Что, если Вы могли бы прочитать большую часть медицинского будущего своего ребенка, в то время как это было все еще в матке? Делая существенный шаг к той цели, одному чреватому терапевтическими потенциальными и этическими вопросами, ученые теперь точно предсказали почти целый геном будущего ребенка путем упорядочивания ДНК от крови матери и ДНК от слюны отца.
В данный момент внутриутробный диагноз для небольшого количества генетических условий обычно делается от эмбриональных клеток, которые врачи отлавливают от жидкости в матке (амниоцентез) или отрывок плацентарной ткани (выборка ворсины хориона). Но они методы, которые требуют вставки иглы или трубы в матку или плаценту, могут вызвать ошибки приблизительно в 1% всех случаев.
В 1997 химический патолог Деннис Ло, теперь в китайском университете Гонконга, обнаружил, что примерно 10% бесклеточной ДНК, плавающей в кровотоке беременной женщины, происходят от ее зародыша. В 2010 в изданной inScience Переводной Медицине бумаги, группа Ло показала, что достаточно таких фрагментов эмбриональной ДНК там для восстановления целого генома зародыша, и что должно быть возможно использовать эту ДНК для испытания будущего ребенка на генетические заболевания, не выставляя его риску агрессивной процедуры." Самое большое преимущество состоит в том, что Вы спасаете всех тех младенцев, которые были бы потеряны», говорит Ло.Но это хитро для различения эмбриональной ДНК в крови от ДНК матери. Одна стратегия использует тонкие генетические изменения, существующие между парами матери хромосом.
В большинстве случаев, для определенной генетической последовательности на определенной хромосоме, варианты от каждой пары должны быть представлены одинаково в крови женщины. Но в выжидающей женщине, ребенок которой получил только один вариант как часть его генетического наследования, ее кровь будет содержать немного больше того варианта из-за свободно плавающей эмбриональной ДНК.
Если образцы матери генетических вариантов или гаплотипы, известны, статистические данные позволяют исследователям завершать, какие варианты она передала своим потомкам. В 2010 Ло показал, что с известными гаплотипами обоих родителей, будет возможно предсказать геном ребенка от ДНК в крови беременной женщины.«Но существует большая разница между показом, что что-то может быть сделано и выполнение ее», говорит Джей Шендьюр, ученый генома из университета Вашингтона, Сиэтла.
В новом исследовании он и его бригада упорядочили ДНК от плазмы — крови минус клетки — женщины, которая была 18,5 беременными неделями. Сравнение той ДНК с последовательностями генома, полученными из слюны отца и крови матери, позволило исследователям идентифицировать эмбриональные последовательности ДНК, которые они могли в вычислительном отношении соединить в геном ребенка. Сравнение с последовательностью генома ребенка, определенной после рождения, показало предсказания бригады, чтобы быть больше чем на 98% точным.
«Это – первый раз, когда зародыш был упорядочен неагрессивно», говорит Шендьюр, бригада которого сообщает о своих результатах онлайн сегодня в Науке Переводная Медицина. Исследователи также успешно повторили эксперимент на втором, младшем зародыше — это было спустя 8.2 недель после концепции, время, когда меньше эмбриональной ДНК находится в крови матери.Ученые также пытались найти новые мутации в ребенке, что ни отец, ни мать, которую несут, но это возникло во время процесса воспроизводства, поскольку сперма и яйцо были созданы, или как их ДНК, пойманная в сети во время оплодотворения. Такие de novo мутации важны, потому что некоторые самые тяжелые генетические заболевания возникают этот путь, и у родителей и врачей, как правило, не было бы намека, что ребенок будет затронут до окончания рождения.
Для начального ребенка в исследовании 44 de novo мутации были идентифицированы после рождения — ни один из которых, как не ожидали, вызывал тяжелую болезнь. В то время как эмбриональный анализ ДНК предсказал 39 из тех, он также неправильно предсказал 25 миллионов других потенциалов de novo мутации. Этот огромный ложный положительный уровень мог предположить, что зародыш имеет генетическое отклонение, которое это не делает.«Вы только волнуете мать или отца много», говорит Ло.
Той части будет нужно большое улучшение, Шендьюр признает. «Верх: Это показывает, что фактически возможно предсказать эти мутации».Ученые также не могли предсказать то, на что геном ребенка похож примерно на 1 миллион пунктов, где у обоих родителей было различия между их парами хромосомы. Это довольно важно для внутриутробного диагноза в браках между «близкими родственниками», такими как двоюродные братья или троюродные братья, распространенные во многих культурах, говорит Ло. Эти два родителя могли каждый быть носителями вызывающей болезнь мутации в том же пятне из-за их общего наследования, он отмечает, и любые потомки, наследующие обе мутации, могли тогда развить условие.
Тем не менее, другие генетики впечатлены. Артур Беодет из Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне, Техас, называет новое исследование «невыполненной работой» и предсказывает, что «ближайшее будущее включит установленный порядок, последовательный из геномов зародышей в течение первого триместра беременности».Улучшение метода для создания ее, клиническая действительность только займет «несколько лет», говорит Шендьюра, оценивающего, что его исследование стоило приблизительно 50 000$ на ребенка.
Но он говорит, что это было бы наивно, чтобы думать, что все данные могли фактически быть полезными с медицинской точки зрения в том пункте. «Будет много мутаций, влияние которых мы просто не знаем».Хилджер Роперс, генетик в Макс. Планке Институте Молекулярной генетики в Берлине, соглашается. Генетические причины большинства беспорядков развития еще не были найдены, он предостерегает.
Тем временем он советует ученым прикладывать больше усилий к нахождению причин таких условий. «В конце концов, мы можем только уничтожить те генетические отклонения, которые мы знаем».Даже при том, что должно быть возможно упорядочить целый геном зародыша, Ло говорит, могло бы быть лучше сделать это предназначенным способом так, чтобы информация не сокрушала возможных родителей. Это могло бы также избежать некоторых трудных решений, такой как, прервать ли ребенка, у которого есть мутации, предсказывающие трудное будущее. Например, Ло говорит: «Я не думаю, что это было бы этично для использования этого для обследования на болезни последнего начала как болезнь Альцгеймера или сердечно-сосудистые заболевания, например».
Но даже если у родителей, изучающих ребенка, будет серьезный беспорядок развития, отклоняют аборт, они — и их врачи — могли бы быть лучше подготовлены к потребностям ребенка. Беодет утверждает, что, в то время как некоторые культуры или религиозные группы могли бы возразить против целого упорядочиваемого генома зародыша, это в конечном счете станет нормальной частью внутриутробного ухода.
Действительно, Ло говорит, что он оптимистичен, что через 5 лет, технические проблемы процесса будут решены. «Именно поэтому у нас должны быть дебаты об этом теперь».