W ostatnich latach medycyna coraz lepiej radzi sobie ze zwalczaniem chorób. Powstają innowacyjne możliwości zapobiegania chorobom takie jak szczepienia wykorzystujące technologię mRNA, a także, nowe, skuteczniejsze metody leczenia np. z wykorzystaniem terapii genowej. Jednak, mimo tak intensywnego rozwoju, wyzwaniem nadal pozostaje diagnostyka i leczenie chorób nowotworowych.

Każdy nowotwór jest inny i schematyczne leczenie w ten sam sposób każdego przypadku nie jest skuteczne. Dlatego tak ważna jest dokładna diagnostyka i dobrze dobrane, precyzyjnie skierowane leczenie, do którego dąży rozwijająca się medycyna personalizowana.

Co geny mówią o nowotworach?

W każdej komórce naszego ciała znajdują się prawie dwa metry ściśle upakowanego DNA, kodującego m.in. nasze geny. Człowiek posiada 22 tysiące genów. Obecnie potrafimy odczytać sekwencję i zidentyfikować funkcję niemal każdego z nich.

W genach zakodowana jest informacja o tym, w jaki sposób funkcjonuje organizm. Każdy gen ma swoją określoną funkcję – jedne odpowiadają za kształt nosa, inne kodują enzymy wpływające na tolerancje pokarmowe, a jeszcze inne odpowiadają za regulację prawidłowej pracy komórek i hamowanie procesu nowotworowego.

Podstawą codziennego funkcjonowania organizmu, są podziały naszych komórek. Gdy jedne z nich starzeją się i przestają spełniać swoje funkcje, zastępowane są przez nowe, powstałe właśnie poprzez podziały komórkowe. Zdarza się, że podczas takich podziałów komórka „myli się” i w nowo powstałych komórkach organizmu sekwencja DNA pojedynczego genu ulega zmianie. W nowej komórce w wyniku błędu (mutacji) powstaje zmiana fachowo nazywana „wariantem genetycznym”. Większość tak powstających wariantów zupełnie nie wpływa na prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Inne zmiany, określane jako „warianty patogenne”, mogą być bardzo groźne. Jeśli szkodliwe zmiany w sekwencji DNA pojawią się w genach nadzorujących prawidłowe dzielenie się i funkcjonowanie komórek, zaburzając jednocześnie ich funkcję, mogą spowodować rozwój nowotworu.

W ostatnich latach coraz większą uwagę przykłada się do tego, aby najpierw poznać podłoże genetyczne, które doprowadziło do rozwoju nowotworu, aby następnie móc skutecznie go leczyć. Z pomocą w identyfikacji wariantów genetycznych związanych z rozwojem nowotworów przychodzi genetyka, a wraz z nią badania genetyczne.

Czy wszystkie testy genetyczne badają tyle samo DNA?

Rozwój genetyki doprowadził do stworzenia wielu rodzajów testów genetycznych, wykorzystujących różne, mniej lub bardziej zaawansowane technologie. Większość z dostępnych na rynku testów pozwala na analizę od kilku do kilkuset genów, co stanowi maksymalnie około 0,1% całego materiału genetycznego (DNA) zawartego w komórkach. Testy genetyczne badające od kilku do kilkuset genów stosowane są w diagnostyce onkologicznej. 

Postępujący rozwój metod sekwencjonowania – czyli odczytywania kolejności zasad azotowych w nici DNA – doprowadził w ostatnich latach do stworzenia nowej metody diagnostycznej – diagnostyki całogenomowej (nazywanej także badaniem lub profilowaniem całogenomowym). Diagnostyka całogenomowa opiera się na technologii nazywanej sekwencjonowaniem całego genomu (ang. Whole Genome Sequencing – WGS) i w odróżnieniu od innych testów genetycznych bada niemal 100% DNA. Swoim zakresem diagnostyka całogenomowa obejmuje więc wszystkie 22 tysiące genów oraz długie sekwencje DNA pomiędzy genami, które również niosą wiele istotnych informacji, a stanowią większość naszego materiału genetycznego. Mimo swojego potencjału diagnostycznego, metoda ta nadal  nie jest wykonywana standardowo u pacjentów ze względu na ogromną ilość danych niezbędnych do przeanalizowania oraz skomplikowaną interpretację otrzymanych wyników. W Polsce możliwe jest wykonanie diagnostyki całogenomowej prywatnie.

Dlaczego warto wykonać diagnostykę całogenomową?

Dopiero diagnostyka całogenomowa pozwala na zbadanie 100% sekwencji DNA. Ma to niebagatelne znaczenie, gdyż jedynie całościowe spojrzenia na DNA, zarówno na to kodujące białka jak i inne sekwencje DNA pozwala odkryć m.in. różne powiązania między genami, które nie mogą zostać wykryte mniej zaawansowanymi metodami. Diagnostyka całogenomowa pozwala także na określenie wielu punktów uchwytu dla leków w terapii onkologicznej. Tym samym chory może otrzymać sugestię leczenia spersonalizowanego, co przekłada się na bardziej skuteczne leczenie choroby. 

Diagnostyka całogenomowa krok po kroku

Izolacja i odczytywanie DNA

Diagnostyka całogenomowa rozpoczyna się od izolacji materiału genetycznego, czyli DNA pacjenta, z dwóch próbek materiału biologicznego. Jedną z nich stanowi próbka krwi, natomiast drugą jest fragment nowotworu pobrany w trakcie operacji lub biopsji gruboigłowej.

W laboratorium z obu próbek izolowany jest DNA. W kolejnym etapie następuje sekwencjonowanie, którego wynikiem jest uzyskanie informacji o całkowitej sekwencji DNA, oddzielnie dla próbki krwi i  próbki nowotworu.

Analiza bioinformatyczna i genomowa

Następnie dane uzyskane z sekwencjonowania całogenomowego przekazywane są bioinformatykom. Za pomocą zaawansowanych algorytmów porównują oni obie sekwencje DNA i wyszukują takie warianty genetyczne, którymi sekwencje różnią się od siebie, w tym również te warianty, które mogły zostać odziedziczone od rodziców. Wygenerowane informacje przekazywane są analitykom genomowym.

Kolejny etap to interpretacja wykrytych wariantów genetycznych pod kątem ich wpływu na organizm. Opierając się na uzyskanych danych, specjalistycznej wiedzy oraz bazach danych tworzonych przez naukowców i klinicystów z całego świata, analitycy genomowi są w stanie stwierdzić, w jaki sposób geny uszkodzone na drodze mutacji mogą zakłócać działanie organizmu, w tym powstanie nowotworu. Śledząc najnowsze badania z zakresu genomiki (nauki zajmującej się badaniem genomu i funkcji poszczególnych genów), ustalają, czy i dlaczego konkretne warianty genetyczne przyczyniają się do choroby nowotworowej pacjenta. Co więcej, wskazują które warianty mogą zwiększać podatność pacjenta na określoną terapię, lub warunkować oporność i sprawiać, że dany rodzaj leczenia będzie nieskuteczny.

Warto zapamiętać

  • Badania genetyczne są bardzo ważną częścią diagnostyki onkologicznej
  • Diagnostyka całogenomowa pozwala na pełną analizę DNA pacjenta, a więc wszystkich 22 tysięcy genów oraz istotnych fragmentów sekwencji pomiędzy genami.
  • Na podstawie analizy całogenomowej lekarz może otrzymać informacje o przyczynach powstania nowotworu i potencjalnie skutecznych metodach leczenia celowanego.