Диагноз по «обломкам» ДНК

На самом деле, некоторые методики, основанные на обнаружении циркулирующей ДНК, уже используются в медицине. Например, тест на синдром Дауна у плода: анализируется эмбриональная ДНК, которая в небольшом количестве проникает в кровь беременной женщины. Онкологи исследуют циркулирующую ДНК раковых клеток – несущую определенные мутации – это помогает отслеживать эффективность лечения; работают над тестами на ранние признаки болезни.

Но как определить, какому органу или ткани принадлежат фрагменты плавающей в крови нуклеиновой кислоты? Где болезнь прячется? Одно из решений – идентификация по особенностям метилирования ДНК, которые свои у каждого типа клеток. Это не удивительно, так как метилирование – присоединение метильных групп к цитозинам в регуляторной области гена – делает ген неактивным, это – один из механизмов, обеспечивающих «индивидуальность» клеток.

Первые результаты получили исследователи из Китая. Например, в крови больных раком печени они обнаружили возрастание количества фрагментов ДНК с особенностями метилирования клеток печени. Но использованный метод опирался на полногеномный анализ метилирования стоимостью свыше $ 1000 за образец.

Израильские ученые недавно представили более простой и дешевый подход. Они взяли уже известные паттерны метилирования различных тканей и выбрали участки, которые можно использовать как уникальные «отпечатки пальцев». Таким способом удалось детектировать внеклеточную ДНК β-клеток (клетки поджелудочной железы, производящие инсулин) у людей с инсулин-зависимым сахарным диабетом. Возможно, со временем методика будет применяться для выявления диабета на ранней стадии, когда уровень глюкозы в крови еще в норме.

ДНК β-клеток была найдена и в крови людей, которые недавно перенесли трансплантацию: такой результат говорит об отторжении пересаженной ткани. Признаки гибели клеток поджелудочной железы обнаружили в крови больных раком этого органа (примерно у половины обследованных), и даже смогли отличить рак от панкреатита – воспаления поджелудочной железы. ДНК клеток мозга нашли в крови людей, перенесших травму головы, а в крови 14 из 19 больных рассеянным склерозом обнаружили ДНК олигодендроцитов, клеток мозга того типа, которые разрушаются при этой болезни.

Анализ паттернов метилирования – не единственный способ узнать тканевую принадлежность циркулирующих ДНК. Американские ученые описали метод, который опирается на тканеспецифичные различия упаковки ДНК в нуклеосомы – комплекс молекулы ДНК со специальными белками. Исследователям удалось использовать особенности нуклеосом как «отпечатки пальцев» для циркулирующих ДНК у трех из пяти раковых больных.

Оба подхода дальше планируется тестировать на больших выборках. Ряд ученых относится к разработкам скептически: cмогут ли они выдержать конкуренцию с анализами, основанными на определении в крови негенетических молекул – гормонов, метаболитов? К тому же на ранних стадиях болезни, в том числе, рака, как раз, когда польза от диагностики была бы максимальной, в крови может быть недостаточное для анализа количество ДНК, свидетельствующей о болезни. Однако когда-то и к тесту на синдром Дауна относились скептически, но теперь его успешно проходят тысячи женщин.

Фото: https://commons.wikimedia.org

Подготовила Мария Перепечаева