Примерно 10 миллионов точек генетической вариации разбросаны по молекуле ДНК, и эти вариации делают нас такими, какие мы есть как личности. Но в некоторых случаях эти варианты способствуют развитию болезней, и для ученых является серьезной проблемой различать безвредные варианты и потенциально опасные для нашего здоровья.
Теперь исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи разработал новую технику для дешевого и быстрого создания бесчисленных наборов фрагментов ДНК, которые подробно описывают все возможные генетические варианты на определенном участке ДНК. Изучая такие фрагменты ДНК, ученым легче отличать генетические варианты, связанные с болезнью, от безвредных.
Результаты, опубликованные в октябре. 3 в Nature Methods, позволяют исследователям создавать наборы вариантов ДНК за один день за несколько сотен долларов. Текущие методы занимают до недели и стоят десятки тысяч долларов.
"Как детский невролог, который проводит множество генетических исследований детей с нарушениями развития, я часто сканирую весь геном пациента на предмет генетических вариантов," сказала Кристина Гурнетт, доктор медицинских наук, старший автор исследования и доцент кафедры неврологии и педиатрии. "Иногда я нахожу известный вариант, который вызывает конкретное заболевание, но чаще я нахожу генетические варианты, которых никто никогда раньше не видел, и эти результаты очень трудно интерпретировать."
В прошлом ученые тестировали влияние генетических вариантов один за другим, что было трудоемким процессом. В единственной точке последовательности ДНК они заменили правильную букву ДНК – A, T, C или G – на одну из трех других вариантов. Затем они перевели эту последовательность ДНК в белок и оценили, отличается ли поведение мутированного белка от исходного.
Совсем недавно исследователи начали создавать наборы из сотен вариантов, в которых каждая буква в определенной последовательности ДНК изменена, а затем тестировать набор сразу. Однако такие исследования были ограничены из-за высокой стоимости создания таких наборов.
Постдокторант Габриэль Халлер, доктор философии, который работал в лаборатории Гурнетта, понял, что он может использовать обычные лабораторные методы и инструменты для создания наборов вариантов ДНК без дорогостоящего оборудования и реагентов, которые повышали цену.
Галлер скопировал последовательность ДНК, используя четыре стандартных буквы ДНК и нестандартную букву, известную как инозин. Каждая копия последовательности была идентична, за исключением одного инозина, который располагался в случайном месте и служил заполнителем. Затем он заменил инозин одной из стандартных букв ДНК, создав единственную мутацию в каждой копии последовательности.
Gurnett и его коллеги применяют этот метод к генам, связанным с аневризмами аорты, ослаблением и раздуванием стенки аорты, которое может быть фатальным. В долгосрочной перспективе Гурнетт планирует создать каталог, в котором будут перечислены эффекты всех возможных вариантов. Скорость и дешевизна новой техники делают возможным создание такого каталога.
"Затем, когда врачи находят вариант, который никогда раньше не наблюдался в одном из этих генов, связанных с аневризмой аорты, они могут просмотреть этот каталог и сказать: «Да, эта мутация оказывает негативное влияние на этот белок, поэтому, вероятно, вредна»," Gurnett сказал. "Это поможет им решить, что сказать пациенту. Это было бы частью большой головоломки для интерпретации генетических мутаций."