-exome sequencing, WES)
⚫️Количество генов: ~20000 экзонов белок-кодирующих генов
⚫️Когда применяется: при подозрении на большой спектр заболеваний
⚫️Особенности: покрывает все известные и потенциально значимых гены (включает только ~1.5-3% от последовательности всего генома, однако с помощью обнаруживается до ~85% всех причин наследственных заболеваний!)
⚫️Цена: ~45 000 руб

Полногеномное секвенирование (whole-genome sequencing, WGS)
⚫️Количество генов: весь геном, это все гены, некодирующие последовательности, регуляторные регионы, митохондриальная ДНК
⚫️Когда применяется: при подозрении на большой спектр заболеваний и особенно сложных случаях, когда другие методы не дали результата, для поиска вариантов в некодирующих областях
⚫️Особенности: самый полный охват, возможность анализа структурных перестроек, регуляторных регионов, однако высокая стоимость
⚫️Цена: ~95 000 руб

Секвенирование митохондриальной ДНК
⚫️Количество генов: вся последовательность митохондриальной ДНК
⚫️Когда применяется: при подозрении на митохондриальные заболевания (например, мышечная слабость, офтальмоплегия, лактат-ацидоз и др.)
⚫️Особенности: специфичный метод для выявления митохондриальных патологий, но не выявляет варианты в ядерных генах, кодирующих митохондриальные белки
⚫️Цена: ~35 000 руб

Выбор метода зависит от специфичности симптомов и уровня генетической гетерогенности предполагаемого заболевания.
Специфичность — это степень, с которой симптомы указывают на конкретное заболевание. Например, повышение уровня хлорида натрия в секрете потовых желез — специфичный признак муковисцидоза. А вот судороги — симптом неспецифичный, поскольку может встречаться при множестве разных состояний.
Генетическая гетерогенность — это количество разных генов, мутации в которых могут вызывать одно и то же заболевание. Например, муковисцидоз связан только с одним геном. А вот детская фокальная эпилепсия может быть вызвана мутациями во множестве различных генов, поэтому это генетически гетерогенное заболевание.
В вопросе выбора оптимальной стратегии секвенирования очень важно тесное взаимодействие врача-генетика и лаборатории.

В прошлую субботу отмечался международный день здоровья печени

Мне кажется, что заподозрить болезнь печени не трудно: осмотр, печеночные ферменты в крови и визуализация (УЗИ/МРТ) выдадут информацию быстро.
⚠️ А вот лечение - задача трудная. И ключевой его этап - понимание конкретной причины.

За последние 40 лет медицина значительно продвинулась в понимании причин заболеваний печени, но до сих пор, увы, существует диагноз «гепатит неуточненной этиологии/причины» 🤷‍♂️.
По данным мировой литературы (и опыта Института педиатрии ПИМУ) примерно в половине случаев этот диагноз, на самом деле, скрывает генетические изменения (мутации).

Когда я занялся диссертацией по генетическими заболеваниями печени, мой научный руководитель, д.м.н. Алла Евгеньевна Лаврова, прислала мне очень интересную статью: в ряде зарубежных медицинских центров предложен подход, называемый геномно-гепатологические консилиумы (hepatology genome rounds). 

📎Прикрепляю ниже иллюстрирующую схему, она очень обширная. Основной смысл - необходим междисциплинарный подход, коллегиальное обсуждение информации о генотипе и фенотипе печени каждого пациента и принятия индивидуальных решений по их оптимальному ведению.

Сегодня и завтра рассказываю о генетических заболеваниях у детей
🔍 Фокус на программы бесплатной диагностики, современном лечении и важности врача-генетика для выявления причины.

☄️ А в это самое время компания Microsoft заявляет, что открыла бесплатный доступ к нейросети DxGPT для диагностики редких болезней. Любой человек может описать симптомы и получить несколько предположений - я пока совсем чуть-чуть успел опробовать, но результаты многообещающие!
На сайте написано, что один из разработчиков - Julián Isla, чей сын страдает синдромом Драве.

👀 Так что сегодня генетики нужны, а что будет завтра - никто не знает...

...подождите... или вы знаете, какой завтра день? 😁🎉

Теперь я знаю 2000+ людей, готовых потратить Минутку на Генетику 🥳

В честь такого события предлагаю предлагаю формат "вопрос-ответ" в комментариях к этому посту. Коллеги, не-коллеги, все желающие, спрашивайте всё, что пожелаете (заодно узнаю, какие темы интересны 😉)

PS если вопросов нет, то просто оцените необычную композицию этого фото 😁 ему ровно 1️⃣0️⃣ лет

"Минутка кина"
Вчера посмотрел фильм "Конклав" в связи с предстоящим через 4 дня одноименным событием и воспользовавшись выходными.
Наивно подумал, что такое кино отвлечет от мыслей о генетике - как бы не так, на 100-й минуте фильма речь снова зашла о медицинской генетике 🧬 она везде, понимаете 😁😃

Порекомендуйте, в каких ещё фильмах обсуждается генетика?

Я сразу подумал про🟢Гаттака🟢Пятый элемент🟢Аватар🟢Чудо🟢Патруль времени🟢Мой ангел-хранитель, про который я писал здесь. И многочисленные супергеройские франшизы

Что я забыл? 🤔

Сегодня чат завален поздравлениями с тем, что меня включили в список врачей сообщества Доказательной медицины (ну то есть обычной=нормальной 😄)

Но у меня сегодня и другой праздник - прошло ровно 2 года с появления в этом канале первого поста

За это время мы много раз обсуждали, что генетика имеет значение на любом этапе жизни:
➖ Во время планирования беременности (где я вижу параллели с вакцинацией). Сейчас охват таким скринингом, увы, недостаточный, идею часто пытаются демонизировать, но кое-где это уже включено в бесплатное тотальное обследование. А скоро так будет и в России🤞🏼
➖Во время беременности, где одна из главных целей обнаружение синдрома Дауна, но это далеко не все...
➖Сразу после рождения всем детям проводят тест на некоторые генетические заболевания. Хотя скоро будет и более полное исследование новорожденным, я уверен
➖Более старшим детям иногда требуется секвенирование экзома или другие генетические анализы, например, как в крайне редком случае девочки с миопатией Дюшенна
➖Для взрослых с заболеваниями тоже есть применение, например, онкогенетика (а здесь бесплатный тест на наследственный рак)
➖И, конечно, для взрослых, которые считают себя здоровыми есть "генетический паспорт", который призван рассказать САМОЕ ВАЖНОЕ И ИНТЕРЕСНОЕ спойлер: нет

📕А вообще генетика полезна не только в медицине, других сфер я иногда тоже касаюсь - криминальная (как она помогает сесть в тюрьму или наоборот избежать наказания) или про отцовство
💥Иногда обсуждаем здесь новости, например, про Дурова или скандал на Олимпиаде

🌆Иногда рассказываю о себе, про семейное увлечение родословной, про любовь к преподаванию, про фильмы и книги о генетике, про домашнего питомца, и про любовь к своему городу

🪐 И про свою диссертацию, которая сейчас на финишной прямой - готовьтесь к тому, что я буду писать про нее чаще 😄

🍷PS если вы захотите отпраздновать мой праздник с помощью алкогольных напитков, то помните, что их метаболизм тоже зависит от генов 🤷🏼‍♂️

🚩 Сегодня в Казани прошла педиатрическая конференция, на которой коснулись и генетических заболеваний, в частности печени
Их очень много разных; сверху прикрепляю слайд с данными из моей диссертации.

✏️Хочу подсветить 3 важных особенности генетических заболеваний на этих примерах:
1️⃣Большинство из этих заболеваний аутосомно-рецессивные, то есть они возникают только при повреждении обеих копий гена. Носители 1 мутации не имеют симптомов, хотя есть и исключения, например, курильщики с мутацией гена SERPINA1 или женщины-носительницы мутации гена ABCB4 могут столкнуться с холестазом во время беременности (а уже их дети в группе риска по развитию тяжелого семейного прогрессирующего внутрипеченочного холестаза, он обозначен красным на слайде)
2️⃣Мой научный руководитель, д.м.н. Алла Евгеньевна Лаврова рассказала про подводные камни дифференциальной диагностики разных типов (их как минимум 13) прогрессирующего внутрипеченочного холестаза. Это яркая иллюстрация генетической гетерогенности: ОДНА болезнь может обусловлена мутациями НЕСКОЛЬКИХ генов
3️⃣Д.м.н. Аэлита Асхатовна Камалова, профессор кафедры педиатрии Казанского ГМУ рассказала про серию клинических случаев, демонстрирующих другую особенность - клинический полиморфизм: мутации в ОДНОМ гене могут стать причиной развития НЕСКОЛЬКИХ заболеваний

Криминальная генетика 🕵‍♂
лёгкий контент 😁 на выходные по запросам читателей, как и обещал

📖 Впервые осудили человека на основании анализа ДНК в 1987 году. Он был признан виновным в убийстве двух малолетних девочек (в 1983 и 1986 годах). Первоначального подозреваемого путем сравнения его ДНК и образцов спермы из жертв удалось оправдать. Для поиска преступника полиция с участиеи генетика Алека Джеффриса собрала образцы ДНК 5000 мужчин... но ключевым стало признание одного из них в том, что он сдал кровь вместо Колина Питчфорка - настоящий насильник был пойман.

🦟 Но лично меня больше всего впечатлила история 2008 года: в Финляндии нашли угнанную ранее машину и при ее осмотре полицейские заметили ...комара, насытившегося кровью. Анализ ДНК крови из комара указал на преступника, уже известного полиции. Ведь и за рубежом, и в России некоторые категории граждан подлежат обязательной геномной регистрации

🤫 Сейчас, спустя почти 40 лет после первой ДНК-дактилоскопии, все одновременно и лучше, и хуже:
❗️Один преступник (13 убийств, 45 изнасилований) был неуловим 50 лет, пока кто-то из его дальних родственников не сделал генетический генеалогический тест (один из мега популярных). ФБР связались с родственником, объяснили ситуацию и при составлении семейного дерева значительно сузили круг подозреваемых. В итоге генетика выявила 72-летнего пенсионера - "убийцу из золотого штата"
❔А в 2023 году компания 23andMe, которая выполняет "генетическую паспортизацию", сообщила об утечке персональных (имена, адреса и генетических) данных половины своих клиентов - 7 миллионов человек.

🌐 Резюме: все под колпаком генетики. Ведём себя прилично (и наши родственники, и дети, и ещё не рождённые внуки 😉)

1️⃣ Не буду пока закрывать опрос выше, но тенденция уже очевидна - лидирует "сарафанное радио", в том числе с использованием интернета. Думаю, это логично, и признаюсь, что сам проголосовал только за первые 3 пункта (другие для меня не лишние, но не определяющие выбор).

2️⃣ Интересно, что второе место делят по сути бренд клиники или личный бренд врача.

3️⃣ И получается, коллеги, что за должностью и регалиями не надо гнаться, выдохнем 😮‍💨

*️⃣ Мое личное мнение про диссертации - это нужно не для пациента, а для самого себя, для пересиливания себя.
А в идеале может получится что-то полезное для других людей (это не Нобелевка, но хоть чуть-чуть).
▶️ Мы этого попытались достичь в моей работе, завтра расскажу, как именно 😀

Самое главное в лечении любого заболевания – понимание его причины

Кратко о нашем исследовании: 179 детям с неясной причиной хронического гепатита (исключались вирусные и аутоиммунные) выполнялись генетические тесты, которые выявили у 101 (56,4%) пациента генетическую причину. Генетические анализы - эффективный метод раннего выявления наследственных заболеваний печени, но все еще их стоимость и сроки выполнения ограничивают массовое применение. В мире существуют алгоритмы поиска причины только для взрослых (где мал вклад генетики в отличии от образа жизни) и в очень узкой группе детей - новорожденных с холестазом. В российских клинических рекомендациях пока такие алгоритмы отсутствуют, нет критериев назначения генетических анализов у детей с подозрением на наследственные заболевания печени.

❓Что сделали мы❓

Пошаговый алгоритм дифференциальной диагностики неясных гепатитов у детей (на фото):
Шаг 1️⃣ искать наиболее частые генетические заболевания печени (59,4%) - болезнь Вильсона, дефицит А1АТ и синдром Алажилля. Их можно заподозрить по характерным маркерам, а подтвердить относительно дешевыми и быстрыми методами (поиск частых мутаций/секвенирование 1 гена)
Шаг 2️⃣ поиск более редких (они редкие по отдельности, но их суммарная частота составляет почти половину) наследственных патологий печени. Мы разработали математическую модель – калькулятор риска, которым врачи могут воспользоваться бесплатно через ТГ-бот https://t.me/GenLivDisBot . Он состоит из 5 простых вопросов (скрининг) и призван помогать педиатрам и другим клиницистам определить показания к консультации генетика и расширенному генетическому исследованию. При значении риска ≥36,8% его чувствительность - 69,8%, а специфичность - 79,2%
Шаг 3️⃣ при отрицательных результатах генетических анализов и сохранении подозрений на наследственно обусловленное заболевание печени мы предлагаем проведение междисциплинарного консилиума с целью выбора дальнейшей тактики обследования ребенка

⚠️ Важно: все дети, у которых был установлен генетический диагноз, получили пользу от проведенного исследования (прогнозирование заболевания, скрининг сопутствующих патологий, назначение патогенетической или более эффективной симптоматической терапии, определение рисков повторения заболевания в семье)