Даже опытные врачи иногда не могут объяснить причину заболевания и правильно поставить диагноз. В таких случаях необходим новый подход, считают специалисты Центра молекулярной генетики человека в Висконсине (США). Недавно им удалось установить причину неизвестного заболевания кишечника с помощью расшифровки ДНК пациента.

Маленький мальчик по имени Николас Волкер (Nicholas Volker) страдал от неизвестной тяжёлой болезни. Вначале он просто плохо набирал вес, а вскоре, после того как ему исполнился год, заболевание перешло в тяжёлую стадию: у мальчика начали появляться множественные абсцессы в кишечнике. Они приводили к проникновению бактерий из кишечника в кровь, и ребёнок жил с постоянным сепсисом. Ему часто делали переливания крови, кололи антибиотики, удалили часть кишечника, но положительного результата удавалось добиться только на небольшой промежуток времени. В дальнейшем у мальчика развилась апластическая анемия, заболевание, при котором в костном мозге человека перестают созревать кровяные тельца: лейкоциты, эритроциты, тромбоциты. Это самая опасная форма анемии, и она чревата тяжёлыми инфекционными осложнениями.

Учёные считали, что первопричиной заболевания могли быть нарушения в иммунной системе, но было неизвестно, что именно работает неправильно и как с этим бороться. Генетик Элизабет Уорси (Elizabeth Worthey) и её коллеги провели экзомное секвенирование и узнали, какой именно ген работал у пациента неправильно. Эта информация позволила вылечить мальчика. Статья об исследовании будет опубликована в журнале Genetics in Medicine, а её препринт уже сейчас доступен на сайте издания.

Полная расшифровка генома человека до сих пор остаётся очень дорогой и трудоёмкой процедурой. В данном случае были расшифрованы не все нуклеотидные последовательности, а только экзоны – участки ДНК, которые кодируют последовательности аминокислот в белках. Этот метод совсем недавно вошёл в клиническую практику, но уже демонстрирует блестящие результаты. Абсолютное большинство генетических заболеваний связано именно с нарушением структуры белков. Метод экзомного анализа позволяет сравнительно недорого и быстро получить информацию о том, какие именно белки у пациента работают неправильно.

Исследователи проанализировали 16124 генетических последовательности. Их сравнивали с генетическими последовательностями, характерными для здоровых людей. Учёным удалось обнаружить у пациента мутацию в гене XIAP. Его вариант гена отличался от 2000 контрольных последовательностей, полученных от добровольцев, и не встречался ни у одного другого живого организма вплоть до дрозофилы. Белок, который кодируется геном XIAP, работает в иммунных клетках и играет ключевую роль в активации противовоспалительного иммунного ответа. Он также необходим для запуска апоптоза (запрограммированной клеточной гибели). Когда исследователи проверили структуру гена XIAP у матери мальчика, выяснилось, что мутация была унаследована от неё. Ген XIAP расположен на X-хромосоме, и поэтому для женщин такая мутация не представляет опасности. Нарушенный белок уравновешивается нормальным, закодированным на второй X-хромосоме. А вот для мальчика, обладающего только одной копией гена, мутация была бы смертельно опасной, если бы не своевременная диагностика болезни.

На основании результатов исследования врачи приняли решение о трансплантации костного мозга – замене собственных кроветворных клеток с мутацией в гене XIAP на клетки донора с нормальной копией гена. После проведённого лечения мальчик стал чувствовать себя гораздо лучше. Исследователи отмечают, что уже через сорок два дня после пересадки костного мозга ребёнок впервые в жизни начал есть обыкновенную твёрдую пищу – кишечник обрёл способность её усваивать.

Генетики надеются, что подобный пример станет началом для широкого использования экзомного секвенирования в случаях диагностики и лечения редких заболеваний.

Результаты исследований представлены в статье:

Elizabeth A. Worthey, Alan N. Mayer, Grant D. Syverson, Daniel Helbling et. al. Making a definitive diagnosis: Successful clinical application of whole exome sequencing in a child with intractable inflammatory bowel disease. – Genetics IN Medicine. – 2011 ( см. препринт).