Διάγνωση γενετικών ασθενειών, γενετική καθοδήγηση και καρκίνος
Τεύχος Β΄ · Κεφ. 6 · Μέθοδοι διάγνωσης, γενετική καθοδήγηση, προγεννητικός έλεγχος, καρκίνος
Μπορούμε να «διαβάσουμε» ένα γονίδιο πριν γεννηθεί το παιδί;
Ναι — από λίγα κύτταρα του εμβρύου μπορούμε σήμερα να δούμε τα χρωμοσώματά του ή να ελέγξουμε ένα συγκεκριμένο γονίδιο. Το δύσκολο δεν είναι μόνο η τεχνική, αλλά να διαλέξεις τη σωστή μέθοδο για τη σωστή ασθένεια. Σε αυτό το μάθημα μαθαίνεις ποια εξέταση βλέπει τι — και γιατί ο καρκίνος είναι γενετική ασθένεια, ενώ συνήθως δεν κληρονομείται.
Μέθοδοι διάγνωσης γενετικών ασθενειών
Τα επιτεύγματα της έρευνας στη Γενετική έδωσαν μεθόδους για τη διάγνωση των γενετικών ασθενειών, ακόμη και πριν εμφανιστούν τα συμπτώματα:
- Κυτταρογενετική ανάλυση (καρυότυπος): ανιχνεύει χρωμοσωμικές ανωμαλίες (αριθμητικές και δομικές).
- Βιοχημικές δοκιμασίες: μετρούν την ποσότητα ή τη δραστικότητα ενζύμων και άλλων πρωτεϊνών ή τη συγκέντρωση μεταβολιτών (π.χ. φαινυλαλανίνη στη φαινυλκετονουρία, ανάλυση αιμοσφαιρινών στις θαλασσαιμίες).
- Ανάλυση DNA (μοριακή διάγνωση): ανιχνεύει απευθείας τη μετάλλαξη στο DNA, με τεχνικές όπως η PCR, η υβριδοποίηση με ειδικούς ανιχνευτές και η χρήση περιοριστικών ενδονουκλεασών. Μπορεί να γίνει σε οποιοδήποτε κύτταρο που έχει DNA, σε οποιαδήποτε ηλικία.
Η ανάλυση DNA επιτρέπει και τον εντοπισμό φορέων υπολειπόμενων ασθενειών.
Ρώτα «τι θέλω να δω;». Χρωμοσώματα → τα φωτογραφίζω (καρυότυπος). Πρωτεΐνη ή μεταβολίτη → τα μετράω (βιοχημικές δοκιμασίες). Το ίδιο το γονίδιο → το διαβάζω (ανάλυση DNA). Φωτογραφίζω – μετράω – διαβάζω.
Γενετική καθοδήγηση
Η γενετική καθοδήγηση είναι η ενημέρωση και υποστήριξη ατόμων ή ζευγαριών που έχουν αυξημένη πιθανότητα να αποκτήσουν απογόνους με γενετική ανωμαλία. Ο γενετικός σύμβουλος:
- συλλέγει το οικογενειακό ιστορικό και κατασκευάζει γενεαλογικό δέντρο,
- προτείνει τις κατάλληλες εξετάσεις (π.χ. έλεγχο φορέα),
- εκτιμά την πιθανότητα εμφάνισης της ασθένειας στους απογόνους,
- ενημερώνει για τις επιλογές, χωρίς να αποφασίζει για λογαριασμό του ζευγαριού.
Απευθύνεται κυρίως σε ζευγάρια με ιστορικό γενετικών ασθενειών, φορείς (π.χ. β-θαλασσαιμίας), γυναίκες μεγάλης ηλικίας, συγγενείς που σκοπεύουν να αποκτήσουν παιδιά.
Προγεννητικός έλεγχος
Με τον προγεννητικό έλεγχο μπορούν να εντοπιστούν γενετικές ανωμαλίες στο έμβρυο. Οι δύο κλασικές μέθοδοι λήψης εμβρυϊκών κυττάρων είναι:
- Αμνιοπαρακέντηση: λαμβάνεται με βελόνα αμνιακό υγρό, που περιέχει εμβρυϊκά κύτταρα. Τα κύτταρα καλλιεργούνται και χρησιμοποιούνται για καρυότυπο, βιοχημικές δοκιμασίες ή ανάλυση DNA.
- Λήψη χοριακών λαχνών: λαμβάνεται δείγμα από τις χοριακές λάχνες (εμβρυϊκής προέλευσης ιστός του πλακούντα). Μπορεί να γίνει νωρίτερα στην εγκυμοσύνη από την αμνιοπαρακέντηση.
Και οι δύο μέθοδοι ενέχουν μικρό κίνδυνο αποβολής, γι' αυτό συστήνονται όταν υπάρχει αυξημένη πιθανότητα ανωμαλίας (π.χ. ηλικία μητέρας, οικογενειακό ιστορικό, γονείς φορείς).
Ποια μέθοδος είναι κατάλληλη για να διαπιστωθεί αν ένα έμβρυο έχει σύνδρομο Down;
Ο καρκίνος προκαλείται από μεταλλάξεις
Ο καρκίνος είναι ασθένεια κατά την οποία κύτταρα πολλαπλασιάζονται ανεξέλεγκτα, σχηματίζοντας όγκους. Οι κακοήθεις όγκοι διηθούν γειτονικούς ιστούς και δίνουν μεταστάσεις μέσω αίματος ή λέμφου.
Ο κυτταρικός πολλαπλασιασμός ελέγχεται από δύο κατηγορίες γονιδίων:
- Πρωτο-ογκογονίδια: κωδικοποιούν πρωτεΐνες που διεγείρουν την κυτταρική διαίρεση. Μια μετάλλαξη μπορεί να τα μετατρέψει σε ογκογονίδια, που δίνουν συνεχές σήμα διαίρεσης.
- Ογκοκατασταλτικά γονίδια: κωδικοποιούν πρωτεΐνες που αναστέλλουν τη διαίρεση ή ελέγχουν τις βλάβες του DNA. Όταν απενεργοποιηθούν με μετάλλαξη, χάνεται το «φρένο».
Συνήθως απαιτείται συσσώρευση πολλών μεταλλάξεων σε ένα κύτταρο, γι' αυτό ο καρκίνος είναι συχνότερος σε μεγαλύτερες ηλικίες. Οι μεταλλάξεις αυτές γίνονται κυρίως σε σωματικά κύτταρα και προκαλούνται συχνά από καρκινογόνους παράγοντες (καπνός, ακτινοβολίες, ορισμένοι ιοί). Καρκίνο μπορούν να προκαλέσουν και χρωμοσωμικές ανωμαλίες, όπως η μετατόπιση του χρωμοσώματος Φιλαδέλφεια.
Το χρωμόσωμα Φιλαδέλφεια πήρε το όνομά του από την πόλη όπου το περιέγραψαν οι Peter Nowell και David Hungerford το 1960, σε ασθενείς με χρόνια μυελογενή λευχαιμία. Ήταν η πρώτη χρωμοσωμική αλλαγή που συνδέθηκε σταθερά με έναν συγκεκριμένο τύπο καρκίνου.
Μέθοδος: επιλογή διαγνωστικής μεθόδου
- Χρωμοσωμική ανωμαλία (Down, Turner, Klinefelter, cri-du-chat, μετατοπίσεις) → καρυότυπος.
- Ενζυμική διαταραχή ή αιμοσφαιρινοπάθεια → βιοχημικές δοκιμασίες (ή ανάλυση DNA).
- Γνωστή γονιδιακή μετάλλαξη, έλεγχος φορέα → ανάλυση DNA (PCR, ανιχνευτές, περιοριστικές ενδονουκλεάσες).
- Έμβρυο → πρώτα λήψη κυττάρων (αμνιοπαρακέντηση / χοριακές λάχνες), μετά μία από τις παραπάνω.
Παράδειγμα 1: Γιατί η ανάλυση DNA μπορεί να γίνει σε κύτταρα του στοματικού βλεννογόνου για μια ασθένεια του αίματος, ενώ η βιοχημική δοκιμασία όχι;
Λύση: Όλα τα σωματικά κύτταρα έχουν το ίδιο DNA, άρα η μετάλλαξη ανιχνεύεται σε οποιοδήποτε κύτταρο. Η βιοχημική δοκιμασία όμως μετρά την πρωτεΐνη, που υπάρχει μόνο στα κύτταρα όπου εκφράζεται το γονίδιο (π.χ. αιμοσφαιρίνη στα ερυθροκύτταρα).
Παράδειγμα 2: Ένα ζευγάρι, και οι δύο φορείς β-θαλασσαιμίας, απευθύνεται σε γενετικό σύμβουλο. Τι πιθανότητα θα τους αναφέρει για κάθε παιδί και ποιον έλεγχο μπορεί να προτείνει στην εγκυμοσύνη;
Λύση: : πιθανότητα για κάθε παιδί να πάσχει (ανεξάρτητα από τα προηγούμενα παιδιά). Στην εγκυμοσύνη μπορεί να προταθεί προγεννητικός έλεγχος (λήψη χοριακών λαχνών ή αμνιοπαρακέντηση) με ανάλυση DNA των εμβρυϊκών κυττάρων για τις μεταλλάξεις των γονέων.
Άσκηση τύπου Πανελλαδικών: Να εξηγήσετε γιατί ο καρκίνος θεωρείται γενετική ασθένεια, ενώ στις περισσότερες περιπτώσεις δεν κληρονομείται.
Λύση: Ο καρκίνος είναι γενετική ασθένεια γιατί προκαλείται από μεταλλάξεις σε γονίδια που ελέγχουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό: τα πρωτο-ογκογονίδια μετατρέπονται σε ογκογονίδια (συνεχής διέγερση διαίρεσης) και τα ογκοκατασταλτικά γονίδια απενεργοποιούνται (απώλεια ελέγχου). Οι μεταλλάξεις αυτές συμβαίνουν συνήθως σε σωματικά κύτταρα κατά τη διάρκεια της ζωής, λόγω καρκινογόνων παραγόντων ή λαθών αντιγραφής, και δεν περιέχονται στους γαμέτες — άρα δεν μεταβιβάζονται. Όταν όμως μια τέτοια μετάλλαξη υπάρχει σε γεννητικό κύτταρο, κληρονομείται προδιάθεση για καρκίνο.
Τι συμβαίνει όταν ένα ογκοκατασταλτικό γονίδιο απενεργοποιηθεί με μετάλλαξη;
Ποια μέθοδος προγεννητικού ελέγχου μπορεί να γίνει νωρίτερα στην κύηση;
Ποια μέθοδο διάγνωσης θα πρότεινες σε κάθε περίπτωση, και γιατί;
(α) Έγκυος 42 ετών θέλει να ελέγξει αν το έμβρυο έχει σύνδρομο Down. (β) Ζευγάρι φορέων β-θαλασσαιμίας θέλει να μάθει αν το έμβρυο πάσχει. (γ) Έλεγχος ενός νεογνού για φαινυλκετονουρία. (δ) Ένας άνδρας, του οποίου ο αδελφός έχει κυστική ίνωση, θέλει να μάθει αν είναι φορέας.
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
(α) Λήψη εμβρυϊκών κυττάρων (αμνιοπαρακέντηση ή λήψη χοριακών λαχνών) και καρυότυπος: το σύνδρομο Down είναι χρωμοσωμική ανωμαλία (τρισωμία 21) και φαίνεται στα μεταφασικά χρωμοσώματα.
(β) Εμβρυϊκά κύτταρα με τις ίδιες μεθόδους, αλλά ανάλυση DNA. Ο καρυότυπος δεν δείχνει γονιδιακές μεταλλάξεις. Και η ανάλυση αιμοσφαιρινών δεν βοηθά: τα κύτταρα του αμνιακού υγρού ή των χοριακών λαχνών δεν παράγουν αιμοσφαιρίνη, ενώ το DNA υπάρχει σε κάθε κύτταρο.
(γ) Βιοχημική δοκιμασία: μέτρηση της φαινυλαλανίνης σε λίγες σταγόνες αίματος.
(δ) Ανάλυση DNA. Ο φορέας ενός υπολειπόμενου αλληλόμορφου έχει φυσιολογικό φαινότυπο, οπότε ούτε ο καρυότυπος ούτε η απλή κλινική εικόνα τον αποκαλύπτουν· η ανάλυση DNA εντοπίζει απευθείας το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο.
- Χρήση καρυότυπου για γονιδιακές ασθένειες (π.χ. θαλασσαιμία) — δεν τις ανιχνεύει.
- «Ο γενετικός σύμβουλος αποφασίζει για το ζευγάρι.» Ενημερώνει· η απόφαση ανήκει στο ζευγάρι.
- «Ο καρκίνος κληρονομείται πάντα.» Κυρίως οφείλεται σε μεταλλάξεις σωματικών κυττάρων.
- Σύγχυση ογκογονιδίων (ενεργοποίηση) και ογκοκατασταλτικών γονιδίων (απενεργοποίηση).
- Διάγνωση: καρυότυπος (χρωμοσωμικές), βιοχημικές δοκιμασίες (ένζυμα, αιμοσφαιρίνες), ανάλυση DNA (μεταλλάξεις, φορείς).
- Γενετική καθοδήγηση: ιστορικό, γενεαλογικό δέντρο, εκτίμηση πιθανοτήτων, ενημέρωση.
- Προγεννητικός έλεγχος: αμνιοπαρακέντηση, λήψη χοριακών λαχνών (νωρίτερα).
- Καρκίνος: ανεξέλεγκτος πολλαπλασιασμός από μεταλλάξεις σε πρωτο-ογκογονίδια (→ ογκογονίδια) και ογκοκατασταλτικά γονίδια.
- Κυρίως μεταλλάξεις σωματικών κυττάρων, συσσώρευση πολλών μεταλλάξεων, καρκινογόνοι παράγοντες.