Существующие методы исследования позволяют определить пол ребёнка и некоторые черты, унаследованные им от отца. Теперь же группа профессора Ло (на снимке) «вытащила» почти полный геном (фото CUHK).
Способ прочтения ДНК неродившегося младенца без риска для здоровья матери и малыша нашли японские и американские учёные. Генетикам, выявляющим наследственные заболевания, пришлось провести массу сложнейших вычислений, и пока анализ стоит больших денег. Однако начало положено, а значит, вскоре исследование может стать доступным.
Биологи знали, что часть генома ребёнка циркулирует в плазме крови беременной женщины. Но считалось, что извлечь удастся порядка 20% ДНК. Дэннис Ло (Dennis Lo) и его коллеги из Китайского университета в Гонконге (CUHK) и калифорнийской компании Sequenom заполучили все 94% и уверяют, что это не предел.
На сегодняшний день при подозрении на наличие у малыша наследственных болезней доктора исследуют его генетическую информацию, беря пробы из лона матери. Такая операция может привести к нарушению нормального течения беременности, выкидышу. Однако во многих случаях лучше рискнуть, но получить данные вовремя.
Если нет предрасположенности и плод развивается нормально, на генетические заболевания детей проверяют сразу после родов (фото с сайта marymeetsdolly.com).
К примеру, существует вероятность, что будущая мамочка передала ребёнку генетическое заболевание. Чтобы понять, унаследует ли плод кистозный фиброз,серповидно-клеточную анемию, синдром Дауна, необходимо исследовать его ДНК. Для этого проводятся инвазивные процедуры: амниоцентез (amniocentesis), проба ворсинчатого хориона (chorionic villus sampling) и другие.
Команда из CUHK и Sequenom занялась развитием неинвазивной технологии. Для этого учёные изучили ДНК пары и будущего ребёнка. У взрослых были взяты образцы крови, у 12-недельного плода кусочек плаценты.
Мужчина и женщина обладали двумя копиями гена, участвующего в процессе синтеза гемоглобина. При этом одна из копий была с мутацией, приводящей к развитию β-талассемии (β-thalassaemia). Соответственно, ребёнок потенциально может заполучить наследственное заболевание.
Если у матери две разные версии гена (два аллеля – показаны на рисунке), традиционные генетические тесты не смогут определить, какую из них мать передала младенцу – оба присутствуют в крови (иллюстрация CancerWatch).
Вероятность того, что эмбрион унаследует две мутировавшие копии гена от матери и отца – 25%, одну здоровую, одну изменённую – 50%, обе нормальные – 25%.
Исследователи прочитали более десятка миллиардов последовательностей пар оснований ДНК, найденных в крови беременной женщины. В статье, вышедшей в журнале Science Translational Medicine, учёные пишут, что сравнили эту информацию с геномами отца и матери «в 900 тысячах точек».
Сразу выяснилось, что «поломанный» аллель мужчины в крови присутствует. То есть младенец унаследовал нездоровую копию гена. Чтобы узнать, произошло ли то же самое с мутацией матери, учёные придумали способ подсчёта здоровых и неправильных аллелей в образце крови.
Пока объединённая команда исследователей (здесь показана китайская часть) смогла собрать лишь 94% ДНК будущего малыша. Чтобы получить полный геном, необходимо пройти не «900 тысяч точек», а полные геномы родителей.
Профессор Ло сравнивает процесс со «сбором пазла, состоящего из миллиона элементов, когда в общей куче у тебя 90% кусочков принадлежат другой картинке» (фото CUHK).
Профессор Ло сравнивает процесс со «сбором пазла, состоящего из миллиона элементов, когда в общей куче у тебя 90% кусочков принадлежат другой картинке» (фото CUHK).
Равное их количество означало бы, что и вторая копия гена, доставшаяся плоду, несёт мутацию (в этом случае ребёнок появится на свет с β-талассемией). Но генетики обнаружили, что здоровых копий в плазме крови женщины больше, а это указывало, что от матери ребёнок получил правильный аллель. Анализ ДНК, взятой у младенца, показал, что исследователи сделали верный вывод.
Учёные обнаружили, что фрагменты ДНК младенца чуть короче материнских. В будущем это может упростить и ускорить построение карты генома (фото с сайта biologyreference.com).
«Мы пока очень далеки от коммерциализации нашей разработки», — говорит один из её авторов доктор Чарльз Кантор (Charles Cantor). Вспомнить хотя бы тот факт, что нынешнее секвенирование заняло полгода. Если сравнить со средней длительностью беременности, срок немалый.
Однако, учитывая быстрое развитие и удешевление технологии расшифровки геномов, можно ожидать, что спустя некоторое время методика выйдет на рынок в виде готового универсального продукта. И его цена будет минимум раз в сто меньше нынешних затрат, составляющих $200 тысяч.
Работу наверняка подстегнёт конкуренция: даже в столь узкой и высокотехнологичной нише у Ло со товарищи есть соперники. Недавно препринт статьи на ту же тему опубликовали в Nature Precedings учёные из Стэнфорда. Близкими исследованиями занимается профессор Артур Боде (Arthur Beaudet) и его коллеги из медицинского колледжа Бэйлор.
Кантор полагает, что к моменту выхода методики в массовое использование (на это, как обычно, отводят «лет пять») подоспеет и понимание предоставляемой информации (фото Sequenom).
Тем временем у некоторых учёных всё ещё остаются сомнения в необходимости проведения столь сложного исследования. Геном эмбриона не менее разнообразен, чем ДНК взрослого человека. А так как пока о полном понимании всех её составляющих речи не идёт, вполне может сложиться курьёзная ситуация: геном окажется на руках медиков, но они не будут знать, что делать с этой прорвой информации о будущем ребёнке.
Тут отчего-то вспоминаются антиутопические прогнозы футурологов. Уже сейчас информация о поле и недугах младенца иногда приводит к отказу родителей от ребёнка. Если этический подход к вопросу не изменится, а учёные научатся описывать все важнейшие особенности неродившихся детей, может получиться Спарта в современном исполнении.
