211service.com
Komórki płodowe oferują obietnicę w badaniach prenatalnych
Obraz mikroskopowy wykonany za pomocą urządzenia służącego do izolacji pojedynczych komórek.
W roku, w którym Led Zeppelin wydał swój pierwszy album, w 1969, lekarze w Kalifornii odkryli, że czasami mogą wykryć chromosomy Y w niektórych komórkach pobranych z krwi kobiety w ciąży. Oznaczało to, że komórki pochodziły od dziecka, zakładając, że był to chłopiec.
Obecność komórek płodowych krążących we krwi matki natychmiast sugerowała, że ich wychwytywanie i analizowanie może być sposobem na przetestowanie płodów pod kątem nieprawidłowości genetycznych. Ale wyścig w tym kierunku zamienił się w 50-letnią próbę i większość naukowców zaangażowanych w ten wysiłek porzuciła go. Jak się okazuje, komórki płodowe we krwi kobiety w ciąży są dość rzadkie. Uncja krwi może mieć ich 10, a czasami wcale i trudno je znaleźć.
Jednym, który się nie poddał, jest Art Beaudet, powszechnie uznany lekarz-badacz i profesor na Wydziale Genetyki Molekularnej i Człowieka w Baylor College of Medicine, który twierdzi, że jego laboratorium ma teraz wstępne dowody na to, że takie badanie krwi jest możliwe. Sceptycyzm, że ktokolwiek kiedykolwiek to zadziała, jest ogromny, przyznaje Beaudet, który szacuje, że kilkanaście firm biotechnologicznych założonych w celu opracowania diagnostyki prenatalnej opartej na komórkach płodowych przyznało się do porażki i zamknęło drzwi. To była długa, ciężka praca.
Powodem, dla którego taki test może zmienić medycynę prenatalną, jest to, że jedna komórka płodowa zazwyczaj zawiera idealną kopię genomu płodowego. Jeśli naukowcy są w stanie wiarygodnie i wielokrotnie wychwytywać takie komórki we krwi matki, oznaczałoby to bezprecedensową skarbnicę danych – i sposób na identyfikację płodów z poważnymi problemami genetycznymi przed urodzeniem. W końcu, gdyby taki test został powszechnie przyjęty, można by ujawnić informacje o każdej literze DNA w każdym przyszłym dziecku.
Obecnie wiele kobiet decyduje się na inny rodzaj badania krwi, które skanuje DNA płodu unoszące się w krwiobiegu matki. Te testy NIPT (do nieinwazyjnych badań prenatalnych) są komercyjnym dobrodziejstwem, ponieważ są łatwym i niedrogim sposobem badania przesiewowego w kierunku zespołu Downa, który jest powodowany przez dodatkowy chromosom. Ale Beaudet sądzi, że nieświadomie podnieśli liczbę niewykrytych nieprawidłowości genetycznych, ponieważ chociaż nie dostrzegają mniejszych problemów genetycznych, zmniejszyli liczbę kobiet, które szukają tradycyjnej amniopunkcji – złotego standardu badań prenatalnych, które obejmują wprowadzenie długiej igły do brzucha kobiety w ciąży w celu pobrania komórek do analizy.
Beaudet mówi, że motywował go ciągły przepływ rodzin rodzących niemowlęta z bardzo poważnymi niepełnosprawnościami. Test rozpocznie się od identyfikacji delecji i duplikacji w obrębie chromosomu (tj. brakujących lub dodatkowych części), w tym tych sklasyfikowanych jako de novo, co oznacza, że są nowe dla płodu, a nie dziedziczone po rodzicu. Podobnie jak w przypadku NIPT, testy komórkowe mogłyby również wykryć większe błędy chromosomalne, takie jak trisomie lub dodatkowe kopie chromosomu.
Po ustaleniu tego procesu Beaudet przejdzie do znajdowania mniejszych mutacji de novo, które pojawiają się w około 500 genach i dotykają nawet jednej na 200 ciąż. Podsumowując, błędy te występują pięć razy częściej niż zespół Downa, mówi. Są odpowiedzialni za szereg rzadkich schorzeń, w tym niektóre przypadki autyzmu i zespołu Pradera-Williego, które powodują niepełnosprawność intelektualną i niekontrolowany głód, które mogą prowadzić do otyłości.
Beaudet współpracował z dwiema firmami, Arcedi Biotech i RareCyte, które mają technologię wykrywania i wybierania jednej komórki z milionów w próbce krwi. RareCyte, z siedzibą w Seattle, używa skanera wielkości dużej kuchenki mikrofalowej do oglądania próbek krwi kobiet w ciąży i wykrywania trofoblastów lub komórek łożyska, które mają wspólne DNA płodu. Do odessania danej komórki używa się mikroskopijnej słomki. Naukowiec z Baylor twierdzi, że jego dane pokazują, że możliwe jest analizowanie DNA z pojedynczych komórek w sposób naśladujący wyniki innych testów, ale przyznaje, że technologia nie jest jeszcze zautomatyzowana ani wystarczająco spójna, aby była oferowana rutynowo. W ciągu ostatnich dwóch lat zrobiliśmy fenomenalny postęp, mówi. Ale z czasem musimy udowodnić, że będziemy inni.
Diana Bianchi, genetyk i neonatolog z Tufts Medical Center, która przez lata pracowała nad badaniem komórek płodowych, uważa, że zadanie jest zbyt trudne. Co więcej, sposób, w jaki DNA jest odczytywane z jednej komórki – najpierw trzeba je wielokrotnie kopiować – może wprowadzać błędy. Brzmi bardzo uwodzicielsko, tak jak stary chłopak mówi: „Czy możemy się znowu spotkać?”, mówi Bianchi. Ale nie sądzę, żeby w związku coś się naprawdę zmieniło. Mam wrażenie, że potrzebujemy fundamentalnego skoku w technologii lub biologii, aby skłonić do krążenia więcej komórek płodowych.
Zamiast tego Bianchi stawia na dalszy rozwój istniejących prenatalnych badań krwi. Te testy, które są już szeroko oferowane i dobrze się sprawdzają, szukają fragmentów wolnego od komórek lub luźnego DNA, które unosi się we krwi ciężarnej kobiety. Podczas gdy ponad 90 procent DNA należy do matki, 5 do 10 procent pochodzi z łożyska lub płodu i można je zmierzyć za pomocą maszyn do szybkiego sekwencjonowania. Takie testy mogą wykryć duże problemy, takie jak dodatkowy chromosom, ale ze względu na sposób, w jaki miesza się DNA matki i dziecka, nie mogą jeszcze niezawodnie wykryć mniejszych błędów, które nadal są poważne.
Sztuka nie jest głupia, mówi Ronald Wapner, genetyk kliniczny i specjalista w dziedzinie medycyny matczyno-płodowej z Columbia University Medical Center, który wiele lat temu przeprowadził podobne poszukiwania komórek płodowych. Był na krucjacie, aby znaleźć komórki płodowe. Pracuje nad tym od dawna. Dlaczego do cholery idziesz na tę krucjatę? Bo to by wszystko zmieniło.
W końcu komórki mogą być sposobem na rutynowe uzyskiwanie pełnej sekwencji genów, umożliwiając wykrycie nawet pojedynczych zmian w literach DNA. Dzięki komórce, mówi Wapner, można zsekwencjonować płód i znaleźć mutacje punktowe [te obejmujące pojedynczą zasadę nukleotydową], czego praktycznie nie można teraz zrobić”.
Beaudet ma nadzieję, że Baylor może zwiększyć skalę do wykonywania 10 testów tygodniowo na podstawie badań w ciągu najbliższych kilku miesięcy. Następnym krokiem byłoby wprowadzenie testu na rynek, prawdopodobnie za około 3000 USD, chociaż cena musiałaby spaść poniżej 1000 USD, aby był konkurencyjny w stosunku do testów DNA bez komórek. Na razie zalecane byłoby potwierdzenie wyników za pomocą testów inwazyjnych.
Beaudet uważa również, że przechwytywanie komórek może być sposobem na sekwencjonowanie całego genomu płodu, co, jak twierdzi, spróbuje zrobić. Ale pomysł, że rodzice mogliby wiedzieć z wyprzedzeniem o całym składzie genetycznym ich dziecka – o każdym zagrożeniu dla zdrowia lub kolorze jego włosów – pozostaje kontrowersyjny. Będzie debata na temat tego, czy jest to sprawiedliwe dla płodu, mówi Beaudet. Mówi, że Baylor zamiast tego koncentruje się na wykrywaniu wyniszczających problemów zdrowotnych: ważne jest, aby znaleźć bardzo poważne mutacje, które powodują bardzo poważne niepełnosprawności. Na tym się skupiamy.