Микроматричный хромосомный анализ (ХМА) — высокотехнологичный метод оценки кариотипа на предмет наличия определенных мутаций, связанных с увеличением количества ДНК-копий (дупликация), или с утратой части генетического материала (делеция). Такие аномалии часто становятся причиной наследственных заболеваний, поэтому ХМА является важным диагностическим инструментом современной медицины. Обычно эту технологию используют для проверки генотипа плода, а также новорожденных и детей.
Общая характеристика метода
Микроматричный хромосомный анализ иначе называют молекулярным кариотипированием. Метод основан на технологии ДНК-гибридизации с генетическими маркерами (заранее известными специфическими последовательностями нуклеотидов), встроенными в носитель (матрицу). Исследование позволяет проанализировать множество участков хромосом и выявить наличие структурных перестроек (аббераций), связанных с недостатком или избытком генетического материала.
Метод не предназначен для определения точечных мутаций в генах, однако обладает более высокой разрешающей способностью по сравнению с традиционным кариотипированием. При помощи ХМА можно выявить субмикроскопические перестройки, которые играют важную роль в патогенезе различных заболеваний, включая врожденные аномалии и нарушения умственного развития.
Смысл молекулярного кариотипирования
Основное предназначение ХМА — выявление небольших дополнительных (микродупликация) или отсутствующих (микроделеция) фрагментов генетической информации относительно стандартного образца. Такие отклонения называют вариантами количества копий (CNV).
Приставка "микро" означает, что данная технология направлена на обнаружение очень небольших изменений. Однако ХМА подходит и для выявления крупных хромосомных аномалий, таких как различные анеуплоидии (синдром Дауна, Патау и т.д.). Однако определить изменения внутри какого-то отдельного гена исследование не способно.
Кроме микроделеций и микродупликаций анализ позволяет выявить генетическую идентичность больших частей хромосом, что может свидетельствовать о:
- кровном родстве родителей ребенка;
- получении обоих копий хромосом только от одного родителя.
При помощи ХМА также можно обнаружить транслокации, но только если они не сбалансированы.
Микроматричный хромосомный анализ не является способом расшифровки генотипа или методом обнаружения каких-либо генов. Данное исследование направлено лишь на сравнение количества генетического материала в хромосомах пациента с контролем. Уже после обнаружения CNV лаборатория определяет, какие гены там содержались и, исходя из этого, интерпретирует результат. Варианты количества копий играют важную роль в патогенезе различных заболеваний, однако их присутствие не всегда приводит к каким-либо нарушениям.
Цель исследования
Хромосомный микроматричный анализ проводится для того, чтобы проверить, есть ли у ребенка CNV, которые могут быть причиной:
- аутизма;
- глобальной задержки развития;
- умственной отсталости;
- различных врожденных дефектов;
- судорог;
- необычных физических особенностей (дисморфизмов);
- врожденных аномалий.
Исследование также определяет присутствие или отсутствие числовых хромосомных аномалий (Синдром Дауна и т.д.).
Существует 2 основные причины проведения теста ХМА:
- профилактическая — проверка генома ребенка на наличие микроделеций или микродупликаций;
- диагностическая — осуществляется для установления генетических причин различных нарушений, которые могут быть связаны с CNV.
Иногда для уточнения результатов исследования проводят проверку генома родителей.
Согласно международному стандарту и рекомендациям нескольких медицинских сообществ, ХМА является тестом первого уровня, предназначенным для лиц, имеющих врожденные аномалии, аутизм или нарушения развития неясного происхождения.
Многочисленные отзывы о хромосомном микроматричном анализе подтверждают его важную диагностическую ценность. Метод позволяет найти генетические причины проблем у ребенка, когда распространенные и достаточно явные хромосомные нарушения (такие, как синдром Дауна) отсутствуют. Иногда ХМА, наоборот, помогает исключить наличие хромосомных нарушений у детей с проблемами в развитии. Подобные результаты считаются благоприятными, поскольку приобретенные дефекты поддаются корректировке, тогда как генетические нарушения исправить невозможно.
Технология метода
ХМА позволяет одновременно проанализировать большое количество различных фрагментов ДНК, каждому из которых соответствует конкретный генетический маркер, нанесенный на матрицу. Последняя представляет собой предметный стек, покрытый тысячами таких зондов.
Для теста используют 2 вида ДНК:
- пациента;
- стандартная (соответствует нормальному человеческому геному).
Генетический материал наносится на матрицу, где происходит реакция гибридизации между зондами и соответствующими им фрагментами образцов. То есть последовательности из идентичных участков хромосом объединяются друг с другом.
Специальный прибор отдельно оценивает степень гибридизации каждого зонда с контролем и с опытным образцом. В нормальном случае она должна быть одинакова. Если же какой-то фрагмент пациента содержит избыток генетического материала, прибор дает зеленый сигнал, а если недостаток — красный.
Таким образом оцениваются все участки генома, к которым матрица содержит маркеры. Сигналы прибора улавливаются сканером и обрабатываются компьютером.
Типы ХМА
Существует 3 разновидности хромосомного микроматричного анализа:
- таргетный;
- стандартный;
- расширенный.
Их основное отличие заключается в разрешающей способности, которая регулируется количеством используемых ДНК-маркеров. Данный параметр иначе называют плотностью матрицы. В таргетном анализе она самая низкая (350 тысяч маркеров). Это самый доступный и дешевый вид теста, который выявляет самые распространенные микроделеции и микродупликации. Он применяется для подтверждения известных специфических синдромов, связанных с CNV.
Для стандартного ХМА используют 750 тысяч маркеров, которые проверяют все клинически значимые участки человеческого генома. Этот тест позволяет обнаружить не только распространенные CNV, но и хромосомные нарушения, являющиеся причиной недифференцированных синдромов. Ту же функцию, но гораздо информативнее, выполняет расширенный хромосомный микроматричный анализ. Он представляет собой самое глубокое исследование генома при помощи матрицы, содержащей 2,67 миллионов ДНК-маркеров.
Эффективность ХМА
ХМА — современный и очень эффективный способ выявления хромосомных аномалий. Раньше для их обнаружения использовали стандартный цитогенетический метод, который заключался в визуальном осмотре хромосом пациента. В сравнении с этим разрешение молекулярного кариотипирования выше в 1000 раз и позволяет находить мельчайшие изменения, которые прежде выявить не удавалось. Это увеличило диагностический выход на 10. Кроме того, ХМА не требует предварительного культивирования клеток и позволяет проанализировать множество участков хромосом одновременно.
Полезность молекулярного кариотипирования для конкретного пациента зависит от:
- выбранного типа анализа (расширенный, таргетный или стандартный);
- правильной оценки результата;
- оборудования и набора ДНК-чипов (маркеров, встроенных в матрицу), которые использует конкретная лаборатория.
Наименование одного из наиболее качественных медико-генетических центров, где можно провести хромосомный микроматричный анализ, — "Геномед". Отзывы об этом учреждении описывают его как медицинскую организацию высокого уровня с современным технологическим оснащением, позволяющим проводить большой спектр различных генетических тестов, включая достаточно редкие. Для ХМА в "Геномеде" (г. Москва, Подольское шоссе, 8) применяются наборы ДНК-маркеров от ведущий компании-производителя.
