Несмотря на быстрые успехи в генетическом тестировании за последние десятилетия, более половины людей во всем мире с подозрением на генетические нарушения Менделя не имеют точного молекулярного диагноза. Другие проходят более шести лет тестов, прежде чем им ставят диагноз.

Теперь исследователи KAUST и ученые по всей Саудовской Аравии разработали NanoRanger, точный и быстрый метод генетической диагностики таких заболеваний за несколько часов. Исследование опубликовано в журнале Med .

«Точная и эффективная геномная диагностика крайне необходима для улучшения результатов лечения пациентов и облегчения скрининга носителей», — говорит Инцзы Чжан, аспирант KAUST под руководством Мо Ли.

«Это исследование соответствует программе Саудовской Аравии «Видение 2030» — развитие здравоохранения посредством инноваций для улучшения качества жизни всех граждан».

Менделевские расстройства, включая нервную систему и условия интеллектуального развития, вызываются либо изменением в одном конкретном гене, либо аномальной перестройкой в ​​одном сегменте генома. Каждое заболевание имеет определенную «точку разрыва» — геномное местоположение структурного варианта, где ДНК удаляется, перестраивается или инвертируется.

Хотя эти варианты можно определить с помощью традиционных методов скрининга, огромная сложность перестроек означает, что они часто остаются незамеченными. Менделирующие заболевания наследуются, особенно если оба родителя являются носителями одного и того же дефектного сегмента. Такие заболевания более распространены в регионах, где распространены браки между родственниками (кровное родство).

«NanoRanger использует простые стратегии молекулярной биологии, чтобы «выловить» области генома, предположительно содержащие сложные мутации, делеции или перестройки», — говорит Ли.

Метод экономически эффективен и требует лишь небольшого количества ДНК от пациента или предполагаемого носителя. NanoRanger берет образец геномной ДНК и использует молекулярные ножницы, называемые рестрикционными ферментами , для фрагментации ДНК на части с одинаковыми конечными последовательностями.

Затем эти фрагменты самосоединяются в круги и амплифицируются, что упрощает нацеливание и секвенирование интересующих участков генома с использованием технологии длиннопрочтового секвенирования Oxford Nanopore Technologies.

«Используя наш специально разработанный инструмент анализа данных, NanoRanger точно отображает точки разрыва с разрешением в одну пару оснований, предоставляя подробную картину, которая помогает диагностировать генетическое расстройство », — говорит Чжан. «Диагностика может быть проведена всего за 12 минут после первоначального секвенирования, что является переломным моментом».

В ходе испытаний, проведенных совместно с группой саудовских врачей во главе с Фоузаном Алькурая в King Faisal Specialist Hospital & Research Center, NanoRanger успешно выявил точные точки разрыва в 13 семейных случаях геномных нарушений, которые не были обнаружены обычными генетическими тестами. Используя эти точки разрыва, исследователи затем проверили статус носительства у членов семьи и 1000 здоровых саудовцев.

Метод тестирования побудил одну из саудовских пар, участвовавших в исследовании, выбрать экстракорпоральное оплодотворение после того, как у обоих была обнаружена геномная делеция, вызывающая наследственное менделевское заболевание.

«Мы подали заявку на патент и планируем интегрировать NanoRanger в стандартные диагностические процедуры, чтобы предоставить комплексный набор инструментов для клинических условий как здесь, в Саудовской Аравии, так и по всему миру», — заключает Ли.