Вскоре, после того как скрининг на ФКУ стал повсеместным, стало ясно, что подобный подход можно применять и для скрининга некоторых других излечиваемых и относительно распространенных генетических нарушений. Для этого достаточно диагностировать изменения в количестве легко обнаруживаемых метаболитов в крови. В настоящее время такие методы широко используются для скрининга врожденного гипотиреоза (первичного гипотиреоидизма), врожденной гиперплазии коры надпочечников, галактоземии, гомоцистинурии и болезни с запахом кленового сиропа. Тесты на серповидно-клеточную анемию, недостаточность биотинидазы и врожденную гиперплазию надпочечников также можно проводить с образцами крови новорожденных. Наиболее успешным из этих тестов оказался тест на обнаружение врожденного гипотиреоза, который почти полностью излечивается путем орального применения синтетического тиреоидного гормона (тироксина).
Биологическая изменчивость, однако, создает некоторые технические трудности при широкомасштабных реализациях программ скрининга с использованием методик типа теста Гатри. К одному и тому же клиническому фенотипу могут приводить дефекты более чем в одном гене.
Например, у небольшой доли младенцев с гиперфенилаланинемией не обнаруживается ничего аномального в активности фенилаланингидролазы; у них генетический эффект выражается в отсутствии кофактора для ФАГ - тетрагидробиоптерина (ВН4). Лечение таких детей в корне отличается от лечения классической недостаточности ФАГ. Таким образом, когда обнаружено, что у данного младенца аномально повышено содержание фенилаланина в крови, то целесообразно провести дополнительный тест на недостаточность ВН4.
Более общей проблемой являются так называемые ложноположительные и ложноотрицательные диагнозы. Для краткости условно можно назвать «ложными позитивами» и «ложными негативами». Вследствие врожденной биологической изменчивости в момент отбора крови не у всех младенцев с генетическими дефектами в метаболизме фенилаланина уровень содержания этой аминокислоты в крови будет отличаться от нормального уровня. Для того чтобы не упустить таких детей из виду, необходимо повысить чувствительность метода до такой степени, чтобы он давал немного ложноположительных результатов, т.е. выявлял кажущиеся высокими уровни содержания фенилаланина, которые в действительности не являются показательными для ФКУ. Окончательно установить, являются ли такие положительные результаты ложными, можно при повторном более тщательном тестировании детей с пограничными уровнями содержания фенилаланина. Однако сделать это бывает нелегко, потому что в таких случаях требуется, чтобы родители повторно принесли ребенка в клинику для отбора новой пробы крови. К тому же это пугает родителей и травмирует их психику. Частота ложноположительных диагнозов для разных генетических болезней варьируется от 1 на 1000 до 1 на 100.
Противоположной проблемой являются ложноотрицательные диагнозы, т.е. постановка ребенку отрицательного диагноза, в то время как в действительности у него имеется генетический дефект. Наиболее распространенным источником «ложных негативов» являются лабораторные ошибки, но и биологическая изменчивость также может сыграть свою роль. У некоторых ей диагностируемый метаболит может еще не накопиться в крови за время их пребывания в роддоме (в США матерей с новорожденными обычно выписывают из больницы спустя один-два дня после родов). Чтобы избежать таких ситуаций, родителей информируют, что при малейших намеках на появление у ребенка каких бы то ни было симптомов, кажущихся аномальными, они должны сразу же обращаться к врачу. генетический хромосома тандемный карта
В настоящее время все большее распространение приобретает скрининг сразу многих метаболитов в образцах крови, отбираемых у новорожденных по методу Гатри. Такой скрининг становится все более чувствительным и эффективным, поскольку для него используется новейшая изощренная методика, называемая тандемным масс-спектрометром, которая позволяет в одной пробе крови тестировать не менее 25 генетических нарушений. Как явствует из самого названия метода, в нем с помощью масс-спектрометра определяются молекулярные массы различных метаболитов в высушенных образцах крови. Слово «тандемная» отражает тот факт, что сначала массы измеряются для интактных метаболитов, а затем - для их фрагментов, которые образуются при столкновении молекул с молекулам инертного газа под высоким давлением. Высокая чувствительность этого метода существенно смягчает проблему «ложных негативов», а ее высокая точность, обусловленная тем, что измеряется сразу несколько продуктов одного из метаболических путей, смягчает проблему «ложных позитивов». Полностью возможности использования тандемной масс-спектрометрии для генетического скрининга еще будут уточняться, но уже несомненно, что у этой технологии большие преимущества перед старой системой.
Генетический скрининг взрослых
В настоящее время нет общенациональных программ генетического скрининга взрослого населения, но некоторые достижения заслуживают упоминания. Лучшим кандидатом для этого является гемохроматоз - аутосомное рецессивное нарушение метаболизма железа, которое до середины жизни не становится клинически очевидным, хотя повышенное содержание железа в крови (которое в принципе можно выявить в ранние годы жизни) может указывать на предрасположенность к этой болезни.
Гомозиготы по предрасположенности к гемохроматозу встречаются у европеоидов с частотой от 1:200 до 1:500. По неизвестным причинам мужчины становятся симптоматичными в 5 раз чаще, чем женщины. Если не лечиться, то болезнь вызывает угрожающие жизни повреждения печени, сердца, поджелудочной железы и других органов.
Эффективный способ лечения гемохроматоза простой: на разных стадиях болезни надо избегать употребления железа (которое содержится, например, в поливитаминных комплексах), а если начинает развиваться перегрузка железом, то следует произвести флеботомию (кровопускание). Факт доступности эффективного лечения гемохроматоза является решающим для организации широкомасштабной программы генетического скрининга. Каким же образом можно выявлять индивидуумов, предрасположенных к гемохроматозу? Эта болезнь вызывается мутациями в гене, кодирующем белок HFE, который присоединяется к трансферритовому рецептору, расположенному на поверхности клеток, и тем самым участвует в регуляции проникновения (транспорта) железа в клетки. Из всех известных мутантных аллелей в гене HFE две мутации встречаются у больных с частотой 70%, а то и чаще, поэтому довольно легко создать тест, основанный на анализе ДНК.
Подсчитано, что каждый год можно спасти жизни примерно 1000 жителям США, если каждый человек пройдет проверку таким тестом. Тем не менее правительственные органы не рекомендуют этого, ссылаясь на разнообразные причины, включая неполную пенетрантность (болезнь развивается далеко не у всех лиц, предрасположенных к болезни), стигматизацию и дискриминацию.
Стигматизация - это ощущение индивидуума и (или) их «друзей по несчастью», знающих о наличии у них мутантной аллели, что они считаются изгоями (неполноценными). Она является серьезной проблемой в среде плохо осведомленной части населения. Однако очевидно, что значимость этой проблемы должна снижаться по мере того, как генетическая медицина станет все более понятной ее потребителям. Дискриминацию, особенно со стороны страховщиков, мы обсудим в этой главе позднее.
Если будет принята программа широкомасштабного скрининга мутантных аллелей, обусловливающих предрасположенность к гемохроматозу среди населения, то его можно было бы проводить одновременно со скринингом многих других мутантных аллелей, которые влияют на вероятность образования у человека рака молочной железы, колоректального рака (рака толстого кишечника), возникновения сердечнососудистых заболеваний и диабета (понятно, что здесь перечислены лишь наиболее распространенные болезни).
Конечно же, общество должно быть информировано о том, что подобные тесты могут снизить шансы заболевания, для чего людям зачастую будет достаточно всего лишь изменить стиль жизни. Однако информированное и адекватно реагирующее общество сможет сформироваться, скорее всего, лишь из последующих поколений людей.
Немаловажным является вопрос: кто может иметь доступ к результатам тестов? Должен ли иметь право такого доступа любой врач любой специальности, к которому обращается за помощью пациент? Многие врачи считают, что такое право дало бы возможность предложить пациенту исчерпывающее превентивное лечение.
Другой категорией скрининга взрослых является посемейный скрининг. В противоположность скринингу популяций, при котором упор делается на здоровье непосредственно обследуемых людей, основное предназначение посемейного скрининга - избежать появления на свет ребенка, пораженного тяжелым генетическим заболеванием. Хорошо известным примером является муковисцидоз (МВ). Эта аутосомная рецессивная болезнь обусловлена дефектами в белке хлоридного канала, который называется муковисцидозным трансмембранным регулятором проводимости (CFTR). Такие дефекты нарушают транспорт ионов хлора и натрия через апикальную мембрану эпителиальных клеток, и происходит это, прежде всего в воздушных ходах легких, потовых железах и в поджелудочной железе. В результате слизь, которая в норме образуется этими клетками, утолщается, что приводит к закупорке воздушных ходов в легких и протоков в поджелудочной железе. Массивная слизь в легких способствует развитию бактериальной инфекции, и поэтому больным приходится принимать излишне много антибиотиков. Прогрессирующее ухудшение функции легких обычно завершается смертельным (летальным) исходом примерно к 30 годам, хотя тяжесть симптомов может широко варьировать.
В популяциях выходцев из Западной Европы муковисцидоз встречается с частотой примерно 1 на 1500-2000 новорожденных. Это означает, что в этой этнической группе примерно один человек из двадцати является гетерозиготным носителем мутантной аллели в гене CFTW. Супруги, у одного из которых или у обоих имеется родственник, больной муковисцидозом, часто хотят знать, каков риск, что у них родится больной ребенок. Если такой риск существует, то они могут решить вообще не иметь детей, удочерить или усыновить приемного ребенка, или все же рискнуть обзавестись собственным ребенком. Супруги, которые уже имеют ребенка, больного муковисцидозом, живо интересуются, будет ли следующий ребенок здоровым. Обычно об этом можно узнать с помощью преимплантационной (доимплантаццонной) генетической диагностики (ПИГД) эмбриона, полученного путем «пробирочного» (искусственного или экстракорпорального) оплодотворения (оплодотворения in vitro - IVF, ЭКО). Для этого используется одна из нескольких начальных клеток эмбриона, и в ее ДНК, размноженной (амплифицированной) посредством ПЦР, проводится тест на наличие мутантной аллели. Поскольку при искусственном оплодотворении обычно получается несколько жизнеспособных эмбрионов, то специалист может проверить их и выбрать нормальный эмбрион для имплантирования его в организм матери.
Конечно, далеко не все супружеские пары, которые знают о риске рождения у них ребенка с серьезным генетическим дефектом, готовы согласиться на искусственное оплодотворение и ПИГД. Это связано не только с дороговизной таких процедур, но и с тем, что они могут вызвать сильный эмоциональный стресс у родителей. Некоторые родители могут предпочесть дождаться начала нормальной беременности, а затем согласиться на анализ клеток эмбриона, извлекаемых из околоплодных вод (из амниотической жидкости). В этих клетках тестируется наличие той мутантной аллели, про которую известно, что она имеется у одного из родителей. (Заметим, что в случае с рецессивной аутосомной болезнью совсем не обязательно тестировать мутантные аллели обоих родителей, потому что для проявления нормального фенотипа достаточно одной нормальной аллели.)
Самое время теперь перевести дух и задаться вопросом, будет ли выгодным скрининг муковисцидоза в масштабах крупных популяций, даже если предположить, что проблемы стигматизации и дискриминации удерживаются в рамках здравого смысла. Доводом в пользу такого скрининга является то, что болезнь довольно распространена и что уход за больными чрезвычайно дорог как в материальном, так и в эмоциональном смысле. К сожалению, существует практическая проблема, связанная с фундаментальными аспектами генетических болезней: инактивировать ген можно очень многими способами, а не каким-либо одним.
В популяциях выходцев из Западной Европы знаменитая мутация ДF508 является основным представителем (70%) среди других мутантных аллелей в гене CFTR, но в этнических группах из Южной Европы она встречается гораздо реже и очень редко в остальных популяциях. В целом во всем мире описано более 800 (!) мутаций в гене CFTR, с которыми связан муковисцидоз. Поэтому если проводить широкомасштабный (тотальный) скрининг, то включить в тесты все эти мутации практически невозможно. И как же в такой ситуации мы будем оправдываться перед супружеской парой, когда у них родится ребенок, больной муковисцидозом, при том что генетическая диагностика показала, что у них отсутствуют мутантные аллели, ответственные за 95% вариантов муковисцидоза? Скажем им: «Жаль, но вам не повезло. Но вы же не станете отрицать, что мы сделали для вас все от нас зависящее?»? Совершенно не важно, в сколь осторожные формулировки будут закамуфлированы результаты генетического теста. Всегда в таких делах найдется место для множества недоразумений, недоумений, недопонимания, а иногда и для судебных разбирательств. Аналогичные проблемы будут возникать и при скрининге популяций как в отношении гемохроматоза, так и в отношении почти всех других генетических болезней.