ריצוף אקסומי

מתוך Genopedia - פרופ' מוטי שוחט

מילים נרדפות: exome sequencing, ריצוף של אקסונים, טריוס, ריצוף אקזומי.

מהי הבדיקה?

הבדיקה מנצלת התפתחות טכנולוגית חדשה המכונה "ריצוף מהדור החדש" - מדובר בהתפתחות טכנולוגית ממשית. עד כה קריאת הקוד הגנטי באדם מסויים התמקדה בקביעת רצף האותיות של גן מסויים. עלות בדיקת רצף של גן כזה בשיטות הקונבנציונליות הללו הינה כ-1,000$ לגן.

הטכנולוגיה של הריצוף מהדור החדש (new generation sequencing) מאפשרת קריאה בו זמנית של רוב החומר הגנטי התיפקודי של הנבדק. המכשיר בו נעשית הבדיקה קורא כל מקטע דנ"א בתמיסה של הנבדק במקטעים, ואחר כך המחשב מחבר את הקטעים לרצף מלא. כל מקטע נקרא המכונה עשרות פעמים, והמחשב מסכם מהם האותיות שהם הנבדק שונה מהרצף הסטנדרטי.

העלות של קריאת כל הרצף של האדם ("ריצוף גנומי") הינה כיום כ-2,000 דולר לנבדק והיא צפויה לרדת למספר מאות דולרים עוד מספר שנים.לזה יש להוסיף את עלות הפיענוח (ביואינפורמטיקה) שמוערכת בכ-500 עד 1,000 דולר נוספים לכל נבדק. זמן הבדיקה לכל נבדק כיום יחסית ארוך. הבדיקה הטכנית 1-7 ימים, והאנליזה 2-3 חודשים.

הריצוף האקסומי מתייחס לקריאת רצף של החומר הגנטי המקודד לחלבון באדם והוא מהווה רק כ-80% מהחומר הגנטי הפונקציונלי (זה שמביא למחלות אם יש בו פגם) הכללי. והעלות של ריצוף אשסומי הינה כ-500 דולר לנבדק. לזה יש להוסיף את עלות הפיענוח (ביואינפורמטיקה) שמוערכת בכ-500 עד 1,000 דולר נוספים לכל נבדק. גם כאן, זמן הבדיקה לכל נבדק כיום יחסית ארוך. הבדיקה הטכנית כ-3 שבועות, והאנליזה כשבוע נוסף. ניתן לבצע הבדיקה מהר יותר (ימים בודדים) - אבל בדיקה מהירה יקרה יותר (50% יותר).

למרות שהריצוף האקסומי מאפשר הכרת 80% מהחור הקובע תקינות או מחלה באדם, רק ב-30%-50% מהנבדקים שיש להם מחלה גנטית מאתרים את הסיבה למחלה. ממה נובע הפער הזה?

א. עדיין לא ידוע התפקיד של כל גן באדם, ושינוי בגן כזה עלול להחמיץ והמוטציה בו יכלה לא להחשב כגורמת למחלה בנבדק.

ב. הפגם יכל להיות חסר קטן בגן וחסר בגן לא יכל להתגלות בשיטה זו.

ג. הפגם יכל להיות במוזאיקה - ומוזאיקה קטנה יכולה לא להתגלות.

ד. הבדיקה מבחינה טכנית לא כיסתה היטב את מקום הפגם.

מתי האבחון מוצלח יותר? מחקרים הראו שבדיקת ילד ללא ההורים מגלה רק חצי ממה שניתן לגלות אם נבדקים ההורים והילד יחד (טריו). אמנם זה מיקר את הבדיקה בעוד 1200 דולר, אבל זה חשוב ועדיף.

כמו כן בילדים עם אוטיזם ללא כל סימן חיצוני מיוחד הבדיקה מאבחנת עד 25% מהמקרים. לרוב פחות. לעומת זאת הילדים עם היקף ראש גדול או קטן הסיכוי גבוה מאד לאתר הבעיה בעזרת בדיקה זו.

מה יתרונותיה?

זו הבדיקה הכי טובה והראשונה לבצע לצורך אבחון מחלה גנטית שהגורם הגנטי שלה לא ידוע. אם הגנטיקאי יודע מהי האבחנה המדויקת ויש רק גן אחד, אזי הבדיקה הראשונה היא בדיקת הגן הזה. אבל בכל מקרה שלא ידוע האבחנה הספציפית או שיש מספר גנים היכולים לגרום לאותה מחלה אזי זוהי הבדיקה הטובה מכול אופציה אחרת!.

עד היום הבדיקה שבסל והראשונה לביצוע בישראל בילדים שאין להם אבחנה היא בדיקת הציפ הגנטי (CMA) - אולם מבחינה רפואית הרצוף האקסומי מזהה יותר מקרים וחשוב יותר להתבצע כבדיקה ראשונה.

הבדיקה מאפשרת לבדוק חולים במחלות שבהן יש מספר רב של גנים אפשריים. לדוגמא, במחלות כמו קרדיומיופטיה (מחלה מולדת גנטית של שריר הלב עם הפרעה בהתכווצות שריר הלב), ניוון שרירים מסוג CMT, פירכוסים, חירשות, פיגור שכלי, אוטיזם, ועוד, ידועים עשרות ומאות גנים שכל אחד מהם יכול לגרום למחלה. קביעת הרצף בו זמנית של כל הגנים מתאפשר בריצוף אקסומי.

חסרונות ומגבלות:

פרט למחיר, לבדיקה יש חסרונות נוספים:

1. בבדיקה מתקבלים הרבה מאד שינויים של הרצף הגנטי (מעל מיליון) ושצריך לפענח מי מהם אחראי למחלה בנבדק. השינויים יכולים להיות:

- פולימורפיזם (שינויים חסרי כל השלכות רפואיות) - אלו קל יחסית לזהות והם לא מהווים בעיה בפירוש התוצאות.

- מוטציות ברורות - אלו יכולים להיות הגורם למחלה אבל לא בהיכרח, כיון שלאדם לעיתים יש מוטציות שאינן גורמות לנזק ועלולים בטעות לקבוע שזה הגורם למחלה.

- שינויים שטיבם אינו ברור - אלו יכולים להיות רבים ומקשים על הפיענוח ועל קביעת הגורם המדוייק למחלה בנבדק.

2. ייתכנו טעויות טכניות:

- לעיתים קריאת הרצף בשיטה זו קוראת בחלק מהמקטעים שינוי שכאשר הוא אחר כך נבדק בשיטות הקונבנציונליות הן לא אמיתיות.

- לעיתים מוטציה לא נקראת על ידי הבדיקה בזאת מסיבות טכניות השיטה יכולה להעדיף דוקא את האלל התקין של הנבדק.

לכן השיטה אמינה יותר כשיש מחלה מוגדרת, כשיש מספר חולים (ואז אפשר לבחון אמיתות הממצא בעוד נבדקים), כשיש מודל חיה לבדיקת השינוי והוכחת הנזק שהוא עושה, או כשהממצא הינו מוכר כבר בספרות.

כמו כן הבדיקה אמינה יותר כאשר נבדקים הילד החולה ו-2 הוריו - שיטת בדיקה המכונה trios = טריוס. השיטה אמנם מיקרת את הבדיקה אך מגדילה בצורה משמעותית את אמינותה.

יעילות בדיקת ריצוף אקסומי בטריוס לאבחון הסיבה לפיגור שכלי ואוטיזם:

אחת המשימות הקשות ברפואה הינה איתור הסיבה הגנטית לפיגור שכלי בילד.

חוקרים הראו כי אם הם עושים ריצוף אקסומי של הילד ו-2 הוריו ומשווים את האותיות, מגלים כי לילד יש 50 -100 אותיות שונות מהוריו. אלו אותיות בקוד הגנטי שהועתקו לא נכון בעת העתקת החומר לזרע (בד"כ זה הזרע) או הביצית שיצרו את ההיריון של ילד זה. מאותיות אלו ניתן לראות מה נראה כמוטציה (שינוי שגורם למחלה). החוקרים הראו כי ב-40% מהילדים עם פיגור שכלי ניתן היה להראות את הפגם האחראי וכך להרגיע את ההורים כי הבעיה לא תחזור (כי היא לא אצלם - ובמילא ניתן לבדוק אותה בהיריון הבא).

בטריות של ריצוף גנומי מועשר:

במקום ריצוף של כל האקסומים בגנום (מדובר עשרות אלפי גנים) ניתן לערוך בדיקה יותר ממוקדת. כלומר, למחלות ספציפיות ניתן לערוך ערכת בדיקה למאות הגנים הקשורים במחלה זו. ככל שהבטריה יותר מוגדרת ניתן להימנע מהתמודדות עם תוצאות שהמשמעות שלהם אינה ידועה וגם להגביר את מספר המקטעים הרלוונטים הנבדקים. חוקרים בתחומים ספציפים מקימים ערכות כאלה - לדוגמא: לגנים הקשורים בנטייה גנטית לסרטן בכלל ושד בפרט, גנים לחירשות, גנים לקרדיומיופטיה וכג'.