По высохшей капле крови
Полтора года назад петербургская компания Sequoia genetics (Группа компаний «Алкор Био») начала работать над созданием первой в мире клинически валидированной тест-системы для молекулярно-генетической диагностики тяжелых наследственных заболеваний у новорожденных и определения носительства мутаций у пар, планирующих беременность. К концу прошлого года проект был практически завершен. На него было затрачено около 17 млн руб. Финансирование почти полностью шло за счет частных инвестиций, от государства были получены налоговые льготы по линии биомедицинского кластера «Сколково», также 1 млн руб. выделил Фонд Бортника.
Обязательный скрининг
В России с 2006 г. стал обязательным скрининг новорожденных на пять наследственных генетических заболеваний: муковисцидоз, фенилкетонурия, галактоземия, андреногенитальный синдром и врожденный гипотиреоз. Сегодня в каждом регионе страны есть своя лаборатория, которая проводит эти исследования, и охват новорожденных составляет, по официальным данным, более 99%.
Поскольку заболевания наследственные, то логично было бы существенную роль отвести ДНК-диагностике. Но поиск генных мутаций с помощью так называемой полимеразно-цепной реакции (ПЦР) — метод достаточно дорогой и низкопроизводительный (все манипуляции выполняются практически вручную). Причем развитие каждого заболевания обуславливается далеко не одной мутацией.
В программе скрининга используются методы, основанные на определении уровня специфического биохимического маркера заболевания: у новорожденного берут кровь из пяточки и исследуют ее в медико-генетическом центре на автоматическом анализаторе. Такие методы исследования очень чувствительны и достаточно просты, но они, увы, не специфичны: показано, что маркер ассоциирован с развитием данного заболевания, но не подтверждает его наличия. Поэтому в результате первого этапа скрининга создается группа риска — «положительные» по первому анализу (частота — 1% от всех обследованных). Не позже, чем через четыре недели после рождения мама должна принести малыша на второй анализ — здесь повышенные уровни маркера выявляются уже у 20% детей из первой группы. К годовалому возрасту им сделают так называемую потовую пробу, и если теперь ответ будет положительным, ребенку поставят диагноз.
«Что мы имеем при такой системе скрининга? — задается вопросом научный руководитель компании Александр Павлов. — Средний срок постановки диагноза — год. Представьте, как это психологически тяжело родителям. У некоторых детей болезнь к этому моменту уже клинически проявляется. Значит, в этих случаях скрининг был просто бессмысленным. При этом есть еще большая группа «ложноположительных» (в год по России их около 20 тыс.), и всегда остается группа «ложноотрицательных», кто заболеет позже. И лишь 60—70% родителей приходят на второй этап скрининга».
360 мутаций — кто больше?
Вроде бы преимущество генетической диагностики налицо: благодаря быстрому определению мутаций дается конкретный и точный ответ. Но по сей день практически нет необходимых для этого тест-систем: геном человека до конца не изучен и почти каждый день в мире фиксируются новые варианты мутаций, вызывающие наследственные заболевания. В России вообще доподлинно неизвестно, какова частота тех или иных мутаций на разных территориях: информация, собранная на европейской части страны, существенно разнится с данными, полученными за Уралом. Таким образом, актуальность начинания Sequoia genetics едва ли может быть поставлена под сомнение.
«В 2012 г. у нас уже была подготовлена диагностическая тест-система для выявления мутаций, приводящих к развитию муковисцидоза. Был создан микрочип, который позволял одновременно тестировать человека на 25 распространенных мутаций, однако этой панели в некоторых случаях было недостаточно, — рассказывает Александр Павлов. — Учтя все это, я выступил с инициативой разработать технологию секвенирования генома следующего поколения с помощью установки Ion PGM (Life Technologies), которая в мире использовалась исключительно в научных целях, но потенциально имела все шансы стать перспективной платформой для создания диагностической тест-системы».
Используя эту технологию, можно не ограничивать себя списком определенных мутаций, а «читать» целые регионы генома человека. И если предварительно составить перечень клинически значимых генетических мутаций, то можно, просеквенировав заданные гены, эти мутации идентифицировать. За несколько часов можно прочесть миллионы букв в последовательности ДНК, и потом — с помощью биоинформатики — выяснить, какие из этих букв «стоят не там».
Проект был сконцентрирован на прикладной задаче неонатального скрининга. Взяты три заболевания из обязательного списка — муковисцидоз, фенилкетунурия и галактоземия. Новое диагностическое решение имеет высокую эффективность не только для гетерогенной российской популяции — оно является по-настоящему мультиэтническим. «Мы объединили мутации в базу данных и напротив каждой написали специфическую клиническую аннотацию, — объясняет Александр Павлов — Сегодня панель состоит из 350 с лишним мутаций — для трех заболеваний. Если в какой-то стране появится описание новой мутации, она тут же будет включена в нашу тест-систему — расширение панели занимает 10 минут».
Нажать на три кнопки
В марте прошлого года тест-систему начали испытывать в нескольких международных лабораториях. Также в процессе ее валидизации участвовали НИИ медицинской генетики в Томске и Медико-генетический научный центр РАМН.
Новая тест-система может проводить и второй этап неонатального скрининга. Малышей из группы риска совершенно не нужно будет повторно вызывать на обследование — для теста достаточно будет сухой капли крови из первой пробы, которую берут при рождении. Это особенно принципиально, например, для удаленных регионов нашей страны. Не менее важное преимущество — тест сразу выявит «ложноотрицательных» пациентов.
Пилотное клиническое испытание нового подхода к скринингу будет проходить в Сибирском ФО и Москве. Для его проведения нужны секвенатор и компьютер — достаточно будет нажать на три кнопки, чтобы получить результат.
Автор: Ольга Островская