Микроматричный хромосомний аналіз (ХМА) — високотехнологічний метод оцінки каріотипу на предмет наявності певних мутацій, пов’язаних із збільшенням кількості ДНК-копій (дупликация), або з втратою частини генетичного матеріалу (делеція). Такі аномалії часто стають причиною спадкових захворювань, тому ХМА є важливим діагностичним інструментом сучасної медицини. Зазвичай цю технологію використовують для перевірки генотипу плода, а також немовлят і дітей.

Загальна характеристика методу

Микроматричный хромосомний аналіз інакше називають молекулярним кариотипированием. Метод заснований на технології ДНК-гібридизації з генетичними маркерами (заздалегідь відомими специфічними послідовностями нуклеотидів), вбудованими в носій (матрицю). Дослідження дозволяє проаналізувати безліч ділянок хромосом і виявити наявність структурних перебудов (аберації), пов’язаних з нестачею або надлишком генетичного матеріалу.

Метод не призначений для визначення точкових мутацій в генах, проте володіє більш високою роздільною здатністю в порівнянні з традиційним кариотипированием. За допомогою ХМА можна виявити субмікроскопічні перебудови, які відіграють важливу роль у патогенезі різних захворювань, включаючи вроджені аномалії і порушення розумового розвитку.

Зміст молекулярного кариотипирования

Основне призначення ХМА — виявлення невеликих додаткових (микродупликация) або відсутніх (микроделеция) фрагментів генетичної інформації щодо стандартного зразка. Такі відхилення називають варіантами кількості копій (CNV).

Приставка “мікро” означає, що дана технологія спрямована на виявлення дуже невеликих змін. Однак ХМА підходить і для виявлення великих хромосомних аномалій, таких як різні анеуплоїдії (синдром Дауна, Патау тощо). Однак визначити зміни всередині якогось окремого гена дослідження не здатне.

Крім мікроделецій і микродупликаций аналіз дозволяє виявити генетичну ідентичність великих частин хромосом, що може свідчити про:

• кровне споріднення батьків дитини;
• отриманні обох копій хромосом тільки від одного батька.

За допомогою ХМА також можна виявити транслокації, але тільки якщо вони не збалансовані.

Микроматричный хромосомний аналіз не є способом розшифровки генотипу або методом виявлення будь-яких генів. Дане дослідження спрямоване лише на порівняння кількості генетичного матеріалу в хромосомах пацієнта з контролем. Вже після виявлення CNV лабораторія визначає, які гени там містилися і, виходячи з цього, інтерпретує результат. Варіанти кількості копій відіграють важливу роль у патогенезі різних захворювань, однак їх присутність не завжди призводить до яких-небудь порушень.

Мета дослідження

Хромосомний микроматричный аналіз проводиться для того, щоб перевірити, чи є у дитини CNV, які можуть бути причиною:

• аутизму;
• глобальної затримки розвитку;
• розумової відсталості;
• різних вроджених дефектів;
• судом;
• незвичайних фізичних особливостей (дисморфизмов);
• вроджених аномалій.

Дослідження також визначає присутність або відсутність числових хромосомних аномалій (Синдром Дауна тощо).

Існує 2 основні причини проведення тесту ХМА:

• профілактична — перевірка геному дитини на наявність мікроделецій або микродупликаций;
• діагностична — здійснюється для встановлення генетичних причин різних порушень, які можуть бути пов’язані з CNV.

Іноді для уточнення результатів дослідження проводять перевірку геному батьків.

Згідно з міжнародним стандартом і рекомендацій кількох медичних співтовариств, ХМА є тестом першого рівня, призначеним для осіб, які мають вроджені аномалії, аутизм або порушення розвитку неясного походження.

Численні відгуки про хромосомному микроматричном аналізі підтверджують його важливу діагностичну цінність. Метод дозволяє знайти генетичні причини проблем у дитини, коли поширені і досить явні хромосомні порушення (такі, як синдром Дауна) відсутні. Іноді ХМА, навпаки, допомагає виключити наявність хромосомних порушень у дітей з проблемами у розвитку. Подібні результати вважаються сприятливими, оскільки придбані дефекти піддаються коригуванню, тоді як генетичні порушення виправити неможливо.

Технологія методу

ХМА дозволяє одночасно проаналізувати велику кількість різних фрагментів ДНК, кожному з яких відповідає певний генетичний маркер, нанесений на матрицю. Остання являє собою предметний стек, покритий тисячами таких зондів.

Для тіста використовують 2 види ДНК:

• пацієнта;
• стандартна (відповідає нормальному людському геному).

Генетичний матеріал наноситься на матрицю, де відбувається реакція гібридизації між зондами і відповідними їм фрагментами зразків. Тобто послідовності з ідентичних ділянок хромосом об’єднуються один з одним.

Спеціальний прилад окремо оцінює ступінь гібридизації кожного зонда з контролем і з дослідним зразком. У нормальному випадку вона повинна бути однакова. Якщо ж якийсь фрагмент пацієнта містить надлишок генетичного матеріалу, прилад дає зелений сигнал, а якщо недолік — червоний.

Таким чином оцінюються всі ділянки геному, до яких матриця містить маркери. Сигнали приладу уловлюються сканером і обробляються комп’ютером.

Типи ХМА

Існує 3 різновиди хромосомного микроматричного аналізу:

• таргетный;
• стандартний;
• розширений.

Їх основна відмінність полягає в роздільній здатності, яка регулюється кількістю використовуваних ДНК-маркерів. Даний параметр інакше називають щільністю матриці. У таргетном аналізі вона найнижча (350 тисяч маркерів). Це найдоступніший і найдешевший вид тесту, який виявляє найпоширеніші мікроделеції і микродупликации. Він застосовується для підтвердження відомих специфічних синдромів, пов’язаних з CNV.

Для стандартного ХМА використовують 750 тисяч маркерів, які перевіряють всі клінічно значущі ділянки людського геному. Цей тест дозволяє виявити не тільки поширені CNV, але і хромосомні порушення, що є причиною недиференційованих синдромів. Ту ж функцію, але набагато інформативніше, виконує розширений хромосомний микроматричный аналіз. Він являє собою найбільш глибоке дослідження геному за допомогою матриці, що містить 2,67 мільйонів ДНК-маркерів.

Ефективність ХМА

ХМА — сучасний і дуже ефективний спосіб виявлення хромосомних аномалій. Раніше для їх виявлення використовували стандартний цитогенетичний метод, який полягав в візуальному огляді хромосом пацієнта. У порівнянні з цим дозвіл молекулярного кариотипирования вище в 1000 разів і дозволяє знаходити найдрібніші зміни, які перш виявити не вдавалося. Це збільшило діагностичний вихід на 10. Крім того, ХМА не вимагає попереднього культивування клітин і дозволяє проаналізувати безліч ділянок хромосом одночасно.

Корисність молекулярного кариотипирования для конкретного пацієнта залежить від:

• типу вибраного аналізу (розширений, таргетный або стандартний);
• правильної оцінки результату;
• обладнання та набору ДНК-чипів (маркерів, вбудованих в матрицю), які використовують конкретна лабораторія.

Найменування одного з найбільш якісних медико-генетичних центрів, де можна провести хромосомний микроматричный аналіз, — “Геномед”. Відгуки про цю установу описують його як медичну організацію високого рівня з сучасним технологічним обладнанням, що дозволяє проводити широкий спектр різних генетичних тестів, включаючи досить рідкісні. Для ХМА в “Геномеде” (р. Москва, Подільське шосе, 8) застосовуються набори ДНК-маркерів від провідний компанії-виробника.