Webinar: Nowe możliwości diagnostyczne – profilowanie całego genomu.

Webinar

W medycynie personalizowanej, prawidłowa diagnostyka jest kluczowa dla podjęcia właściwych i ukierunkowanych molekularnie działań terapeutycznych.
Wiele informacji o chorobach zawarte jest w DNA Pacjentów.


Profilowanie całego genomu opiera się na technologii sekwencjonowania nowej generacji (ang. Whole-Genome Sequencing, WGS), czyli analizie kompletnej informacji genetycznej, całego DNA Pacjenta. Uzyskujemy tysiące danych genomowych, które są analizowane z wykorzystaniem sztucznej inteligencji, w celu zrozumienia rozwoju chorób na poziomie molekularnym. W ten sposób powstaje tzw. profil genomowy indywidualnego pacjenta, który diametralnie zmienia możliwości diagnostyczne i diagnostyczno-terapeutyczne.

Alicja Webinar3 Profilowanie genomowe

Webinar

Odpowiedzi na pytania zadane podczas prezentacji:

  • Czym jest 1% genomu, który stanowi tajemnicę? Czemu ten fragment się nie sekwencjonuje, czemu nie jest to 100%?

Metoda sekwencjonowania całych genomów umożliwia odczyt 85-95% sekwencji DNA z bardzo wysoką jakością i precyzją. Tajemnicę stanowi pozostała część genomu człowieka, która jest nieznana oraz trudna do analizy i interpretacji klinicznej, głównie z powodu ograniczeń technologicznych. Około 5-15% genomu ma niską jakość mapowania (dopasowania) do genomu referencyjnego człowieka. Dodatkowa analiza tych fragmentów sekwencji może doprowadzić do błędów w interpretacji dowodów klinicznych.

  • Czy w raporcie podawane są wszystkie mutacje patogenne i potencjalnie patogenne lub nieokreślone? Czy podane są odnośniki do informacji klinicznej – potencjalnych chorób?

W raporcie MNM Diagnostics z badania profilowania całego genomu germinalnego, czyli „wrodzonego”, przedstawiane są informacje dotyczące zmian zaklasyfikowanych jako warianty „potencjalnie patogenne” lub „patogenne”, według uznanej na świecie za standard klasyfikacji ACMG . Warianty te dotyczą, w przypadku chorób rzadkich – konkretnego wskazania do badania, natomiast w przypadku chorób nowotworowych – genów wiążących się ze znaczącym ryzykiem rozwoju nowotworu. Pacjent decyduje w sposób świadomy (po rozmowie z lekarzem genetykiem), czy chce poznać dodatkowe informacje o tzw. „secondary findings”, czyli innych chorobotwórczych wariantach patogennych nie będących celem badania. W tej sytuacji także opieramy się na rekomendacjach ACMG. Jest to szczególnie istotne, ponieważ niektóre zmiany chorobotwórcze mogą nie mieć pełnej penetracji, tzn. pojedyncza zmiana nukleotydowa może nie powodować pełnoobjawowej choroby i pacjent może nie być świadomy defektu genetycznego.
Wariantów o nieznanej patogenności (tzw. VUS) nie raportujemy, ponieważ nie ma możliwości określenia znaczenia danej zmiany genetycznej w oparciu o aktualnie dostępne dane kliniczne lub naukowe (tzn. artykuły lub bazy naukowe).

W przypadku profilowania genomu guza nowotworowego (tzw. somatycznego), w celu znalezienia charakterystycznych dla niego zmian niewystępujących w genomie germinalnym opieramy się na kryteriach ASCO/AMP/CAP. W tym wypadku oceniany jest tzw. status „interwencyjności” dla wariantu (ang. actionability),
a interpretacja jest dużo bardziej skomplikowana.

  • Od czego zależy koszt wykonania WGS (ang. Whole Genome Sequencing)?

Koszt sekwencjonowania całych genomów jest sumą kilku czynników:
– Kosztu preparatyki próbki oraz wykonania reakcji sekwencjonowania w oparciu o technologię nowej generacji i oryginalne odczynniki Illumina
– Wydatków związanych z przechowywaniem próbek i logistyką
– Kosztów utrzymania infrastruktury sieciowej: serwerów, macierzy dyskowej oraz systemów bezpieczeństwa
– Wydatków przeznaczonych na rozwój pipeline’u bioinformatycznego, kontroli jakości i walidacji
– Wartością pracy wykwalifikowanego zespołu analityków genomowych, bioinformatyków i diagnostów laboratoryjnych.

  • Aż 80% chorób rzadkich powodowanych jest przez zmiany genetyczne. Co z pozostałymi 20%, co jest ich przyczyną?

Niemal wszystkie zaburzenia genetyczne są chorobami rzadkimi, jednak nie wszystkie choroby rzadkie są wywołane czynnikami genetycznymi. 80% chorób rzadkich jest uwarunkowanych genetycznie. Pozostałe 20% jest wywołanych przez zakażenia (bakteryjne lub wirusowe), alergie i inne czynniki środowiskowe. Większość przyczyn chorób rzadkich niestety nie została jeszcze wyjaśniona.

  • Czy mechanizmy naprawy DNA są zawsze na tyle skuteczne, że nie pojawiają się mutacje patogenne?

Uszkodzenia DNA powstają w każdej komórce organizmu. Wyspecjalizowane i złożone systemy naprawy DNA wyewoluowały w celu ochrony naszych komórek przed zewnętrznymi i wewnętrznymi czynnikami mutagennymi taki jak np. dym papierosowy, promieniowanie UV, jonizujące i wolne rodniki tlenu.
W przypadku wystąpienia poważnych zmian chorobotwórczych w DNA, cykl komórkowy zostaje zatrzymany w celu skutecznej ochrony genomu przed uszkodzeniami. Mechanizmy naprawy DNA zapewniają niezwykle skuteczną ochronę genomu. Jednak, gdy wydajna naprawa uszkodzeń DNA jest niemożliwa, aktywowane są mechanizmy prowadzące do śmierci komórki.
Podsumowując, systemy naprawy DNA są niesamowicie wydajne, jednak i one czasami nie wyłapią błędu, który jest patogenny. Nagromadzenie się wraz z wiekiem pojedynczych zmian w DNA odpowiada za naturalne procesy starzenia i zwiększa ryzyko zachorowania na nowotwory.

  • Czy pominięcie sprawdzenia mutacji w regionach regulatorowych w badaniu nowotworów jest istotne? Jakie informacje da nam sprawdzenie regionów regulatorowych?

Ludzki genom, oprócz genów kodujących białka zawiera dużą ilość regionów regulatorowych i genów niekodujących, które również mogą pełnić funkcje regulatorowe. Naukowcy szacują, że aż 20-40% ludzkiego genomu może mieć funkcje regulatorowe. Regulatory genów działając na różnych poziomach mają pośredni lub bezpośredni wpływ na ilość białek, które są produkowane z genów. W odróżnieniu od zmian w sekwencji samych genów, które powodują produkcję niefunkcjonalnych białek, uszkodzenia regulatorów powodują nieprawidłowe ilości poprawnie tworzonych białek. Efekt końcowy może być bardzo podobny i opisano już wiele przypadków chorób genetycznych powodowanych przez mutacje w sekwencjach regulatorów genów.
Obecnie wiedza naukowa pozwala na prawidłową interpretację niewielkiego odsetka sekwencji regulatorowych, jednak dzięki badaniom genomowym z każdym dniem wiele informacji przybywa, a my możemy na bieżąco włączać je do naszych analiz całogenomowych.

  • Czy zawsze diagnostyka genomowa opiera się na porównaniu do genomów członków rodziny pacjenta?

Diagnostyka genomowa opiera się na analizie genomów, przy zastosowaniu genomiki porównawczej. Standardowa procedura obejmuje przyrównanie genomu pacjenta do genomu referencyjnego człowieka. W diagnostyce chorób rzadkich praktykuje się porównanie genomów wśród członków całej rodzinny, w celu szybkiego potwierdzenia lub wykluczenia roli sprawczej znalezionego, a słabo poznanego wariantu. Jest to tzw. test kosegregacji. Możliwe jest również porównanie wielu genomów u pacjentów z podobnymi objawami, w celu znalezienia nowych, wcześniej nieopisanych genów sprawczych. Zajmują się tym duże globalne konsorcja naukowe. Dysponując sekwencją swojego genomu możemy do takiego badania zostać włączeni, często bez dodatkowych kosztów.
W diagnostyce nowotworowej, najczęściej stosuje się genomikę porównawczą dwóch genomów, tzn. genom referencyjny z krwi obwodowej pacjenta przyrównuje się do genomu nowotworu. Pozwala nam to wytypować jedynie te zmiany genetyczne, które powstały w samym guzie.

  • Kiedy będzie gotowy test na covid19? Czy Bedzie dostępny dla wszystkich?

Innowacyjny test do oceny przebiegu choroby COVID-19 będzie dostępny dla wszystkich. Rozpoczęliśmy współpracę z Centralnym Szpitalem Klinicznym MSWiA w Warszawie w celu realizacji projektu badawczego pt. „Markery genetyczne w predykcji rokowania chorego z COVID – 19”. Realizacja projektu potrwa rok. Efektem końcowym projektu będzie produkt wdrożony na polski rynek – test do oceny przebiegu COVID-19.

  • Czym jest konkretnie genom referencyjny? Czy każde laboratorium musi za każdym razem pobierać materiał od zdrowego pacjenta czy te dane są uniwersalne i ogólnie dostępne?

Genom referencyjny człowieka to syntetyczny konstrukt, powstały na bazie kilku genomów zdrowych dawców. Zawiera on całkowitą informację genetyczną, która obejmuje większość najczęściej występujących wariantów u człowieka.
Po zakończeniu w 2003 r. projektu poznania genomu ludzkiego (ang. Human Genome Project), konsorcjum GENCODE, jako część projektu ENCODE (Encyklopedia elementów DNA) podjęło wyjątkowe działania w celu umożliwienia bezpośredniego dostępu do referencyjnego genomu ludzkiego wszystkim naukowcom na rzecz badań biomedycznych i rozwoju genomiki. Genom referencyjny dostępny jest na stronie internetowej GENCODE. Celem projektu jest identyfikacja i klasyfikacja z duża dokładnością wszystkich zmian genetycznych w genomie człowieka, w oparciu o potwierdzone dowody biologiczne. Genom referencyjny jest cyklicznie aktualizowany tak, by uwzględnić różnice etniczne i zapełniać „białe plamy”, które jeszcze gdzieniegdzie w mapie naszego genomu występują.

  • Ograniczenie informacji dla klinicysty może znacząco narazić pacjenta na pogorszenie przebiegu choroby lub wręcz spowodować nieprawidłowe postępowanie z nim.Co jest podstawą pomijania istotnych informacji?  Jako lekarz uważam, że wszystkie warianty patogenne powinny być raportowane (nie tylko te wynikające z poszukiwania danej choroby).

Ograniczenia związane z tzw. „incydentalnymi” lub „drugorzędnymi” znaleziskami w genomie są związane z prawem pacjenta do dysponowania własnymi danymi genomowymi. Pacjent w świadomy sposób może podjąć decyzję o chęci poznania lub nieujawnianiu dodatkowych informacji genetycznych, nie związanych z daną jednostką chorobową, gdyż to na jego dalsze życie może mieć wpływ taka informacja. Każdy przypadek zlecony nam przez klinicystę, staramy się traktować indywidualnie i razem z nim oraz z pacjentem próbujemy podjąć decyzję o rozszerzeniu naszych działań w taki sposób, aby wspomóc proces diagnostyczno-terapeutyczny. Zachęcamy do kontaktu. Zdajemy sobie sprawę, że WGS jest nową technologią i że jako pionierzy genomiki w Polsce uczestniczymy w kształtowaniu standardów na równi z innymi ośrodkami z całego świata.

  • Czy ma sens sekwencjonowanie w przypadku potwierdzonej choroby rzadkiej genetycznie?

Oczywiście, jest wiele chorób genetycznych, dla których badania przedmiotowe i podmiotowe, biochemiczne, cytogenetyczne lub proste testy PCR mogą dać jednoznaczną odpowiedź. Jednak wielu chorób rzadkich nie udaje się zdiagnozować w ten sposób, by postawić jednoznaczne rozpoznanie, szczególnie we wczesnym stadium.
Ustalenie wiarygodnej diagnozy wraz z prawidłową interpretacją objawów pomaga w doborze odpowiednich zaleceń pielęgnacyjnych i dietetycznych, a także terapii – czasami bardzo skutecznej, celowanej molekularnie na konkretną zmianę genetyczną. W takim wypadku warto jest potwierdzić dodatkowo wstępną diagnozę lekarską stosując metody sekwencjonowania, w celu odpowiedniego doboru opcji terapeutycznej i poprawy jakości życia pacjenta.

  • Czy można już wykonać taka diagnostykę genomową u Państwa? Pod kątem chorób nowotworowych?

W tej chwili oferujemy już profilowanie całego genomu, pod kątem wrodzonych predyspozycji do nowotworów. Natomiast usługa „Profilowania genomu nowotworowego” z tkanki guza będzie dostępna wkrótce dla pacjentów z rozpoznaniem nowotworu złośliwego lub cierpiących na nawracającą chorobę onkologiczną bądź oporną. W tej chwili trwają intensywne prace walidacyjne i wdrożeniowe.