Τι συµβαίνει σε ένα Εργαστήριο Γενετικής?

12 εργαστήριο ίσως ελέγξει τα αποθηκευµένα δείγµατα (ιδιαίτερα εάν ο αρχικός έλεγχος δεν έδωσε αποτέλεσµα), αλλά µόνο εάν έχετε δώσει τη γραπτή σας συγκατάθεση για κάτι τέτοιο. Με αυτό τον τρόπο οι ασθενείς και ο κλινικός γενετιστής εξασφαλίζουν ότι ο έλεγχος θα γίνει µε την πλέον σύγχρονη µεθοδολογία. Τα εργαστήρια µπορεί να κάνουν χρήση των αποθηκευµένων δειγµάτων µε ανώνυµο τρόπο, ώστε να µπορέσουν να αναπτύξουν νέες µεθοδολογίες ελέγχου, ή να τα µοιραστούν µε άλλα εργαστήρια για την πιστοποίηση ποιότητας εργαστηριακών ελέγχων, εκτός εάν ο ασθενής έχει εκ των προτέρων αρνηθεί την χρήση του δείγµατός του κατά αυτόν τον τρόπο. Όπως όλα τα αποθηκευµένα κλινικά δείγµατα, το DNA θεωρείται µέρος των ιατρικών στοιχείων του ασθενούς και ισχύει το απόρρητο των πληροφοριών. Αυτό ουσιαστικά σηµαίνει ότι πρόσβαση σε αυτά τα στοιχεία έχει µόνο εξειδικευµένο ιατρικό προσωπικό και οι γενετιστές. Τι συµβαίνει σε ένα Εργαστήριο Γενετικής? Μερικούς τους απασχολεί το γεγονός ότι ίσως η αστυνοµία να ζητήσει πρόσβαση σε αποθηκευµένο δείγµα τους DNA. Αυτό αποτελεί πολύ σπάνιο φαινόµενο. Εάν όµως η αστυνοµία ζητήσει πρόσβαση στο δείγµα σας από το εργαστήριο γενετικής (καθώς και άλλα κλινικά στοιχεία από το φάκελο σας), αυτό µπορέι να γίνει µόνο κατόπιν δικαστικού εντάλµατος. Το φυλλάδιο αυτό δηµιουργήθηκε µε την βοήθεια του ρ. Ian M Frayling, Ινστιτούτο Ιατρικής Γενετικής, Πανεπιστηµιακό Νοσοκοµείο Ουαλίας, Cardiff, Ηνωµένο Βασίλειο; και από τον ρ. Domenico Coviello, Εργαστήριο Ιατρικής Γενετικής, Fondazione IRCCS, Μιλάνο, Ιταλία και την Οµάδα Γενετικής. Μεταφρασµένο από την Κατερίνα Πουγούνια και την Μαρία Τζέτη. Μαρτιος 2009 Υποστήριξη από την EuroGentest, µε χρηµατοδότηση από ευρωπαϊκό πρόγραµµα EU-FP6 µε αριθµό συµβολαίου 512148 Εικονογράφηση: Rebecca J Kent www.rebeccajkent.com rebecca@rebeccajkent.com Πληροφορίες για Ασθενείς και Οικογένειες

2 Τι συµβαίνει σε ένα Εργαστήριο Γενετικής? Οι παρακάτω πληροφορίες περιγράφουν τι ακριβώς γίνεται µε το δείγµα που έχει σταλεί σε ένα εργαστήριο γενετικής. Τα κύρια σηµεία που αναφέρονται είναι τα εξής: Οι διαφορετικές µεθοδολογίες που εφαρµόζονται Γιατί µερικοί γενετικοί έλεγχοι παίρνουν πολύ χρόνο για να βγουν τα αποτελέσµατα ενώ άλλοι τελειώνουν γρήγορα Γιατί σε µερικές περιπτώσεις το εργαστήριο δεν µπορεί να σας δώσει αποτέλεσµα. Τι είναι ο γενετικός έλεγχος? Οι περισσότεροι γενετικοί έλεγχοι εξετάζουν το DNA, την χηµική ουσία των κυττάρων µας που εµπεριέχει τις οδηγίες για την ανάπτυξη µας και όλες τις λειτουργίες του σώµατός µας. Το DNA περιέχει κωδικοποιηµένα µηνύµατα οργανωµένα σε γονίδια. Οι άνθρωποι έχουν 30.000 διαφορετικά γονίδια, οργανωµένα στα χρωµοσώµατα. Κληρονοµούµε τα χρωµοσώµατα από τους γονείς µας, 23 από την µητέρα και 23 από τον πάτέρα, οπότε καταλήγουµε µε δύο ζεύγη από 23 χρωµοσώµατα. Εάν παροµοιάσουµε την γενετική σαν βιβλίο της ζωής, τότε το DNA είναι τα γράµµατα, τα γονίδια οι λέξεις, και τα χρωµοσώµατα τα κεφάλαια του βιβλίου. 11 µπορεί να διπλασιάσει ή και να τριπλασιάσει τον χρόνο µέχρι να έχουµε το αποτέλεσµα. Μερικές φορές ο έλεγχος δεν ολοκληρώνεται λόγω µη επαρκούς ποσότητας δείγµατος DNA. Μπορεί τα αποτελέσµατα να είναι λανθασµένα? Τα αποτελέσµατα ενός γενετικού ελέγχου είναι πολύ σηµαντικά για το άτοµο που ελέγχεται και για την οικογένεια του και για τον λόγο αυτό το εργαστήριο τα χειρίζεται µε µεγάλη προσοχή. Λαµβάνονται πάντα πολλές προφυλάξεις ώστε να διασφαλιστεί η εγκυρότητα του αποτελέσµατος. Εάν χαρακτηριστεί η µετάλλαξη, πάντα γίνεται επαλήθευση (αν και µηχανήµατα χρησιµοποιούνται σε όλα τα στάδια της διαδικασίας ελέγχου, ο γενετιστής πάντα βεβαιώνεται ότι όλα λειτουργούν σωστά). Η επαλήθευση του αποτελέσµατος συχνά γίνεται µε δεύτερη µεθοδολογία. Υπάρχουν διαδικασίες ώστε να µην γίνει µπέρδεµα των δειγµάτων. Επιπρόσθετα, πολλά εργαστήρια συµµετέχουν σε ελέγχους ποιότητας που βοηθάει να διαπιστώσουν εάν υπάρχουν όλες οι δικλίδες ασφάλειας για την εγκυρότητα των αποτελεσµάτων, Τι θα γίνει το δείγµα µου µόλις ολοκληρωθεί ο έλεγχος? Εκτός αν ζητήσετε να καταστραφεί το δείγµα σας µε την ολοκλήρωση του ελέγχου, το εργαστήριο συνήθως φυλάσσει τα δείγµατα DNA, και τα δείγµατα χρωµοσωµικού ελέγχου. Μπορείτε να ζητήσετε ενηµέρωση από το εργαστήριο, και οποιαδήποτε στιγµή να ζητήσετε το δείγµα σας να καταστραφεί ή να επιστραφεί σε εσάς. Έλεγχος για άλλα γενετικά νοσήµατα δεν γίνετε στο δικό σας δείγµα χωρίς την δική σας γραπτή συγκατάθεση. Με την ανάπτυξη νέων µεθοδολογιών ελέγχου, το

10 χαρακτηρισµού κάποιας µετάλλαξης αυτή την στιγµή, στο µέλλον µε τις νέες εξελίξεις µπορεί να δοθεί αυτή η δυνατότητα. Γιατί τα αποτελέσµατα µερικών γενετικών ελέγχων παίρνουν πολύ χρόνο ενώ άλλοι τελειώνουν πιο γρήγορα? Εάν το εργαστήριο γνωρίζει ποια µετάλλαξη να ψάξει, γιατί η µετάλλαξη έχει χαρακτηριστεί σε κάποιο άλλο µέλος της οικογένειας που πάσχει από το ίδιο νόσηµα, ή γιατί το εργαστήριο γνωρίζει ποια περιοχή του γονιδίου πρέπει να ελέγξει, τότε το αποτέλεσµα θα είναι γνωστό πιο γρήγορα. Ο έλεγχος µπορεί να διαρκέσει µια ή δυο εβδοµάδες. Φωτογραφία 1: Γονίδια, χρωµοσώµατα και DNA 3 Εάν δεν έχει χαρακτηριστεί η µετάλλαξη στην οικογένεια, ή εάν περισσότερα του ενός γονίδια είναι υπεύθυνα για το νόσηµα, θα χρειαστεί περισσότερος χρόνος για το αποτέλεσµα. Το εργαστήριο θα πρέπει να ελέγξει όλο το γονίδιο ή ακόµη και περισσότερα του ενός γονίδια. Αυτή η διαδικασία είναι χρονοβόρα και ενδέχεται να πάρει πολλούς µήνες. Ο χρόνος µέχρι το αποτέλεσµα εξαρτάται από το µέγεθος του γονιδίου και η τεχνολογία που χρησιµοποιεί το εργαστήριο. Η µυϊκή δυστροφία Duchenne, προκαλείται από µεταλλάξεις στο γονίδιο της δυστροφίνης, ένα από τα µεγαλύτερα σε µέγεθος γονίδια του ανθρώπου. έχουν χαρακτηριστεί χιλιάδες µεταλλάξεις υπεύθυνες για το νόσηµα, εποµένως ο χαρακτηρισµός της οικογενούς µετάλλαξης είναι µία χρονοβόρα διαδικασία. Για τη νόσο Huntington οι µεταλλάξεις πάντα εντοπίζονται σε συγκεκριµένη περιοχή στο γονίδιο huntingtin. Ο έλεγχος για αυτό το νόσηµα είναι πιο εύκολος και θα πάρει σηµαντικά λιγότερο χρόνο. Η ποιότητα του DNA είναι σηµαντικός παράγοντας επιτυχίας του γενετικού ελέγχου. Μερικές φορές ο γενετιστής πρέπει πρώτα να εξετάσει το DNA ατόµου που έχει πεθάνει για να χαρακτηρίσει την µετάλλαξη που ευθύνεται για το νόσηµα στην οικογένεια. Εάν το συγκεκριµένο δείγµα DNA δεν είναι καλής ποιότητας, αυτό Αλλαγές στα γονίδια ή τα χρωµοσώµατα αποκαλούνται µεταλλάξεις. Μπορούµε να παροµοιάσουµε την µετάλλαξη ως ένα ορθογραφικό λάθος, ή αλλαγή µιας σειράς λέξεων σε µια πρόταση. Οι µεταλλάξεις συµβαίνουν πολύ συχνά και όλοι µας είµαστε φορείς ενός αριθµού µεταλλάξεων. Το αποτέλεσµα µιας µετάλλαξης µπορεί να είναι καλό ή κακό, ή να µην επηρεάζει καθόλου τις λειτουργίες ενός οργανισµού. Αυτό εξαρτάται και από περιβαλλοντικούς παράγοντες, τυχαία γεγονότα ή ακόµη και συνδυασµός µεταλλάξεων και σε άλλα γονίδια. Οι µεταλλάξεις είναι συνήθως βλαβερές εάν προκαλέσουν πρόβληµα στην σωστή λειτουργικότητα ενός γονιδίου. Οι γενετικοί έλεγχοι εποµένως έχουν στόχο τον χαρακτηρισµό µεταλλάξεων σε ένα γονίδιο ή χρωµόσωµα. Ο έλεγχος γίνεται σε µια µικρή ποσότητα ολικού αίµατος ή και σε άλλο είδος ιστού (σάλιο, όµως συνήθως χρειάζεται αρκετή ποσότητα καθαρού DNA για τον λόγο αυτό προτιµάται ολικό αίµα). Το δείγµα αίµατος θα σταλεί στο κατάλληλο εργαστήριο γενετικής ώστε να γίνει ο έλεγχος.

4 Οι κλινικές Γενετικής έχουν συνήθως το δικό τους εργαστήριο Γενετικής. Υπάρχει όµως µια σωρεία γενετικών ελέγχων και δεν υπάρχει δυνατότητα ένα εργαστήριο να κάνει όλους τους ελέγχους. Αυτό συνήθως συµβαίνει για τις πιο σπάνιες παθήσεις. Το δείγµα εποµένως µπορεί να σταλεί σε ένα εξειδικευµένο εργαστήριο για τον έλεγχο. Πρέπει να γνωρίζουµε ότι ένας γενετικός έλεγχος θα µας δώσει πληροφορίες µόνο για το νόσηµα για το οποίο ελεγχόµαστε. εν υπάρχει ένας γενετικός έλεγχος για όλα τα νοσήµατα. Ο σκοπός του ελέγχου είναι να δώσει πληροφορίες για την υγεία ενός ατόµου ή της οικογένειας. Οι κλινικές Γενετικής δεν κάνουν συνήθως ελέγχους για θέµατα όπως πατρότητα, όµως η µη πατρότητα µπορεί να αποκαλυφθεί µέσω ενός γενετικού ελέγχου για συγκεκριµένο νόσηµα. Εργαστήρια Γενετικής Υπάρχουν δύο κύρια είδη εργαστηρίων γενετικής. Το ένα εξετάζει τα γονίδια και το άλλο τα χρωµοσώµατα. 1) Κυτταρογενετική Εάν ο γιατρός υποπτευθεί ότι το γενετικό νόσηµα προκαλείται από βλάβη στα χρωµοσώµατα, θα ζητηθεί από ένα εργαστήριο κυτταρογενετικής να εξετάσει τα χρωµοσώµατα του ασθενούς. Το δείγµα που θα εξετασθεί µπορεί να είναι ολικό αίµα, δέρµα ή υλικό τροφοβλάστης ή αµνιακού υγρού. Τα κύτταρα πρέπει πρώτα να µπουν σε καλλιεργητικό υλικό και να πολλαπλασιαστούν. Κατόπιν τοποθετούνται σε πλάκες µικροσκοπίου και τα χρωµοσώµατα βάφονται µε ειδικές χρωστικές για να ελεγχθούν. 9 από κάποια ασθένεια αλλά δεν βρίσκονται οι υπεύθυνες µεταλλάξεις στους γονείς. Τότε είναι πιθανόν οι µεταλλάξεις να έχουν συµβεί για πρώτη φορά στο παιδί στην φάση της δηµιουργίας του εµβρύου. Αυτό ονοµάζεται de novo (από τα λατινικά) ή «νέα» µετάλλαξη. Μερικές φορές συµβαίνει το εργαστήριο να µην γνωρίζει την παθολογική συνέπεια κάποιας µετάλλαξης. Μπορεί η αλλαγή στην αλληλουχία του DNA να προκαλεί ήπια βλάβη στην λειτουργία του γονιδίου. Οι µεταλλάξεις αυτές ονοµάζονται «ήπιες αλλαγές» και το αποτέλεσµα αυτό µπορεί να προκαλέσει σύγχυση. Όµως είναι ιδιαίτερα σηµαντικό το εργαστήριο να µην δώσει µια µετάλλαξη ως παθολογική εάν γνωρίζει ότι έχει µη βλαβερή συνέπεια γιατί αυτό καταλήγει σε λανθασµένη διάγνωση για τον ασθενή. Το εργαστήριο έχει πάντα τη δυνατότητα χαρακτηρισµού µιας µετάλλαξης? Μερικές φορές γίνεται έλεγχος για να βρεθεί η αιτία του νοσήµατος όµως δεν βρίσκονται µεταλλάξεις στο υπεύθυνο γονίδιο. Υπάρχουν διάφορες αιτίες για αυτό: Μερικές φορές ο γενετικός έλεγχος γίνεται µόνο για τις κοινές µεταλλάξεις ενός νοσήµατος. Εάν ο ασθενής έχει κάποια σπάνια µετάλλαξη ο γενετικός έλεγχος που έγινε µπορεί να µην έχει τη δυνατότητα εντοπισµού της. Μπορεί να µην έχουν ακόµη βρεθεί όλα τα γονίδια που προκαλούν ένα συγκεκριµένο γενετικό νόσηµα. Ο ασθενής µπορεί να µην πάσχει από το νόσηµα που ο κλινικός γενετιστής υποψιάζεται οπότε ο έλεγχος δεν γίνεται στο σωστό γονίδιο. Πρέπει να σηµειωθεί ότι οι τεχνικές ανάλυσης του γονιδιώµατος και η γνώσεις µας στη γενετική εξελίσσονται µε γοργούς ρυθµούς. Οπότε ακόµη και εάν δεν υπάρχει δυνατότητα

8 Πως γνωρίζει το εργαστήριο ότι η µετάλλαξη προκαλεί βλάβη? Αυτή είναι πολύ σηµαντική ερώτηση. Στα εργαστήρια γενετικής κυκλοφορεί η εξής πρόταση: «όλοι µπορούν να βρούνε µεταλλάξεις, άλλα ελάχιστοι µπορούν να γνωρίζουν εάν έχει παθολογική συνέπεια ή όχι». Οι µεταλλάξεις διαφέρουν ως προς τον βαθµό παθογένειας και η γνώση του βαθµού παθογένειας µιας µετάλλαξης χρειάζεται γνώσεις ειδικού για κάθε νόσηµα, και προπαντός προσοχή στην λεπτοµέρεια. Οπότε πως µπορεί το εργαστήριο να γνωρίζει εάν η µετάλλαξη έχει κάποια βλαβερή συνέπεια ή όχι? Εικόνα 2: Πως φαίνονται τα χρωµοσώµατα στο µικροσκόπιο Ο 5 Πρώτα από όλα είναι απαραίτητο ένας ειδικός επιστήµονας, όπως ο κλινικός γενετιστής, να έχει πρώτα δει τον ασθενή, τους συγγενείς του και να έχει πάρει ένα λεπτοµερές οικογενειακό ιστορικό και ίσως και πληροφορίες από αποτελέσµατα άλλων εξετάσεων που έχουν γίνει στον ασθενή. Αυτές οι πληροφορίες θα δώσουν στον γενετιστή στοιχεία για το ποιο γονίδιο ή χρωµόσωµα χρειάζεται να εξετάσει. Οπότε εάν για παράδειγµα ο γενετιστής υποψιάζεται ότι ο ασθενής πάσχει από Κυστική ίνωση, γιατί εµφανίζει τα συµπτώµατα της ασθένειας, και υπάρχουν και µέλη της οικογένειας τα οποία έχει διαπιστωθεί ότι πάσχουν, θα πάρουν δείγµα από τον ασθενή για να γίνει ο έλεγχος. Το εργαστήριο πρέπει να πάρει το πλήρες οικογενειακό ιστορικό και τις σχετικές µε το νόσηµα πληροφορίες για τον ασθενή και θα πρέπει να σηµειωθεί ότι χρειάζεται να γίνει έλεγχος µεταλλάξεων στο γονίδιο το υπεύθυνο για την Κυστική ίνωση. Εάν το εργαστήριο διαπιστώσει ύπαρξη µεταλλάξεων στο συγκεκριµένο γονίδιο τότε ξέρουν σίγουρα ότι ο ασθενής πάσχει από κυστική ίνωση. Σε µερικές περιπτώσεις το παιδί πάσχει κυτταρογενετιστής πρώτα ελέγχει τον αριθµό των χρωµοσωµάτων. Μερικές παθολογικές καταστάσεις προκύπτουν γιατί υπάρχουν επιπλέον χρωµοσώµατα. Ένα από τα πιο κοινά παραδείγµατα είναι το σύνδροµο Down. Τα άτοµα µε αυτό το σύνδροµο έχουν συνήθως ένα επιπλέον χρωµόσωµα στα κύτταρά τους. Ο κυτταρογενετιστής θα ελέγξει και την δοµή των χρωµοσωµάτων. Αλλαγές στη δοµή των χρωµοσωµάτων συµβαίνουν όταν ένα χρωµόσωµα σπάσει και αναδιαταχθεί. Μπορεί να συµβεί έλλειµµα ή προσθήκη χρωµοσωµικού υλικού. Οι αλλαγές αυτές µπορεί να είναι πολύ µικρές σε µέγεθος και δύσκολες στον χαρακτηρισµό τους. Μερικές φορές θα χρειαστεί να εφαρµοστεί µια ειδική τεχνική που ονοµάζεται επιτόπιος υβριδισµός µε φθοριούχα ουσία: Fluorescence In-Situ Hybridisation (FISH). Η τεχνική αυτή χρησιµοποιείται όταν το µέγεθος της αλλαγής είναι πολύ µικρό για να την δούµε στο µικροσκόπιο ή για επαλήθευση κάποιας µικρής αλλαγής που έχουµε δει στο µικροσκόπιο.

6 Εικόνα 3: Τα χρωµοσώµατα µετά την τοποθέτησή τους ανά µέγεθος: καρυότυπος Ο 7 µοριακός γενετιστής θα πρέπει να διαβάσει την αλληλουχία του γονιδίου και να διαπιστώσει εάν υπάρχουν αλλαγές. Εάν οι αλλαγές αυτές προκαλούν πρόβληµα στην λειτουργία του γονιδίου τότε είναι υπεύθυνες για το νόσηµα. Αντίθετα µε τα χρωµοσώµατα το DNA δεν µπορούµε να το δούµε στο µικροσκόπιο. Ο µοριακός γενετιστής εξάγει το DNA από τα κύτταρα, και το χρησιµοποιεί σε ειδικές χηµικές αντιδράσεις για να διαβάσει την αλληλουχία του γονιδίου που τον ενδιαφέρει. Εικόνα 4: αλληλουχία DNA: βρείτε την διαφορά! κυτταρογενετικός έλεγχος είναι χρονοβόρα διαδικασία. Τα κύτταρα πρέπει πρώτα να πολλαπλασιαστούν και αυτό παίρνει τουλάχιστον µια εβδοµάδα. Μετ α χρειάζεται µια εβδοµάδα ή παραπάνω για την προετοιµασία των πλακών και τον έλεγχο στο µικροσκόπιο. 2) Μοριακή Γενευική Εάν ο γιατρός υποπτευθεί ότι το γενετικό νόσηµα προκαλείται από βλάβη (µετάλλαξη) σε ένα γονίδιο, τότε το δείγµα θα σταλεί για έλεγχο σε ένα εργαστήριο µοριακής γενετικής για να ελεγχθεί το DNA ενός συγκεκριµένου γονιδίου. Οι οδηγίες στο DNA είναι γραµµένες µε µορφή κωδικού ο οποίος απαρτίζεται από 4 γράµµατα: A, C, G, T. Το εργαστήριο µοριακής γενετικής µπορεί να διαπιστώσει την ακριβή αλληλουχία ενός γονιδίου για να δει εάν υπάρχουν σφάλµατα, ή πιο κοινά ανορθογραφίες. Η αλληλουχία ενός γονιδίου όµως µπορεί να αποτελείται από 10.000 ή περισσότερα γράµµατα του κωδικού του DNA. Ο Φυσιολογική αλληλουχία Αλληλουχία ασθενούς Στην εικόνα φαίνεται µια πολύ µικρή αλληλουχία ενός γονιδίου. Εάν µπορείτε να δείτε την έγχρωµη εικόνα θα διαπιστώσετε ότι κάθε γράµµα του DNA απεικονίζεται µε διαφορετικό χρώµα. Η εικόνα στα αριστερά δείχνει την φυσιολογική αλληλουχία, και η εικόνα στα δεξιά την αλληλουχία του ασθενούς. Στην εικόνα στα αριστερά κάθε γράµµα απεικονίζεται µε µια κορυφή. Όµως στην αριστερή εικόνα θα διαπιστώσετε ότι ο συγκεκριµένος ασθενής παρουσιάζει δύο κορυφές στην ίδια θέση, ένα G (µαύρη κορυφή) και ένα C (µπλε κορυφή). Αυτό µας επισηµαίνει ότι υπάρχει µια µετάλλαξη σε αυτή την θέση σε ένα από τα δύο ζεύγη χρωµοσωµάτων.