Co wykrywa badanie mikromacierzy? Kiedy jest zalecane?

Badanie mikromacierzy (aCGH) to nowoczesna metoda genetyczna, która pozwala wykryć nawet bardzo drobne zmiany w materiale DNA – tzw. mikrodelecje i mikroduplikacje. Dzięki niej możliwe jest zdiagnozowanie wielu chorób genetycznych, których nie ujawniają standardowe testy kariotypu. Mikromacierze wykorzystuje się m.in. w diagnostyce nieprawidłowości rozwojowych, autyzmu, opóźnienia mowy czy poronień nawracających. Sprawdź, na czym polega to badanie, co może ujawnić i kiedy lekarz może je zlecić.

Na czym polega badanie mikromacierzy (aCGH)?

Badanie mikromacierzy klinicznej (array CGH) to technika genetyczna, która umożliwia jednoczesną analizę całego genomu pod kątem utraty lub dodatkowej kopii fragmentów DNA. W praktyce wygląda to tak, że z krwi pacjenta izoluje się DNA, a następnie porównuje z DNA referencyjnym za pomocą mikromacierzy zawierającej tysiące sond genetycznych. Dzięki temu można wykryć bardzo małe zmiany w chromosomach – rzędu kilkudziesięciu tysięcy par zasad – podczas gdy klasyczne badanie kariotypu (pod mikroskopem) wykrywa tylko duże zmiany powyżej 5–10 milionów par zasad. Mikromacierz jest zatem znacznie czulsza.

Wynik badania mikromacierzy nazywa się czasem kariotypem molekularnym – bo w praktyce otrzymujemy mapę wszystkich chromosomów z zaznaczeniem ewentualnych ubytków (delecji) lub nadmiarów (duplikacji) fragmentów chromosomów. Badanie aCGH nie ocenia kolejności nukleotydów (nie wykrywa mutacji punktowych), a jedynie braki lub nadmiar większych bloków DNA (copy number variations, CNV). Można powiedzieć, że to bardzo dokładne badanie „ilości” materiału genetycznego w każdej części każdego chromosomu.

Co wykrywa badanie mikromacierzy?

Badanie mikromacierzy wykrywa wszelkie niezrównoważone aberracje chromosomowe, czyli:

• aneuploidie – brak lub dodatkowy cały chromosom lub jego duży fragment. Czyli stwierdzi np. trisomię 21 (zespół Downa), trisomię 18 (zespół Edwardsa), monosomię X (zespół Turnera) itp. Klasyczne badanie kariotypu także wykrywa te nieprawidłowości, ale mikromacierz potwierdzi je i ewentualnie precyzuje zakres zmian;
• mikrodelecje – bardzo małe ubytki fragmentów chromosomów, niewidoczne w kariotypie tradycyjnym. Istnieje wiele zespołów mikrodelecji, które powodują konkretne choroby genetyczne. Przykłady: Zespół DiGeorge’a, Zespół Williamsa, Zespół Pradera-Williego / Angelmana, zespół Wolfa-Hirschhorna, zespół kri du chat (delecja 5p15) itd.
• mikroduplikacje – analogicznie, dodatkowe kopie fragmentów chromosomów. Mogą powodować zespoły duplikacji (wiele nazw pokrywa się z zespołami delecji, bo nadmiar genu też daje objawy chorobowe). Przykładem jest duplikacja regionu PMP22 na chromosomie 17 powodująca jedną z neuropatii dziedzicznych (HNPP). Mikromacierz wykryje nawet niewielkie duplikacje genów;
• warianty liczby kopii (CNV) – badanie wskaże wszelkie odchylenia od stanu dwukopijnego. Trzeba zaznaczyć, że nie każdy wykryty CNV to choroba – nasz genom naturalnie zawiera pewne różnice między ludźmi. Są bazy danych, które pozwalają ocenić, czy dana delecja/duplikacja jest patogenna, czy to wariant łagodny. Dlatego interpretacja wyniku mikromacierzy powinna być dokonana przez doświadczonego genetyka.

Badanie mikromacierzy jest najnowocześniejszą metodą analizy chromosomów, o znacznie wyższej rozdzielczości niż klasyczny kariotyp. Dzięki niej diagnozuje się wiele zespołów genetycznych objawiających się np. niepełnosprawnością intelektualną, wadami wrodzonymi czy opóźnieniem rozwoju u dzieci, których przyczyny wcześniej pozostawały niewyjaśnione.

Czego nie wykryje badanie mikromacierzy?

Jakie są ważne ograniczenia badania mikromacierzy?

• Nie wykrywa mutacji punktowych (pojedynczych zmian w genach) ani małych insercji/delecji w obrębie genu. Do tego potrzebne są badania typu sekwencjonowanie genów;
• Nie wykrywa mutacji dynamicznych jak powtórzenia trójnukleotydowe (np. zespół łamliwego X wymaga innego testu – PCR z pomiarem liczby powtórzeń CGG, bo sama mikromacierz tylko sugeruje problem, gdy wyjdzie pozornie prawidłowy kariotyp);
• Z reguły nie wykrywa mutacji subtelnych w mitochondriach lub zmian epigenetycznych (piętnowanie genomowe). Choć potrafi wychwycić utratę regionu piętnowania (jak w zespole Pradera-Williego, duża delecja), to nie stwierdzi np. uniparentalnej disomii czy samego błędu piętnowania bez delecji;
• Nie ocenia translokacji zrównoważonych – jeśli ktoś ma np. zamianę fragmentów między chromosomami, ale bez utraty materiału (translokacja wzajemna, inwersja), mikromacierz wyjdzie prawidłowa, mimo że kariotyp klasyczny pokaże translokację. Dlatego w przypadku nawracających poronień często wykonuje się zarówno kariotyp klasyczny u rodziców (by wykluczyć zrównoważone translokacje), jak i mikromacierz u poronionego płodu (by wykryć mikrodelecje, aneuploidie).

Kiedy zaleca się badanie mikromacierzy?

Badanie kariotypu molekularnego polecane jest w sytuacjach, gdy zachodzi podejrzenie, że problemy zdrowotne mogą mieć podłoże genetyczne, a klasyczne testy nie pozwoliły na postawienie diagnozy. Najczęstsze wskazania to:

Dodatkowo mikromacierze znajdują zastosowanie w onkologii – np. w badaniu próbek nowotworów do wykrycia specyficznych zmian genomowych (ale to odrębny temat).

Jak przebiega badanie mikromacierzy?

Badanie wykonuje się najczęściej z próbki krwi obwodowej. U niemowląt może to być krew pępowinowa lub wycinek skóry. W przypadku płodu – materiał z biopsji kosmówki albo płyn owodniowy. Procedura dla pacjenta jest prosta: pobranie krwi jak do morfologii. Potem w laboratorium DNA jest ekstrahowane i analizowane. Czas oczekiwania na wynik bywa dość długi, bo analiza danych jest skomplikowana. Wynik otrzymuje się w formie opisu znalezionych aberracji (lub informacji, że nie stwierdzono istotnych zmian). Jeśli coś wykryto, opis zawiera dokładną lokalizację zmiany na chromosomie i listę genów tam się znajdujących.

Wynik należy skonsultować z lekarzem genetykiem, ponieważ niektóre wykryte zmiany mogą mieć niepewne znaczenie. Lekarz ocenia, czy dana mikrodelecja wyjaśnia objawy pacjenta i czy jest dziedziczna. Czasem zaleca się też badanie rodziców, aby sprawdzić, czy któryś ma tę samą zmianę – jeśli tak i jest zdrowy, to prawdopodobnie zmiana jest łagodna.

Dostępność badania

Badanie mikromacierzy jest oferowane przez laboratoria genetyczne, także komercyjnie. W Diagnostyce można je wykonać jako e-pakiet kariotyp molekularny (mikromacierz kliniczna CGH). Przed wykonaniem zawsze wskazana jest konsultacja genetyczna, aby upewnić się, że jest to odpowiednie badanie dla danego pacjenta i że rodzice/pacjent rozumieją możliwości i ograniczenia testu.

Jeżeli lekarz podejrzewa u Ciebie lub Twojego dziecka chorobę o podłożu genetycznym, badanie kariotypu molekularnego może dać odpowiedź. Warto omówić z genetykiem wykonanie badania mikromacierzy – jest to obecnie jedno z najdokładniejszych badań do wykrywania ukrytych wad genetycznych.

Weryfikacja merytoryczna: lek. Wiktor Trela

Bibliografia

1. Dembińska-Kieć A., Diagnostyka laboratoryjna z elementami biochemii klinicznej, Wydawnictwo Edra Urban & Partner, Wrocław 2022.
2. Carey J. i in., Genetyka medyczna, Wydawnictwo Edra Urban&Partner, Wrocław 2021.
3. Dzięgiel P., Marszałek A. (red.), Biologia molekularna nowotworów w praktyce klinicznej, Wydawnictwo Edra Urban&Partner, Wrocław 2023.
4. Kazula A., Wykorzystanie mikromacierzy DNA w terapii i diagnostyce, „Farmacja Polska”, 2009, 65(3) s. 229-238.

Oceń artykuł