Инновационный генетический анализ успешно диагностировал 23 детей с нервно-мышечными заболеваниями

Нервно-мышечные заболевания затрагивают от восьми до шестнадцати миллионов детей по всему миру, что составляет всего 0,1–0,2 % мирового населения. Небольшой процент таких пациентов, а также разнообразие симптомов делают постановку диагноза сложной задачей. Именно поэтому многие семьи, столкнувшиеся с редкими заболеваниями, проходят годы ожидания, чтобы получить точный диагноз. Учитывая, что 80 % редких заболеваний имеют генетическое происхождение, ученые сосредотачивают свои усилия на изучении генов.

Так, команда исследователей из Института исследований Sant Joan de Déu (IRSJD) и CNAG провела инновационный генетический анализ, который помог диагностировать 23 ребенка с нервно-мышечными заболеваниями, завершив ожидание, длившееся более восьми лет в некоторых случаях.

Результаты исследования, в котором участвовали 58 педиатрических пациентов из госпиталя SJD Barcelona Children's Hospital, опубликованы в European Journal of Human Genetics. Все пациенты страдали нервно-мышечными заболеваниями, сопровождающимися мышечной слабостью и/или потерей мышечной массы, но у них не был установлен генетический диагноз, несмотря на проведение экзомного секвенирования. Этот метод анализирует участки ДНК, кодирующие белки, где часто встречаются мутации, вызывающие данные заболевания.

Повторный анализ данных пациентов без диагноза, практика, получившая распространение в области редких заболеваний, стал возможен благодаря прогрессу научных знаний и открытию новых генов. Такой подход увеличивает вероятность молекулярной диагностики до 15%, в то время как новый генетический анализ поднял этот показатель до 40%.

Как отмечает доктор Лесли Маталонга, автор исследования и руководитель отдела клинической геномики в CNAG: «Методы, которые мы использовали (полное геномное секвенирование и интеграция других подходов), являются ключевыми для диагностики сложных случаев. Однако их стоимость пока остается высокой, и в основном они применяются в рамках научных проектов. Мы работаем над автоматизацией этих процессов, чтобы интегрировать их в повседневную клиническую практику и ускорить диагностику».

Для семей наличие точного диагноза является важным шагом, открывающим возможность лечения, которое может улучшить качество жизни детей или замедлить прогрессирование болезни. Кроме того, это дает информацию о возможной передаче заболевания следующим поколениям.

Примером успешной диагностики является случай 10-летнего Марти из Террасы, которому диагностировали ультраредкое заболевание — дефицит белка GLDN, встречающийся лишь у четырех человек в мире. По словам его матери Пилар, «нам удалось дать название заболеванию, но поскольку оно ультраредкое, пока не существует лечения. Мы надеемся на продолжение исследований и поддержку команды специалистов».

Новый подход к генетическому анализу повышает диагностические возможности в педиатрии

За последние 14 лет количество генов, связанных с развитием нервно-мышечных заболеваний, удвоилось. Благодаря технологии секвенирования нового поколения (NGS) за последние годы удалось идентифицировать около 700 генов. Несмотря на этот значительный прогресс, более половины семей, затронутых нервно-мышечными заболеваниями, до сих пор не знают причины своей патологии. Инновационный подход, разработанный исследовательскими группами IRSJD и CNAG, направлен на помощь таким семьям. Новый метод генетического анализа объединяет преимущества различных омических технологий, что позволяет сочетать большое количество клинических и генетических данных, тем самым увеличивая вероятность постановки новых диагнозов у педиатрических пациентов.

Анализ начинается с тщательного фенотипирования пациента, которое проводит медицинская команда госпиталя SJD Barcelona Children's Hospital. «Эта работа включает стандартизированный сбор симптомов и результатов широкого спектра исследований, таких как магнитно-резонансная томография, нейрофизиологические и лабораторные данные», — объясняет доктор Даниэль Натера, детский невролог из подразделения нервно-мышечных заболеваний госпиталя SJD Barcelona Children's Hospital.

После детальной оценки симптомов пациента применяются две взаимодополняющие омические технологии для генетического анализа. Во-первых, проводится трио-секвенирование генома, которое предполагает получение полной последовательности ДНК (всех генов) пациента и его биологических родителей. Эта методика основана на технологии секвенирования нового поколения (NGS), которая позволяет выявлять генетические варианты и мутации. Во-вторых, для отдельных случаев используется секвенирование транскриптома (РНК; экспрессия генов), выполняемое на основе биопсии мышечной ткани пациента. Этот метод помогает определить отклонения в составе РНК-молекул (транскриптов) или их экспрессии.

По словам доктора Анны Эстеве, руководителя группы функциональной геномики в CNAG и автора исследования: «В CNAG мы секвенируем образцы РНК пациентов, используя самые современные геномные технологии. Затем мы проводим обработку и анализ данных, которые помогают изучать активные гены в мышечной ткани. Этот дополнительный метод позволяет выявлять аномальные или ошибочные паттерны в экспрессии генов и их структуре — ключевые подсказки, которые помогли нам обнаружить генетические мутации, ответственные за развитие этих нервно-мышечных заболеваний».

Генетическая платформа анализа — ключ к интерпретации результатов

Все полученные результаты обрабатываются с использованием платформы RD-Connect GPAP (Genome-Phenome Analysis Platform), разработанной CNAG в рамках различных европейских проектов (RD-Connect, EJPRD и ELIXIR) для диагностики редких заболеваний. Этот инструмент не только сравнивает информацию, полученную от пациентов, но также включает данные более чем 30 000 человек с редкими заболеваниями (пациентов и их родственников).

На этом этапе исследовательские группы IRSJD и CNAG интегрируют всю доступную информацию для ее интерпретации. Этот процесс включает объединение фенотипических, геномных и транскриптомных данных, которые играют ключевую роль в выявлении молекулярной причины. Например, отклонения в РНК могут указывать на конкретный ген или путь, а транскриптомные данные могут подтверждать предполагаемый эффект определенного генетического варианта, обнаруженного в геноме. В случае обнаружения вариантов с неопределенным значением в кандидатных генах, Программа трансляционной диагностики и терапии госпиталя SJD Barcelona Children's Hospital позволяет повысить уровень диагностики благодаря исследованиям функциональной, клеточной и молекулярной биологии.

По словам исследовательницы IRSJD Берты Эстевес, «наличие мультидисциплинарной команды стало ключом к достижению столь высокого уровня диагностики, так как мы смогли объединить знания клиники и генетики». По ее мнению, «знать клинику — это как узнать имя болезни, но важно знать генетическую причину, потому что это дает нам фамилию патологии».

Момент «Эврика!» наступил 23 раза, каждый раз, когда исследователи находили причину заболевания у ребенка, что позволило медицинской команде госпиталя SJD Barcelona Children's Hospital поставить генетический диагноз и индивидуально оценить потенциальные методы лечения.

Этот новый аналитический подход является частью проекта Solve-RD, финансируемого Европейской комиссией для стимулирования исследований в области редких заболеваний. Основной целью проекта было диагностировать пациентов, которые ранее оставались без диагноза, — наиболее сложные случаи, причина которых еще не была выявлена. Для этого проект поддерживает сотрудничество между ведущими госпиталями Европы, такими как SJD Barcelona Children's Hospital и его Исследовательский институт, а также передовыми геномными учреждениями, например, CNAG.

RD-Connect GPAP сыграла ключевую роль в Solve-RD, поскольку использовалась для сбора и обработки всех фенотипических и геномных данных проекта. Зарегистрированные пользователи системы могут анализировать и интерпретировать интегрированные геномно-феномные наборы данных через удобный интерфейс, что способствует совместным исследованиям для диагностики редких заболеваний.

Госпиталь SJD Barcelona Children's Hospital является национальным ориентиром в области диагностики и лечения редких заболеваний, 80 % из которых диагностируются в детском возрасте. На данный момент он продвигает сеть Únicas, состоящую из 30 испанских госпиталей, с целью улучшения ухода за такими пациентами. Благотворительная поддержка сыграла ключевую роль в том, чтобы госпиталь SJD Barcelona Children's Hospital мог продвигаться в изучении, диагностике и лечении редких патологий. В этом отношении особенно значима поддержка фонда "la Caixa" и Фонда Privada Daniel Bravo Andreu.