تشخیص ژنتیکی بیماریهای ارثی: روش‌ها و کاربردها
تشخیص ژنتیکی بیماریهای ارثی شامل طیف وسیعی از روش‌ها با هدف شناسایی اختلالات ژنتیکی از طریق تجزیه و تحلیل DNA و ناهنجاری‌های کروموزومی است. پیشرفت‌های چشمگیر در حوزه ژنتیک پزشکی، امکان شناسایی زودهنگام بیماریهای ارثی را فراهم کرده‌اند؛ بیماری‌هایی که در صورت عدم تشخیص، می‌توانند نسل‌های آینده را تحت تأثیر قرار دهند. استفاده از روش‌های نوین تشخیص ژنتیکی، نقش بسزایی در افزایش شانس بارداری سالم، پیشگیری از بروز ناتوانی‌های مادرزادی و ارائه مراقبت‌های هدفمند دارد و آن را به یک جزء حیاتی از پزشکی مدرن تبدیل می‌کند.
بیماری ارثی چیست؟
بیماریهای ارثی اختلالاتی هستند که به دلیل وجود جهش یا ناهنجاری در ژن‌ها یا کروموزوم‌ها از والدین به فرزندان منتقل می‌شوند. این بیماری‌ها ممکن است تک‌ژنی (مانند تالاسمی، فیبروز سیستیک، هموفیلی)، کروموزومی (مانند سندرم داون، سندرم ترنر) یا چندعاملی (مانند برخی از سرطان‌ها یا بیماریهای قلبی) باشند. شناسایی به موقع این اختلالات از طریق آزمایش‌های ژنتیکی، نقش مهمی در پیشگیری، تصمیم‌گیری آگاهانه والدین و مدیریت درمان دارد.
روش‌های تشخیص ژنتیکی بیماریهای ارثی
تشخیص ژنتیکی شامل طیف وسیعی از روش‌ها با هدف شناسایی بیماریهای ارثی از طریق تجزیه و تحلیل توالی‌های ژنومی و عوامل مرتبط است. در این بخش چندین تکنیک برجسته مورد استفاده در این زمینه تشریح شده است.
تکنیکهای سیتوژنتیک
روش‌های سیتوژنتیک بر مطالعه کروموزوم‌ها و ساختار آن‌ها تمرکز دارند. در میان آن‌ها، هیبریداسیون فلورسانس درجا (FISH) همچنان سنگ بنای سیتوژنتیک مولکولی است.
FISH
کاریوتایپ
این روش از پروب‌های فلورسنت برای اتصال توالی‌های خاص DNA استفاده می‌کند و محققان را قادر می‌سازد تا ناهنجاری‌های ژنتیکی را در سلول‌ها مشاهده کنند. با تکامل طراحی پروب و فناوری‌های تصویربرداری، انتظار می‌رود FISH درک ما از اختلالات ژنتیکی را افزایش داده و دستیابی به استراتژی‌های درمانی هدفمند را تسهیل کند.
کاریوتایپ نیز یکی از روش‌های کلاسیک سیتوژنتیک به شمار می‌آید. در این روش، کروموزوم‌ها از سلول‌های خون محیطی، کشت داده شده و پس از رنگ‌آمیزی، زیر میکروسکوپ نوری بررسی می‌شوند. از کاریوتایپ می‌توان در تشخیص ژنتیکی ناهنجاری‌های عددی (مانند سندرم داون) یا ساختاری (مانند جابه‌جایی‌ها) استفاده کرد.
هیبریداسیون ژنومی مقایسه‌ای (CGH)
هیبریداسیون ژنومی مقایسه‌ای (CGH) یکی دیگر از تکنیکهای حیاتی در تشخیص ژنتیکی به شمار می‌آید. این روش DNA یک نمونه آزمایشی را با یک نمونه مرجع مقایسه می‌کند تا تغییرات تعداد کپی (CNV) را در سراسر ژنوم نشان دهد. CGH به ویژه در تشخیص ژنتیکی و تحقیقات سرطان و آزمایش‌های پیش از تولد مفید است و دیدگاهی در سطح ژنوم از عدم تعادل‌های ژنتیکی ارائه می‌دهد که برای تشخیص دقیق بیماری بسیار مهم هستند.
آزمایش مولکولی
آزمایش مولکولی شامل تکنیکهای مختلفی است که برای شناسایی جهش‌ها در سطح DNA طراحی شده‌اند. توالی‌یابی نسل جدید (NGS) با امکان توالی‌یابی با توان عملیاتی بالا و هزینه‌های کمتر، این حوزه را متحول کرده و امکان بررسی همزمان چندین ژن را فراهم می‌کند. NGS دقت تشخیصی را بهبود می‌بخشد و شناسایی پایه‌های ژنتیکی بیماریهای مندلی را در هر دو محیط تحقیقاتی و بالینی تسریع می‌کند.
این فرآیند شامل تکثیر توالی‌های DNA هدف است که سپس توالی‌یابی شده و به صورت بیوانفورماتیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند تا انواع مرتبط با اختلالات ژنتیکی خاص را شناسایی کنند.
فناوری CRISPR
فناوری CRISPR تنها به عنوان یک ابزار ویرایش ژن شناخته نمی‌شود، بلکه در سال‌های اخیر کاربردهای نوینی در حوزه تشخیص نیز یافته است. سیستم‌هایی مانند SHERLOCK و DETECTR با استفاده از مکانیسم CRISPR، امکان تشخیص سریع، دقیق و غیرتهاجمی اختلالات ژنتیکی و بیماریهای عفونی را فراهم کرده‌اند. این ابزارها با حساسیت بالا، قابلیت تشخیص مقادیر بسیار کم از DNA یا RNA را دارند و پتانسیل جایگزینی روش‌های پرهزینه و پیچیده را در برخی کاربردهای بالینی دارا هستند.
روش | نوع | سطح تحلیل | کاربردها | مزایا | محدودیت‌ها |
FISH | سیتوژنتیک مولکولی | کروموزومی | ناهنجاری‌های خاص، حذف/اضافه | دقیق در تشخیص هدفمند | نیاز به پروب‌های خاص |
کاریوتایپ | سیتوژنتیک کلاسیک | کروموزومی | ناهنجاری‌های عددی/ساختاری | بررسی کل کروموزوم‌ها | دقت پایین‌تر نسبت به روش‌های جدید |
CGH | مولکولی-کروموزومی | کل ژنوم | تغییرات تعداد کپی (CNV) | آنالیز گسترده ژنوم | عدم تشخیص تغییرات نقطه‌ای |
NGS | مولکولی | ژنی / کل ژنوم | شناسایی جهش‌ها، بیماریهای مندلی | دقت بالا، توان عملیاتی بالا | نیاز به تحلیل بیوانفورماتیکی |
CRISPR-based | مولکولی/ویرایشی | هدفمند ژنی | تشخیص سریع و دقیق، ابزار تحقیقاتی | قابلیت اصلاح ژنتیکی | هنوز در مراحل تحقیقاتی و استفاده‌ی محدود در کاریردهای بالینی |
کاربردهای تشخیص ژنتیکی
تشخیص ژنتیکی نقش مهمی در شناسایی و مدیریت بیماریهای ارثی ایفا می‌کند و روش‌های مختلفی در زمینه‌های متنوع برای اطمینان از تشخیص زودهنگام، درمان و تصمیم‌گیری آگاهانه به کار گرفته می‌شود. در این بخش به انواع کاربردهای تشخیص‌های ژنتیکی می‌پردازیم:
غربالگری نوزادان
یکی از گسترده‌ترین کاربردهای تشخیص ژنتیکی، غربالگری نوزادان است که در آن نوزادان به طور معمول در روزهای اول زندگی برای اختلالات ژنتیکی خاص آزمایش می‌شوند. انجام این تست‌ها، اغلب قبل از ترخیص نوزاد از بیمارستان اجباری است، این تست‌ها، شامل یک نمونه‌گیری ساده از پاشنه پا برای جمع‌آوری نمونه خون است.
با وجود اثربخشی این تست، مواردی از نتایج مثبت کاذب وجود دارد که در صورت وجود مشکل احتمالی، انجام آزمایش تأییدی را ضروری می‌کند.
آزمایش ناقلین
آزمایش ناقلین، افرادی را شناسایی می‌کند که یک کپی از جهش ژنی را حمل می‌کنند که در صورت به ارث رسیدن دو کپی، می‌تواند منجر به اختلال ژنتیکی شود. این نوع آزمایش به ویژه برای افرادی که سابقه خانوادگی بیماریهای ژنتیکی دارند یا افرادی از گروه‌های قومی در معرض خطر بیشتر برای برخی اختلالات هستند، مهم است.
اگر هر دو والد آزمایش شوند، نتایج می‌تواند آن‌ها را در مورد خطر داشتن فرزندی با بیماری ژنتیکی آگاه کند. غربالگری‌های ناقلین معمولاً از طریق آزمایش خون انجام می‌شود و می‌تواند برای پوشش اختلالات متعدد گسترش یابد و به برنامه‌ریزی تولید مثل کمک کند.
آزمایش قبل از تولد
آزمایش قبل از تولد یکی دیگر از کاربردهای مهم تشخیص ژنتیکی محسوب می‌شود که امکان تشخیص اختلالات ژنتیکی یا کروموزومی در جنین را قبل از تولد فراهم می‌کند. این آزمایش معمولاً به افراد باردار در معرض خطر بیشتر برای برخی بیماریهای ژنتیکی ارائه می‌شود و می‌تواند در تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد بارداری موثر باشد. با این حال، توجه به این نکته ضروری است که آزمایش‌های پیش از تولد، شناسایی تمام اختلالات ارثی یا نقص‌های مادرزادی را تضمین نمی‌کند. در ادامه دو نمونه از آزمایش‌های قبل از تولد آمده است:
آمنیوسنتز
یک روش تشخیصی تهاجمی است که طی آن مایع آمنیوتیک اطراف جنین با سوزن گرفته می‌شود و برای بررسی اختلالات کروموزومی (مانند سندرم داون) یا بیماریهای ژنتیکی مورد بررسی قرار می‌گیرد. معمولاً این آزمایش در هفته 15 تا 20 بارداری انجام می‌شود.
NIPT (Non-Invasive Prenatal Testing)
یک آزمایش غیرتهاجمی است که با گرفتن نمونه خون از مادر و بررسی DNA آزاد جنین در خون مادر انجام می‌شود. این آزمایش برای غربالگری اختلالات کروموزومی مثل سندرم داون، ادوارد و پاتو کاربرد دارد.
آزمایش ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی
آزمایش ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی (PGT) بر روی جنین‌هایی که از طریق لقاح آزمایشگاهی (IVF) ایجاد شده‌اند، انجام می‌شود تا نقایص ژنتیکی پیش از لانه‌گزینی شناسایی شود. نمونه سلولی از جنین در مرحله بلاستوسیست برداشته شده و با روش‌هایی مانند FISH یا NGS تحلیل می‌شود.
این تکنیک به ویژه برای زوج‌هایی که دارای اختلالات ژنتیکی شناخته شده یا سابقه خانوادگی بیماریهای ژنتیکی هستند، مفید است و به آن‌ها امکان انتخاب جنین‌های عاری از بیماریهای خاص را می‌دهد.
آزمایش تاییدی
در افراد علامت‌دار، آزمایش ژنتیک برای تایید تشخیص براساس علائم و نشانه‌های فیزیکی استفاده می‌شود. این کاربرد در محیط‌های بالینی که در آن‌ها به بیماریهای ژنتیکی مشکوک هستند، بسیار اهمیت دارد و امکان تشخیص دقیق و برنامه‌ریزی درمانی آینده را فراهم می‌کند.
علاوه بر این، آزمایش‌های ژنتیکی می‌توانند پیشرفت بیماری را کنترل کرده و پاسخ به درمان را ارزیابی کنند و مراقبت از بیمار را بهبود بخشند.
آزمایش پیش‌بینی‌کننده
آزمایش پیش‌بینی‌کننده برای شناسایی جهش‌های ژنتیکی که ممکن است خطر ابتلا به برخی اختلالات را در مراحل بعدی زندگی افزایش دهند، به کار می‌رود. این کاربرد برای استراتژی‌های مداخله زودهنگام و انتخاب آگاهانه سبک زندگی و در نتیجه تغییر بالقوه روند بیماری، اهمیت بالایی دارد.
جمع‌بندی و مطالعات آینده
تشخیص ژنتیکی بیماریهای ارثی، گامی کلیدی در پیشگیری از بیماری‌ها، حفظ سلامت نسل آینده و ارتقاء کیفیت خدمات درمانی به شمار می‌آید. با توسعه تکنولوژی‌هایی مانند NGS و هوش مصنوعی در آنالیز ژنتیکی، آینده این حوزه به سمت شخصی‌سازی درمان و شناسایی دقیق‌تر بیماری‌ها حرکت خواهد کرد. مطالعات آینده باید بر توسعه روش‌های سریع‌تر، ارزان‌تر و دقیق‌تر تمرکز کنند تا خدمات ژنتیکی برای طیف وسیع‌تری از جمعیت در دسترس قرار گیرد.
خدمات تخصصی پارس ژن پویا در تشخیص ژنتیکی
پارس ژن پویا با ارائه تجهیزات تخصصی، نرم‌افزارهای تحلیل سیتوژنتیکی و ابزارهای پاتولوژی دیجیتال، مراکز IVF و ژنتیک را در مسیر تشخیص دقیق‌تر بیماریهای ارثی یاری می‌دهد. این محصولات شامل:
این فناوری‌ها دقت تشخیص را به شکل چشمگیری افزایش داده و زمان آنالیز را کوتاه می‌کنند.
منابع: medlineplus،ncbi.nlm.nih، sciencedirect، science