Как проходят генетические тесты и почему они такие дорогие?

Стоимость исследования

Проведение генетического теста включает несколько этапов, которые требуют специализированного оборудования стоимостью несколько миллионов долларов и участия нескольких специалистов.

Основной вклад в цену исследования вносят реагенты и расходные материалы, которые мы закупаем в основном в США. Кроме этого, существенной статьей расходов лаборатории являются контрольные процедуры – использование внутренних и внешних контрольных образцов, аудиты независимых экспертов и технических специалистов по обслуживанию оборудования.

8 этапов проведения генетического теста:

Этап 1. Сдача биоматериала

В качестве исходного биоматериала к нам в лабораторию чаще всего поступает кровь или слюна. Для генетического анализа оба биоматериала подходят одинаково – и там, и там достаточно много ДНК, ее просто извлекать. Большинство наших клиентов сдает именно слюну – это можно сделать где угодно, да еще и без боли. Однако медицинские клиники, которые предлагают наши тесты своим пациентам, зачастую предпочитают собирать кровь, потому что так проще им с точки зрения маршрутизации их исследований.

Слюна собирается в специальный комплект, которые содержит консервант, позволяющий сохранять ДНК до года при комнатной температуре.

Кровь собирается из пальца или из вены в специальные пробирки с консервантом ЭДТА. Этот консервант не дает крови свернуться, но не защищает ДНК от разрушения, поэтому кровь необходимо доставлять к нам в лабораторию в течение пары дней после сдачи.

Этап 2. Выделение ДНК

В крови и слюне кроме ДНК содержится много других химических соединений – белков, жиров, полисахаридов, неорганических веществ. Все они могут помешать дальнейшему проведению анализа, поэтому ДНК необходимо очистить.

Принцип очистки ДНК заключается в том, что после разрушения всех клеточных структур в образце ДНК сорбируют на специальные мембраны, которые затем промывают очищающими растворами. После промывок ДНК снимают с мембран в специальный буфер, в котором ДНК и хранится для последнующего анализа.

Схема выделения ДНК из биоматериалаДля этого этапа мы используем специальный робот для выделения ДНК. Вот как выглядит его работа (сильно ускоренно):

Работа робота по выделению ДНК

Этап 3. Контроль качества выделенной ДНК

ДНК для генетического исследования должна быть высокого качества – без примесей других соединений и следов деградации. Поэтому после выделения днк тесты в калининграде проверяется несколькими способами, чтобы оценить ее количество и качество. Около 5% образцов не проходят контроль качества – в этом случае мы просим клиентов повторно сдать образец. Чаще всего непрохождение контроля качества связано с деградацией ДНК из-за несоблюдения правил при сборе (например, человек поел сразу перед сдачей или доставка крови в лабораторию заняла больше 7 дней).

Этап 4. Амплификация и фрагментация ДНК

Некоторые наши генетические исследования проводятся с помощью микрочипов, которые позволяют проанализировать более 600 тыс. генетических вариантов. Для того, чтобы начать такой анализ, необходимо амплифицировать образец – то есть увеличить количество ДНК в образце в несколько раз путем копирования. Это делается с помощью специальных ферментов – полимераз, которые выделены из бактериальных клеток.

После амплификации ДНК представляет собой длинные молекулы, которые с относительно низкой эффективностью будут в последующем участвовать в необходимых процессах. Поэтому после амплификации ДНК разрезают на короткие фрагменты с помощью ферментов.

Этап 5. Гибридизация ДНК с микрочипом

На чипе можно разглядеть 24 прямоугольника – по одному на каждый образец, который мы можем проанализировать на таком чипе. А каждый прямоугольник состоит из нескольких миллионов сфер, на которые нанесены синтетические фрагменты ДНК (поэтому чипы называются beadchips).

Микрочип, который применяется для генетических исследованийСинтетические фрагменты ДНК на чипе произведены таким образом, чтобы отделять из смеси фрагментов генома человека только те учатки, которые содержат необходимые для исследования генетические варианты. Поэтому в ходе анализа на чипе мы всегда анализируем одни и те же 600 тыс. участков генома, которые отвечают за заболевания, предрасположенности, происхождение и многое другое.

Чтобы чип смог отделить необходимые фрагменты, мы проводим гибридизацию. Это процесс, при котором синтетические молекулы на чипе «ищут» при определенной температуре похожие на них фрагменты в образце от нашего клиента.

Этап 6. Сканирование микрочипа

После завершения гибридизации, мы промываем чип несколькими растворами при разных температурах, в результате чего «прилипшие» к чипу фрагменты ДНК начинают светиться. В зависимости от цвета этого свечения мы можем узнать, какой именно нуклеотид находится в определенной позиции в геноме человека.

Однако разглядеть это свечение глазом невозможно – для этого применяется специальный сканер, который работает как флуоресцентный микроском очень высокого разрешения – светит на чип высокомощными лазерами и фотографирует поверхность.

Фотография участка микрочипа в сканереДля сканирования мы используем Illumina HiScan – самый производительный сканер микрочипов, единственный в России.

Сканер микрочипов Illumina HiScan

Этап 7. Обработка изображений, контроль
качества и определение первичной последовательности ДНК

Полученные изображения чипа обрабатываются нашими биоинформатиками так, чтобы извлечь информацию о последовательности ДНК конкретного клиента. На этом этапе также проводится и контроль качества данных – по специальным внутренним контрольным точкам мы оцениваем качество проведенного анализа перед началом интерпретации.

Первичные данные биоинформатики записывают в файл в формате vcf, его каждый наш клиент может скачать в своем личном кабинете и передать другим биоинформатикам во всем мире – vcf – это стандарт записи генетической информации о человеке.

Этап 8. Интерпретация результатов

Пример результата генетического тестаВ зависимости от заказанного исследования, обнаруженные генетические варианты интерпретируются биостатистиками и врачами-генетиками для выявления рисков заболеваний, определения склонностей и предрасположенностей или для исследования происхождения человека.