Секвенирование генома новорожденных делает более точным «пяточный тест»

Главная задача американского проекта NBSeq, который стартовал в 2015 году, — изучение возможностей полноэкзомного секвенирования в диагностике патологий метаболизма и иммунной системы новорожденных. Данные проекта, представленные в прошлом году, говорили о том, что секвенирование еще не готово заменить существующие методы скрининга из-за недостаточно высокой чувствительности, но может стать полезным дополнением к ним — в частности, исключить ложноположительные результаты и выявить большее количество мутаций, ответственных за патологии. Новое исследование подтверждает этот вывод.

Программы скрининга новорожденных позволяют на ранних этапах обнаруживать заболевания, требующие немедленного медицинского вмешательства, в масштабе всего населения. В России неонатальный скрининг («пяточный тест») проводится с 2006 года, с его помощью выявляют галактоземию, муковисцидоз, адреногенитальный синдром, врожденный гипотиреоз, фенилкетонурию и другие заболевания; полный список варьирует в разных регионах. Исследуют образцы, отобранные методом «сухой капли» (кровь промокают бумагой и высушивают). Скрининг на основные заболевания может проводиться биохимическими и иммунологическими методами; более широкий перечень врожденных нарушений метаболизма (ВНМ) позволяет диагностировать анализ с помощью тандемной масс-спектрометрии.

В рамках проекта NBSeq исследователи оценили полноэкзомное секвенирование как потенциальный метод скрининга новорожденных и выявления ВНМ. Они проанализировали миллионы образцов, отобранных методом «сухой капли» с 2005 по 2013 год, из биобанка Калифорнийского департамента общественного здравоохранения. Было проведено полноэкзомное секвенирование 805 образцов с подтвержденными ВНМ, а также 385 образцов, которые по данным масс-спектрометрии получили ложноположительный результат (здоровым детям был поставлен диагноз ВНМ). Определяли как известные патогенные варианты, так и очень редкие миссенс и нонсенс-варианты, другие варианты, способные повлиять на структуру белка, и вариации числа копий (CNV). Это самое масштабная на сегодня работа по секвенированию популяции с ВНМ. Ее результаты опубликованы в Nature Medicine.

Качество полученных экзомов оказалось не хуже, чем у экзомов из свежих образцов крови. Проанализировав 78 генов, ответственных за 48 различных врожденных нарушений обмена веществ, которые на данный момент включены в программу скрининга новорожденных в Калифорнии, команда обнаружила, что их алгоритм анализа полноэкзомного секвенирования позволяет определить ВНМ с чувствительностью 88% и специфичностью 98,4%. Стоит отметить, что для очень редких вариантов чувствительность была еще ниже; авторы предполагают, что показатели можно улучшить, если использовать более совершенные методы секвенирования. Показатели чувствительности и специфичности масс-спектрометрии существенно выше — 99,0% и 99,8 % соответственно.

Ученые заключили, что секвенирование само по себе не способно служить первичным методом для определения ВНМ. Однако если оно будет назначаться в качестве вторичного теста, тем младенцам, которым с помощью масс-спектрометрии был поставлен диагноз ВНМ, это поможет избежать ложноположительных результатов, а также уточнить диагноз и подобрать индивидуальное лечение. В случае некоторых заболеваний ложноположительных результатов бывает весьма много: например, из 1254 детей, которым после скрининга с использованием масс-спектрометрии поставили предварительный диагноз «глутаровая ацидемия первого типа», только 130 имели врожденные нарушения обмена, и среди них лишь у 43 действительно была глутаровая ацидемия.

Авторы также отмечают, что NBSeq играет роль скринингового исследования, позволяющего судить о «генетическом ландшафте» ВНМ в Калифорнии. Многие варианты генов, выявленные в работе, могут быть потенциально патогенными, но ранее они описаны не были.

Полноэкзомное секвенирование могло бы успешно использоваться для своевременного выявления хорошо охарактеризованных и излечимых менделевских наследственных заболеваний, которые плохо диагностируются с помощью масс-спектрометрии и в результате обнаруживаются слишком поздно, пишут авторы в заключении. Тем не менее, пригодность полногеномного или полноэкзомного секвенирования должна оцениваться отдельно для каждого заболевания.