С момента завершения проекта «Геном человека» значительно расширено понимание о том, как влияют на здоровье человека вариации геномной последовательности и эпигенетические, не связанные с изменением нуклеотидной последовательности в геноме модификации, влияющие на генную экспрессию.
В этот период также были разработаны и внедрены новые клинические тесты, которые упростили врачам процесс обнаружения подобных модификаций. Кроме того, резко ↑ объем доступной информации о генетических аспектах детских болезней, особенно в Интернете (табл. 1).
а) Бремя генетических заболеваний в детском возрасте. Медицинские проблемы, связанные с генетическими нарушениями, могут появиться в любом возрасте, при этом большинство тяжелых заболеваний обычно манифестирует в детстве. Было подсчитано, что можно ожидать, что 53:1000 детей и молодых людей могут страдать от заболеваний с выраженным генетическим компонентом.
С учетом врожденных аномалий их число ↑ до 79:1000. Согласно статистическим данным за 1978 г., чуть больше половины госпитализаций в детские больницы было связано с генетически обусловленными заболеваниями. К 1996 г. из-за изменений в секторе оказания МП и более глубокого понимания генетической природы многих заболеваний этот показатель вырос до 71%.
В одной крупной детской больнице в США 96% хронических заболеваний, приведших к госпитализации, имели очевидный генетический компонент или генетическую предрасположенность.
Основные категории генетических болезней включают моногенные, геномные, хромосомные и мультифакторные заболевания.
Каждое отдельное моногенное заболевание встречается крайне редко, но суммарно они являются значимой частью болезней детского возраста. Отличительная черта моногенного расстройства — фенотип в подавляющем большинстве определяется мутациями, возникающими в отдельных генах. Фенотипы моногенных болезней могут значительно отличаться у отдельных пациентов в зависимости от тяжести мутаций, а также дополнительных модификаций, вызванных генетическими, экологически обусловленными и стохастическими факторами.
Эта особенность генетического заболевания называется экспрессивностью. Типичные моногенные заболевания — СКА и муковисцидоз. Некоторые синдромы и заболевания могут быть вызваны мутациями двух и более генов (например, синдром Нунан по RAFI, NF1, NRAS, PTPN11, SOS1, SOS2, KRAS, BRAF, S0C2, LZTR1 и RIT1). Кроме того, мутации, затрагивающие один ген, могут вызывать различные изменения фенотипа (например, SCN5A и синдром Брутада, синдром удлиненного интервала Q-T 3-го типа, ДКМП, семейная ФП и синдром врожденной слабости синусового узла).
Моногенные заболевания возникают в результате генных мутаций, значительно влияющих на уровень экспрессии гена (слишком высокий или слишком низкий) либо на функцию генного продукта (ее потеря либо патологическое усиление). Моногенные заболевания могут быть вызваны изменениями нуклеотидной последовательности de novo, которые не обнаруживаются у здоровых родителей больного ребенка, или наследственными мутациями.
Когда известно, что моногенное заболевание вызвано изменениями только в одном гене или в небольшом количестве отдельных генов, поиск патологических мутаций чаще всего выполняется путем прямого секвенирования этого гена и, в некоторых случаях, поиска небольших делеций и/или дупликаций.
В случаях, когда причиной одного заболевания могут являться мутации в разных генах, порой более эффективно и экономически выгодно проводить скрининг сразу большого количества генов с использованием панели под конкретное заболевание, технологии секвенирования следующего поколения, чем скрининг генов по отдельности. Когда такие панели недоступны или существует сомнение в правильности диагноза, врачи могут рассмотреть возможность скрининга всех белок-кодирующих участков в геноме путем клинического полноэкзомного секвенирования (WES).
Во многих случаях это дешевле, чем секвенирование большого числа отдельных генов. В будущем полногеномное секвенирование, при котором секвенируется весь геном человека, может стать действующим клиническим вариантом, поскольку стоимость таких тестов падает, а способность интерпретировать тысячи результатов, полученных от таких тестов, улучшается.
Риск рождения ребенка с определенным моногенным заболеванием может отличаться в различных популяциях. В некоторых случаях это происходит в результате эффекта основателя, когда генетическое изменение (патологический аллель), вызывающее заболевание, встречается относительно часто в определенной популяции, происходящей от небольшого числа основателей.
Эта высокая частота сохраняется, когда число браков с людьми за пределами этой группы относительно невелико из-за социальных, религиозных или физических барьеров. Так обстоит дело с болезнью Тея-Сакса среди евреев-ашкенази и французских канадцев. Другие аллели могут быть предметом положительного отбора при гетерозиготном носительстве. В этом случае люди, несущие единственную копию данного аллеля (гетерозиготы), имеют преимущество в выживании по сравнению с неносителями.
Это может произойти даже тогда, когда у людей, унаследовавших две копии изменения (гомозиготы), есть серьезные проблемы со здоровьем.
Этот тип положительного отбора очевиден среди жителей Африки к югу от Сахары, которые несут единственную копию мутации Hb, которая придает относительную устойчивость к малярии, но вызывает СКА у гомозигот.
Геномные болезни — группа заболеваний, вызванных изменениями в геноме, включая делеции (потеря числа копий), дупликации (↑ числа копий), инверсии (изменение ориентации области генома) и хромосомные перестройки (изменение местоположения области генома). Синдромы микроструктурных перестроек возникают в результате изменений, затрагивающих >2 генов, которые определяют клинический фенотип и расположены рядом друг с другом на хромосоме. Один из типичных примеров — синдром Ди-Джорджи, развивающийся вследствие делеций генов, расположенных на хромосоме 22q11.
Некоторые геномные заболевания ассоциированы с типичными фенотипами, имеющими характерную клиническую картину. Другие геномные болезни не имеют типичной распознаваемой симптоматики, но могут вызывать задержку развития, когнитивные нарушения, структурные врожденные дефекты, отклонения в росте и изменения внешнего вида. Флуоресцентная in situ гибридизация (FISH) может предоставить информацию о количестве копий и местонахождении определенной области генома.
Хромосомный микроматричный анализ может использоваться для выявления хромосомных делеций (больших и малых) и дупликаций в геноме, но не предоставляет информацию об ориентации или расположении этих участков в геноме. Хромосомный анализ (кариотип) может обнаруживать относительно большие хромосомные делеции и дупликации, а также может быть использован для выявления инверсий и хромосомных перестроек, даже если они представляют собой нейтральные вариации числа копий, которые не приводят к делециям или дупликациям генетического материала.
Делеции, дупликации и хромосомные перестройки, которые затрагивают целые хромосомы или большие участки хромосомы, обычно приводят к хромосомным болезням. Одна из наиболее типичных хромосомных болезней — синдром Дауна, чаще всего вызываемый наличием дополнительной копии (или трисомии) всей хромосомы 21. Полное или частичное отсутствие одной хромосомы называется моносомией.
Транслокации — тип хромосомной перестройки, при которой происходит перенос фрагмента генома одной хромосомы в другое место той же хромосомы или на другую (негомологичную) хромосому. Транслокации могут быть сбалансированными (не происходит изменение количества генетического материала) и несбалансированными (некоторое количество генетического материала делегировано или дуплицировано).
В некоторых случаях только часть клеток тела человека поражена дефектом одного гена, геномным нарушением или хромосомным дефектом. Это называется мозаицизмом и указывает на то, что тело человека состоит из >2 различных популяций клеток.
Полигенные заболевания возникают в результате кумулятивного эффекта мутаций или вариаций в структуре >2 генов. Мультифакторные заболевания возникают в результате кумулятивного эффекта мутаций или вариаций в большом количестве генов и/или сочетанного действия генетических факторов и факторов окружающей среды. Spina bifida и изолированная расщелина губы или нёба — типичные врожденные дефекты, которые имеют мультифакторный тип наследования. Мультифакторное наследование наблюдается при многих распространенных детских заболеваниях, таких как БА и СД. Эти состояния могут прослеживаться в семьях, но не имеют типичного менделевского наследования.
В этих случаях конкретные генетические мутации или вариации, обусловливающие заболевание, часто неизвестны, и генетическое консультирование основывается на эмпирических данных.
б) Меняющаяся парадигма генетики в медицине. Генетическое тестирование становится все более доступным как для большинства редких, так и относительно распространенных генетических заболеваний. В педиатрической медицине к генетическому тестированию обычно прибегают для разрешения сомнений в отношении этиологии, лежащей в основе заболеваний ребенка, обеспечения основы для усовершенствованного медико-генетического консультирования и, возможно, для специфической терапии.
Даже в тех случаях, когда специфическое лечение недоступно, определение генетической причины может помочь врачам в предоставлении отдельным лицам и семьям точной прогностической информации о возможном риске повторного возникновения заболевания в семье и обычно помогает облегчить необоснованное чувство вины или остановить волну напрасных обвинений.
Генетическое тестирование неизбежно станет основой значительной части медицинских решений и будет органично включено в повседневную медицинскую практику. Несмотря на то что в настоящее время большая часть генетических тестов направлена на выявление или подтверждение диагноза, в будущем генетическое тестирование может найти более широкое применение в качестве средства определения предрасположенности человека к развитию тех или иных заболеваний.
Еще одна область, в которую генетическое тестирование может внести значимый вклад, — подбор индивидуализированной фармакотерапии. Давно известно, что генетическая изменчивость ферментов, участвующих в лекарственном метаболизме, лежит в основе различий в проявлении терапевтического эффекта и токсичности некоторых ЛП. По мере выявления генетических мутаций, обусловливающих эти различия, разрабатываются новые генетические тесты, которые позволяют врачам подбирать методы лечения, основанные на индивидуальных особенностях метаболизма ЛП, чувствительности и восприимчивости к их токсическому действию.
По всей вероятности, расширение такого тестирования будет зависеть, по крайней мере частично, от того, в какой степени результаты каждого такого теста могут быть связаны со стратегиями профилактики болезни или улучшения результатов лечения. По мере установления таких связей мы вступаем в новую эру персонализированной терапии.
Существуют давние и весьма успешные программы скрининга носителей для таких заболеваний, как болезнь Тея-Сакса, и многих других редких моногенных заболеваний, распространенных среди отдельных популяций. Парам обычно предлагают обследование на ряд заболеваний, отчасти на основании семейного анамнеза (случаи болезни Тея-Сакса, гемоглобинопатии, муковисцидоза). Парам, у которых обнаружен повышенный риск возникновения подобных заболеваний, может быть предложено преимплантационное или пренатальное тестирование, направленное на выявление мутаций, ответственных за развитие данного заболевания.
Пренатальный скрининг обычно предлагается для выявления хромосомных аномалий, таких как трисомия 13, трисомия 18 и синдром Дауна. Растущее число беременностей, затронутых этими и другими генетическими аномалиями, выявляется с помощью неинвазивных скрининг-тестов, на основе анализа внеклеточной фетальной ДНК в образце материнской крови* и с помощью УЗИ плода. При подозрении на генетические нарушения забор проб ворсинок хориона на 10-12-й неделе беременности или амниоцентез на 16-18-й неделе беременности может предоставить материал для генетического тестирования**.
Когда супружеская пара подвержена риску возникновения определенного генетического дефекта, преимплантационная, генетическая диагностика может использоваться для отбора здоровых ранних эмбрионов, которые затем имплантируются как часть процедуры оплодотворения in vitro.
P.S. * В РФ массовый скрининг на хромосомные болезни проводится с помощью исследования белков крови матери (Приказ Минздрава России от 20.10.2020 № 1130н «Об утверждении Порядка оказания медицинской помощи по профилю “акушерство и гинекология”»). Анализ фетальной ДНК не входит в стандарты оказания медицинской помощи и используется в качестве дополнительного метода по желанию женщины в ряде коммерческих клиник.
P.S. ** В РФ применяются также плацентоцентез и кордоцентез (Приказ Минздрава России от 20.10.2020 № 1130н «Об утверждении Порядка оказания медицинской помощи по профилю “акушерство и гинекология”»).
Хотя генетический материал, полученный в пренатальном периоде, можно использовать для выявления моногенных нарушений, геномных и хромосомных аномалий, информация, полученная о любой беременности, зависит от назначенных тестов. Важно, чтобы врачи выбрали наиболее подходящие пренатальные тесты и супружеские пары понимали ограниченные возможности этих тестов. Никакое наиболее полное генетическое тестирование не может гарантировать рождение здорового ребенка.
Большинство генетических заболеваний не имеет специфических методов лечения, хотя существуют некоторые важные исключения. Врожденные нарушения обмена в-в — первые выявленные генетические заболевания, многие из них поддаются лечению с помощью диетических манипуляций. Эти заболевания — результат генетически детерминированного дефицита определенных ферментов, что приводит к накоплению токсичных субстратов и/или дефициту критически важных конечных продуктов.
Отдельные метаболические нарушения, как правило, очень редки, но их совокупное влияние на педиатрический контингент значительно. Тандемная масс-спектрометрия позволяет провести относительно недорогой неонатальный скрининг большей части подобных заболеваний. Использование этой технологии не только резко ↑ число выявляемых в популяции метаболических нарушений, но и позволяет начинать лечение на гораздо более ранней стадии развития заболевания.
Еще одна перспективная для внедрения генетической терапии область — лечение лизосомных болезней накопления. Эти метаболические заболевания вызваны нарушением функций лизосом. Лизосомы представляют собой клеточные органеллы, содержащие специфические пищеварительные ферменты. Некоторые из этих заболеваний, до недавнего времени характеризовавшиеся ранним летальным исходом или трудноизлечимыми хроническими формами, теперь можно лечить с помощью специально модифицированных энзимов, вводимых путем в/в инфузии.
Эти энзимы захватываются клетками и включаются в состав лизосом. Такие патологические состояния, как болезнь Гоше или болезнь Фабри, обычно лечат методом ферментозаместительной терапии; аналогичные методы лечения разрабатываются для других лизосомных заболеваний.
Терапевтические успехи также достигнуты в лечении неметаболических генетических заболеваний. Совершенствование техник хирургического вмешательства и интенсивной терапии ↑ выживаемость детей с такими опасными пороками развития, как врожденная диафрагмальная грыжа и тяжелые ВПС. Во многих случаях продолжительность жизни детей с приводящими к инвалидности генетическими заболеваниями также ↑. Например, при муковисцидозе улучшение питания и адекватный контроль хронических заболеваний легких позволяют растущему проценту больных дожить до зрелого возраста, что создает необходимость перехода от педиатрической помощи к медицинскому обслуживанию для взрослых.
Генная заместительная терапия разрабатывается уже давно и начинает достигать определенных успехов. Терапия на основе стволовых клеток также рекламировалась как потенциальное средство лечения ряда трудноизлечимых заболеваний, но четкие доказательства эффективности этих методов лечения еще только предстоит получить.
в) Этические аспекты генетики в педиатрии. Как и в случае любой другой МП, генетическое тестирование, диагностика и лечение должны проводиться конфиденциально. Нет ничего более личного, чем генетическая информация, и необходимо приложить все усилия, чтобы избежать какой-либо стигматизации в отношении пациента. Многие опасаются, что результаты генетического тестирования поставят их или их ребенка под угрозу генетической дискриминации. Генетическая дискриминация имеет место, когда с людьми обращаются несправедливо из-за различия в их ДНК, свидетельствующего о наличии у них генетического заболевания или повышенного риска развития определенного заболевания.
В США закон 2008 г. о запрещении дискриминации по соображениям генетической информации защищает людей от генетической дискриминации со стороны медицинских страховых компаний и работодателей, но не предоставляет защиту от дискриминации со стороны поставщиков страхования жизни, пособий по инвалидности или долгосрочному уходу.
Как и во всех случаях принятия медицинских решений, решения о генетическом тестировании должны основываться на тщательной оценке потенциальных преимуществ и рисков. В педиатрической практике эти решения могут быть более трудными, потому что врачей и родителей часто призывают принимать решения за ребенка, который не может напрямую участвовать в обсуждениях тестирования. Молекулярные диагностические тесты часто используются для обнаружения синдромов пороков развития, задержки когнитивных функций или других заболеваний, при которых это, безусловно, приносит пользу ребенку.
В других случаях, таких как генетическое тестирование на предрасположенность к заболеваниям, проявляющимся у взрослых, целесообразно подождать, пока ребенок или подросток не станет достаточно зрелым, чтобы взвесить возможные риски и преимущества и принять собственное решение о генетическом тестировании. Политика в отношении генетического тестирования детей была разработана совместно ААР и Американским колледжем медицинской генетики и геномики (ACMG; Pediatrics 131: 620-622, 2013). Эти рекомендации изложены ниже.
- Общие рекомендации:
1. Решения о том, следует ли предлагать генетическое тестирование и скрининг, должны приниматься исходя из интересов ребенка.
2. Генетическое тестирование лучше всего предлагать в контексте медико-генетического консультирования. Генетическое консультирование может проводиться генетиками-клиницистами, генетическими консультантами или любым другим поставщиком медицинских услуг, имеющим соответствующую подготовку и опыт. ААР и Американский колледж медицинской генетики и геномики поддерживают расширение образовательных возможностей в области геномики и генетики человека для студентов-медиков, ординаторов и практикующих педиатров.
- Диагностическое тестирование:
1. У ребенка с симптомами генетического заболевания обоснования проведения генетического тестирования аналогичны обоснованиям проведения других медицинских диагностических процедур. Родители или опекуны должны быть проинформированы о рисках и преимуществах тестирования, проведение которого требует их разрешения. В идеале, а также в случае необходимости следует получить согласие ребенка.
2. Фармакогенетическое тестирование детей допустимо исключительно в терапевтических целях и с разрешения родителей или опекунов, а также, если это необходимо, с согласия ребенка. Если результат фармакогенетического теста несет информацию, выходящую за пределы таргетирования ЛП или чувствительности к дозе, необходимо обсудить это до тестирования.
- Скрининг новорожденных:
1. ААР и Американский колледж медицинской генетики и геномики рекомендуют обязательное проведение скрининга для всех новорожденных. После обучения и консультирования о существенных преимуществах скрининга новорожденных, его отдаленных рисках и следующих шагах в случае положительного результата родители должны иметь возможность отказаться от процедуры, их право на информированный отказ следует уважать.
- Тестирование носителя:
1. ААР и Американский колледж медицинской генетики и геномики не одобряют стандартное тестирование на носительство у несовершеннолетних, если такое тестирование не несет пользы для здоровья в детском возрасте. ААР и Американский колледж медицинской генетики и геномики не рекомендуют проводить школьные программы тестирования или скрининга, поскольку школьная среда вряд ли будет способствовать добровольному участию, продуманному согласию, конфиденциальности или надлежащему консультированию по поводу результатов тестирования.
2. Беременным подросткам или подросткам, рассматривающим возможность репродукции, предлагать возможность генетического тестирования и скрининга по клиническим показаниям, а также четко объяснять риски и преимущества.
- Прогностическое генетическое тестирование:
1. Родители или опекуны могут разрешить прогностическое генетическое тестирование для детей без симптомов, но с риском развития заболевания в детстве. В идеале на это должно быть получено согласие самого ребенка.
2. Прогностическое генетическое тестирование на наличие заболеваний, проявляющихся во взрослом возрасте, как правило, следует отложить, за исключением случаев, когда терапевтическое вмешательство, начатое в детстве, может ↓ заболеваемость или смертность. Исключение также может быть сделано в случаях, когда диагностическая неопределенность представляет собой значительное психосоциальное бремя для семьи, особенно когда подросток и родители заинтересованы и согласны на прогностическое тестирование.
3. По этическим и юридическим причинам медработники должны проявлять осторожность при проведении прогностического генетического тестирования несовершеннолетних без участия их родителей или опекунов, даже если несовершеннолетний является зрелым. Результаты таких тестов могут иметь серьезные медицинские, психологические и социальные последствия не только для несовершеннолетнего, но и для других членов семьи.
- Тестирование гистосовместимости:
1. Определение тканевой совместимости несовершеннолетних всех возрастов разрешено в интересах ближайших членов семьи, но должно проводиться только после тщательного изучения психосоциальных, эмоциональных и физических последствий, ожидающих несовершеннолетнего, выступающего в качестве потенциального донора стволовых клеток. С самого начала в процессе должен участвовать адвокат донора или аналогичный механизм, чтобы предотвратить принуждение и защитить интересы ребенка.
- Усыновление:
1. Генетическое тестирование приемных детей и детей, ожидающих размещения для усыновления, должно иметь то же самое обоснование, что и тестирование детей в биологических семьях. Если у ребенка был выявлен генетический риск, потенциальные приемные родители должны быть об этом проинформированы. В редких случаях, перед усыновлением, прогностическое генетическое тестирование на предмет выявления риска заболеваний может быть в интересах ребенка, в качестве гаранта того, что принявшая его семья способна и желает участвовать в решении потенциальных проблем со здоровьем и развитием ребенка. При отсутствии таких показаний генетическое тестирование не должно выполняться в качестве условия усыновления.
- Раскрытие информации:
1. Во время генетического тестирования родителей или опекунов следует предупредить, что лучше информировать своего ребенка о результатах теста в соответствующем возрасте. В большинстве случаев родителям или опекунам рекомендуется удовлетворять интерес зрелого подростка о результатах тестирования.
2. Результаты генетического тестирования ребенка могут иметь значение для родителей и других членов семьи. Когда это необходимо, поставщики медицинских услуг обязаны информировать родителей и ребенка о возможностях развития того или иного заболевания. Медработники должны поощрять пациентов и их семьи делиться этой информацией, а также содействовать в объяснении результатов остальным членам семьи или направлении их на медико-генетическое консультирование.
3. Неправильно указанное отцовство, использование донорских гамет, усыновление или другие вопросы о семейных отношениях могут быть раскрыты «случайно» всякий раз, когда проводится генетическое тестирование, особенно при тестировании нескольких членов семьи. Этот риск следует обсудить, и перед тестированием необходимо разработать план раскрытия или неразглашения информации.
- Тестирование непосредственно потребителем:
1. ААР и Американский колледж медицинской генетики и геномики категорически не рекомендуют использовать генетические тесты, выполняемые непосредственно потребителем в домашних условиях, из-за недостаточного надзора за содержанием, точностью и интерпретацией тестов.
