Setiap orang memiliki ribuan mutasi genetik yang dalam kondisi tertentu dapat menyebabkan penyakit serius, termasuk kanker. Beberapa gen buruk diwarisi dari orang tua mereka, sementara yang lain muncul secara spontan pada tahap pembentukan embrio. Dan jika kerusakan gen hampir tidak mungkin diperbaiki, maka mencegah penularan mutasi ke anak-anak adalah hal yang nyata. RIA Novosti menceritakan bagaimana genetika medis membantu menciptakan generasi orang yang sehat.
“Dalam praktik saya, ada satu keluarga besar dari Samara yang menderita hereditary motor-sensory neuropathy (HMSN). Penyakit ini tidak menyenangkan, tapi tidak fatal. Gejala pertama muncul di masa kanak-kanak; pada usia enam puluh tahun, pasien sudah menggunakan kursi roda. Kami membutuhkan waktu sekitar lima belas tahun untuk mengidentifikasi gen yang menyebabkan penyakit. Penyebab molekuler penyakit tersebut diidentifikasi pada tahun 2015. Enam diagnosis pranatal dini telah dilakukan untuk berbagai cabang keluarga ini. Sayangnya, tidak semua orang memiliki prognosis yang baik. Dalam kasus ini, kehamilan dihentikan. Tapi alhasil, semua orang ini melahirkan bayi yang sehat. Bayangkan, lima generasi keluarga menderita HMSN, dan keturunannya tidak akan mengalami mutasi ini lagi,”kata Olga Shchagina, ahli genetika laboratorium.
Dia mengepalai laboratorium diagnostik genetik molekuler di Medical Genetic Research Center (MGSC). Di sinilah, di tengah kesucian genetika medis Rusia, genom orang Rusia diterjemahkan untuk menemukan bom waktu dalam DNA mereka. Laboratorium tersebut menempati dua lantai di Pusat Ilmiah Negara Moskow dan terdiri dari beberapa ruangan terisolasi. Sampel biologis yang diambil dari pasien (paling sering darah) akan melewati masing-masing sampel sebelum dokter mengetahui apa yang tersembunyi di dalam gen.
Awan DNA
Pertama, pekerja laboratorium mengisolasi DNA dari inti sel, menambahkan zat yang merusak membran sel ke dalam darah. DNA yang dihasilkan dimurnikan dari produk degradasi menggunakan isopropil dan etil alkohol.
"Tunggu, sekarang kamu akan melihat semuanya," Shchagina tersenyum, dengan lembut mengayunkan tabung reaksi kecil dengan larutan alkohol tak berwarna.
Dari gerakan berirama halus di tengah tabung reaksi, terbentuk awan putih kecil.
Video promosi:
“Ini DNA. Memang tidak berwarna, tapi begitulah kita bisa melihatnya sejenak,”jelasnya.
Upaya saya untuk memotret spiral tidak berhasil, awan menghilang secepat itu terbentuk. Sebuah tabung reaksi dengan cairan bening dan asam yang terkandung di dalamnya dikirim ke mesin pemisah, yang akan memisahkan molekul biologis dari alkohol.
Perubahan kimiawi spontan dalam struktur DNA menyebabkan mutasi / Depositphotos / rob3000.
Perbanyak dan baca
Beberapa menit kemudian, pekerja laboratorium mengeluarkan tabung dengan DNA yang dimurnikan dari mesin sentrifus dan membawanya ke ruangan lain, di mana molekul tersebut akan berlipat ganda, ditandai, dan dibawa ke keadaan di mana ia dapat dibaca dalam sekuenser - mesin penyandian genom.
“Jika kita ingin membaca sepotong kecil gen, maka kita lakukan pengurutan Sanger. Ngomong-ngomong, dengan cara inilah pada tahun 2003 urutan DNA manusia pertama kali diuraikan. Kami memecah gen menjadi fragmen kecil, menyebarkannya menggunakan reaksi berantai polimerase dan mendapatkan salinan dalam jumlah yang sangat besar untuk penelitian. Metode ini berfungsi jika kita memahami di mana mencarinya. Misalnya, diketahui bahwa fenilketonuria pada 95 persen kasus disebabkan oleh mutasi pada gen PAH. Jika Anda perlu membaca beberapa gen sekaligus atau bahkan genom lengkap, maka sekuensing generasi baru digunakan,”kata Shchagina.
Beberapa perangkat abu-abu kecil dengan layar built-in di ruangan yang luas di lantai pertama MGNT adalah sequencer generasi terbaru. Mereka dikelola oleh Olga Mironovich yang rapuh, seorang peneliti di laboratorium diagnostik DNA dari Pusat Ilmiah Negara Moskow.
“Kami mencampur reagen dengan sampel DNA yang sudah disiapkan, memasukkannya ke dalam sequencer, dan meletakkan chip khusus di sana. Reagen dan DNA ditransfer ke chip, dan semua ini difoto berkali-kali. Perangkat lunak mengubah gambar yang diambil menjadi data yang dapat dibaca dan diinterpretasikan. Mironovich dengan hati-hati menutup tutup perangkat dan memulai sequencer.
“DNA khusus ini akan diuraikan dalam dua puluh satu jam. Kemudian bioinformatika akan menginterpretasikan hasilnya,”tambahnya.
Belajar membaca, tetapi tidak selalu mengerti
“Analisis eksom, yaitu gen yang bertanggung jawab untuk pengkodean protein, membutuhkan waktu setidaknya tiga minggu. Ini terjadi jika semuanya berjalan dengan baik di semua tahap dan dari riwayat klinis kurang lebih jelas apa yang harus dicari. Di Rusia, dan di seluruh dunia, tidak banyak spesialis yang mampu memahami gen yang diterjemahkan,”jelas ahli genetika Oksana Ryzhkova, kepala Pusat Penggunaan Bersama dari Pusat Ilmiah Negara Moskow.
Ia dan karyawannya yang mendapatkan data dari sequencer setelah selesai bekerja.
“Lihat, di komputer saya ada hasil penguraian kode exome klinis pasien - 6300 gen, varian patogenik yang mengarah pada perkembangan penyakit keturunan. Ini adalah perubahan yang diidentifikasi dalam perbandingan dengan genom referensi (standar genom yang disusun oleh para ilmuwan sebagai contoh perwakilan umum dari kode genetik). Sebanyak 13.129 penggantian. Sangat sulit untuk mengetahui opsi mana yang menjadi penyebab penyakit. Oleh karena itu, kami menghubungkan ke database internasional, di mana kedua varian patogen gen dan penyakit terkait diletakkan, dan varian yang digambarkan sebagai jinak, tidak mengarah ke manifestasi klinis, dan kami membandingkan varian kami dengan mereka. Setelah tahap "filtrasi" oleh patogenisitas, frekuensi kejadian dan banyak lainnya, 15-30 perubahan tetap ada. Selanjutnya kami akan menganalisisnya sedetail mungkin,menggunakan database dan program tambahan untuk menentukan patogenisitas, membaca artikel, membandingkan gejala pasien dengan yang dijelaskan dalam literatur. Hanya setelah ini kami dapat menyimpulkan varian mana yang menyebabkan penyakit,”jelas Ryzhkova.
Bagaimana penyakit keturunan ditemukan
Jika tidak ada cukup data tentang dugaan gen pelakunya, ahli genetika meminta bantuan ilmuwan genetika. Sebuah tim peneliti dari Laboratory of Functional Genomics of the Moscow State Scientific Center, yang mensimulasikan berbagai varian mutasi pada organisme hidup, membuktikan atau menyangkal hipotesis mengenai gen yang bertanggung jawab atas penyakit tertentu.
Selama penelitian tersebut, para ilmuwan menemukan hubungan genetik baru.
“Setiap tahun kami mendeskripsikan sekitar selusin gen baru yang bertanggung jawab atas penyakit keturunan. Baru-baru ini, ditemukan bahwa mutasi pada gen KIAA1019 menyebabkan gangguan perkembangan janin yang tidak sesuai dengan kehidupan. Sepasang suami istri yang tiga kehamilannya diakhiri pada tahap awal datang ke MGNC. Kami mengurutkan DNA janin dan menemukan mutasi baru pada gen KIAA1019 yang belum dijelajahi sama sekali. Melalui eksperimen pada garis sel, mereka membuktikan bahwa mutasi yang ditemukan pada orang tua menyebabkan kerusakan total pada gen KIAA1019, yang menyebabkan banyak malformasi pada janin. Dan ketika mutasi diketahui, itu bisa dimanipulasi. Pada kehamilan berikutnya, dokter melakukan diagnosis pranatal dini, janin ternyata pembawa mutasi hanya pada satu gen. Ini berarti anak yang sehat sepenuhnya akan lahir dalam keluarga ini. Jika mutasi itu berasal dari kedua orang tuanyakehamilan akan dihentikan,”kata Mikhail Skoblov, kepala laboratorium genomik fungsional.
Skoblov yakin bahwa masa depan genetika medis terletak pada pencegahan penyakit genetik keturunan seperti itu. Para pasien sendiri menganut pandangan serupa. Menurut Irina Myasnikova, ketua All-Russian Society of Orphan Diseases, keluarga dengan masalah genetik harus dapat melakukan diagnostik pra-kehamilan dan prenatal gratis.
“Biaya diagnosa tersebut dan biaya terapi untuk pasien penyakit keturunan tidak ada bandingannya. Ini bermanfaat bagi semua orang: baik negara, karena tidak perlu menghabiskan sumber daya untuk terapi, dan keluarga, karena mereka akan memiliki anak yang sehat,”Myasnikova menyimpulkan.
Alfiya Enikeeva
