Kada je dr Bodo Bek prvi put video troje dece porodice koja je pobegla iz Sirije kako sede u svojoj sobi za konsultacije u Univerzitetskoj bolnici Keln, ljudski genetičar je bio iznenađen. Njegovom genetskom analizom dijagnostikovan je Barterov sindrom tip 3, ali nikada ranije nije video tako teške promene zglobova kod pacijenata sa ovom retkom bolešću.
Bolest bubrega je nasledna – obolelim osobama nedostaje gen CLCNKB, koji je odgovoran za specifičan hloridni kanal. Ravnoteža elektrolita postaje poremećena jer bubrezi ne mogu ponovo da apsorbuju važne hranljive materije i soli nazad u krvotok tokom filtracije i proizvodnje urina.
Pored odsustva gena CLCNKB, Bek je sumnjao da bi moglo biti opsežnijih delecija – oblasti potpuno eliminisane iz genoma – koje bi objasnile tešku kliničku sliku.
Da bi se ovo otkrilo, bilo bi potrebno detaljnije sagledati gene koji izazivaju bolesti, pa je kontaktirao dr Janine Altmuller, šefa Genomske platforme Centra Maks Delbrik i berlinskog instituta za zdravlje u Šarite (BIH).
Njen tim, koji se nalazi na berlinskom Institutu za biologiju medicinskih sistema Centra Maks Delbrik (MDC-BIMSB), uveo je najsavremenije tehnologije sekvenciranja kao što je sekvenciranje dugog čitanja. Ova tehnologija im je omogućila da analiziraju delove genoma pacijenata koji ranije nisu mogli da budu rešeni. Oni su sada objavili svoje nalaze u časopisu Genome Medicine.
Tradicionalne metode sekvenciranja kratkog čitanja uključuju razbijanje DNK na mnogo malih fragmenata, koji se zatim moraju ponovo sastaviti. Ali kada su u pitanju složene genomske strukture, ove uobičajene kliničke tehnologije dostižu svoje granice — kao što je kada se sekvence ponavljaju više puta u delu DNK, kao što je slučaj sa Barterovim sindromom tipa 3. To objašnjava zašto niko ranije nije ispitivao fina struktura pogođenih gena.
Dugo čitano sekvenciranje, s druge strane, može tačno da očita mnogo duže delove DNK u jednom ciklusu, obično u hiljadama ili čak desetinama hiljada parova baza. Dakle, pojedinačni delovi ove džinovske slagalice koja se sastoji od složenih obrazaca koji se ponavljaju su veći, što olakšava njihovo pravilno sastavljanje. Upravo je ovaj napredak doveo do toga da časopis Nature Methods proglasi dugo čitano sekvenciranje svojim metodom godine 2022.
Koristeći ovu tehnologiju, Altmullerov tim naučnika je sada identifikovao različite genetske varijante koje su ranije bile nepoznate i koje utiču na CLCNKB i susedni gen CLCNKA.
Njihova studija je obuhvatila kohortu od 32 pacijenta iz centara za bubrege u Kelnu, Marburgu, Minsteru i Londonu. „U jednoj od novootkrivenih strukturnih varijanti, mali deo jednog gena je u sličnoj poziciji u susednom genu“, kaže Altmiler. Ovaj genetski obrazac nema neposredan uticaj na bubrege i bio je prisutan kod skoro polovine zdravih kontrolnih osoba. Ali skoro uvek je bio prisutan kod pacijenata sa Barterovim sindromom.
Istraživači sumnjaju da ovaj obrazac u genomu favorizuje pojavu varijanti gena koje izazivaju bolesti. „Strukturna promena je fascinantna jer, u evolucionom smislu, to je žarište mutacija“, kaže Altmiler.
„Obrazac povećava verovatnoću da bi se druge strukturne varijante mogle pojaviti tokom ljudske evolucije.“ U stvari, tim je pronašao osam različitih delecija u CLCNKB u kohorti pacijenata. Ono što to znači, kaže Altmiler, jeste da retka bolest bubrega nije uvek posledica istih strukturnih varijanti, već umesto toga uključuje nezavisne događaje koji dele istu genetsku pozadinu.
Istraživači nisu otkrili nikakve dodatne izbrisane sekvence u sirijskoj porodici. Dakle, Barterov sindrom tip 3 ostao je jedina dijagnoza. „U našem zdravstvenom sistemu retko vidimo tako neobično težak tok bolesti“, objašnjava Bek. „To je zato što se oštećenje bubrega obično otkriva mnogo ranije, tako da se efekti u kasnoj fazi, poput onih koji se manifestuju u zglobovima, obično mogu sprečiti.“
Nalazi će pomoći naučnicima da bolje razumeju uzroke bolesti. Takvo znanje takođe može olakšati razvoj boljih opcija za dijagnostiku i lečenje. Altmuller je već napravio prvi korak ka prevođenju tehnologije u kliničku praksu.
„Uskoro će početi pilot studija sa partnerima iz Berlina, Hanovera, Tibingena i Ahena u kojoj želimo da primenimo dugo čitano sekvenciranje na veću kohortu pacijenata sa nerešenim retkim genetskim bolestima.“
