DNS-szekvenálás

13.05.2019

A DNS-szekvenálás a kutatásokban és a diagnosztikában is kulcsfontosságú és széles körben alkalmazott eljárás. Bizonyos gének DNS-szekvenciájának megismerésével sokféle örökletes genetikai betegség diagnosztizálható, felmérhető bizonyos betegségek kialakulásának kockázata, valamint segíthet a célzott terápiás eljárás kiválasztásában. A DNS-szekvenálás az örökletes és szerzett mutációk vizsgálatának alapmódszere. Definíció szerint a DNS-szekvenálás a DNS-t felépítő különböző szerves bázisokat tartalmazó nukleotid egységek kapcsolódási sorrendjének meghatározását jelenti. A négyféle nukleotid bázis az adenin, a guanin, a citozin és a timin. DNS-szekvenálás során ezek kapcsolódási sorrendjét ismerjük meg.

A DNS (dezoxiribonukleinsav), két ellentétes irányba futó szálból áll. A két szálat a fent említett négy féle nukleotid bázisok között kialakult hidrogénhíd-kötések kötik össze, így létrejön a DNS kettős spirál alakú szerkezete. A két DNS-szál egymás komplementerei, azaz kiegészítői, ezért, ha ismerjük az egyik szál bázissorrendjét, meghatározhatjuk a másik szál bázissorendjét. A DNS a sejteken belül a sejtmagban található. Egy egyén minden sejtmaggal rendelkező sejtjében ugyanazt az információt hordozó DNS található meg. A DNS génekben kódolja az összes információt, amire a sejtnek szüksége van a sejtfolyamataihoz, illetve a működéséhez szükséges molekulák létrehozásához. Egy emberi sejtben a DNS hossza közel két méter, azaz 3,2 milliárd bázispár. Ahhoz hogy ez mind beférjen a sejtmagba, a DNS fehérjék segítségével összecsomagolódik.

A DNS-szekvenáláshoz először izolálni kell a DNS-t. Ez általában vérmintából vagy szájnyálkahártya sejtekből történik. Általában nem az egész DNS láncot szekvenálják hanem csak azt az egy adott gént vagy génszakaszt, ahol egy feltételezett mutációt keresnek a betegségek hátterében. Ehhez a vizsgálni kívánt szakaszt sokszorozni, amplifikálni kell. Amikor megvan a kellő mennyiségű és minőségű DNS, kezdődhet a szekvenálás. A DNS-szekvenálással pontmutációk, inszerciók, deléciók és duplikációk mutathatók ki a vizsgált DNS-szakaszon.

A DNS-szekvenálási módszerek hatalmas fejlődésen mentek keresztül 1977 óta, amikor az első szekvenálási módszereket kifejlesztették. Az elsők között megemlítendő a Maxam-Gilbert-féle módszer és a Nobel-díjat kapott Sanger-féle lánctermináción alapuló módszer. Napjainkban már rengeteg újgenerációs szekvenáló módszert dolgoztak ki, amelyekkel egyszerre több DNS-szakaszt gyorsabban lehet leolvasni. Ezeket nagy áteresztőképességű szekvenáló módszereknek is nevezik. A DNS-szekvenálás ma már automatizált folyamat, amelynek eredménye a kromatogram, vagy más néven szekvenogram. A DNS mindkét szálát, mindkét irányba szekvenálják, hogy az eredmény megbízható legyen.

Néhány példa arra, hogy a genetikai diagnosztikában, mely betegségek esetén használatosak DNS-szekvenálási módszerek; a betegségek mögött zárójelben a vizsgált gén neve szerepel.

Monogénes betegségeknél elegendő lehet 1-2 gén szekvenálása a diagnózishoz, ilyen betegségek például a cisztás fibrózis (CLCNKB), hemofília A (FVIII), hemofília B (F IX), fenilketonúria (PAH), örökletes emlőrák (BRCA1, BRCA2), Wilson-kór (ATP-áz 7B), multiplex endokrin neoplázia 1. és 2. típusa (MEN1, RET), vagy a retinoblasztoma (RB1).

Más betegségeknél több, a betegségre hajlamosító gének vizsgálatát végzik többféle molekuláris genetikai módszerrel. Ezen rizikófaktorok ismeretében felmérhető a betegség kialakulásának kockázata. Például: Alzheimer kór (Apo E), laktóz intolerancia (LCT 13910 C/T polimorfizmus), oszteoporózis (több gén együttes vizsgálata), trombózis (több gén együttes vizsgálata).

Többféle daganatos megbetegedés esetén, a személyre szabott terápia kiválasztásához genetikai vizsgálatot végeznek, hogy a daganatellenes kezelés minél célzottabban hasson a tumorsejtek ellen.