Хотя тестирование ДНК становится все более быстрым, дешевым и простым в выполнении, результаты иногда неоднозначны: генные мутации называются "варианты неопределенной значимости" может создать неуверенность в отношении риска заболевания у пациента.
"Это действительно большая проблема," сказал Джозеф Ву, MD, Ph.D., профессор сердечно-сосудистой медицины и радиологии Медицинской школы Стэнфордского университета. "Если кто-то скажет мне, что у меня есть генетический вариант, который может вызвать внезапную сердечную смерть, я буду очень напуган. Результатом может стать целая жизнь ненужного беспокойства пациента, хотя на самом деле вариант может быть совершенно безобидным."
Теперь Ву и группа исследователей разработали методику, которая может пролить свет на значение таких вариантов. В новой статье они обсуждают, как они использовали передовые инструменты генетического редактирования и технологию стволовых клеток, чтобы определить, подвергался ли 39-летний пациент с одной из этих загадочных мутаций повышенному риску сердечного ритма, называемого синдромом удлиненного интервала QT. что может вызвать прерывистое сердцебиение, обморок и внезапную сердечную смерть.
"Это один из первых случаев использования стволовых клеток и геномики для точной сердечно-сосудистой медицины," сказал Ву, который также является Саймоном Х. Стертцер, доктор медицины, профессор и директор Стэнфордского института сердечно-сосудистой системы.
Статья будет опубликована 26 июня в Журнале Американского колледжа кардиологии. Ву – старший автор, а также научный сотрудник Стэнфордского университета Приянка Гарг, доктор философии.D., ведущий автор.
Учащенное сердцебиение и головокружение
Пациент, у которого в анамнезе было учащенное сердцебиение и головокружение, обратился к врачу, обеспокоенный этими симптомами. Его семейный анамнез показал, что у него был двоюродный брат, который умер от сердечного приступа, играя в футбол, брат с историей обморока и дед, у которого четыре брата внезапно умерли в возрасте до 40 лет. Врач назначил несколько электрокардиограмм, чтобы проверить работу сердца.
Результаты этих тестов были поводом для беспокойства, и, хотя в конечном итоге его не удалось сделать, его врач решил проявить осторожность и прописал пациенту бета-адреноблокаторы, лекарство, которое часто используется для лечения легких случаев синдрома удлиненного интервала QT. Генетические тесты также были безрезультатными, но показали, что у пациента есть вариант с неопределенной значимостью в гене KCNH2. Это вызывало беспокойство, поскольку известно, что несколько других мутаций в этом гене вызывают синдром удлиненного интервала QT 2 типа, один из наиболее распространенных типов расстройства.
Пациента направили к Ву и его коллегам, которые решили определить, является ли вариант патогенным или доброкачественным.
Их первым шагом было создание индуцированных плюрипотентных стволовых клеток – или iPS-клеток, которые могут развиваться в клетки любого типа – из клеток, полученных из крови пациента. Клетки iPS были дифференцированы в кардиомиоциты или клетки сердца, которые на самом деле спонтанно бились в культуральной чашке, как сердце. У них был точный генетический состав пациента, включая вариант гена KCNH2.
Эти виды клеток, которые выращиваются в лаборатории, исследователи называют "болезнь в блюде" или "пациент в блюде." Их можно использовать для различных тестов, в том числе для многих, которые невозможно провести на самих пациентах. Исследователи также разработали сердечные клетки у здорового пациента для сравнения.
"Преимущество создания индивидуальных iPS-клеток сердца заключается в том, что вам не нужно использовать какие-либо инвазивные процедуры на пациенте, чтобы получить их," Гарг сказал. "Вы можете создать сердечные клетки пациента в чашке и исследовать их, просто взяв образец крови."
Исследователи использовали инструмент редактирования генов, известный как CRISPR, для исправления мутации, дефектного нуклеотида в гене KCNH2, а также для введения того же дефектного нуклеотида в здоровый контрольный ген.
Исследования сердечных клеток с мутацией показали характерные признаки синдрома удлиненного интервала QT, включая электрические нарушения, которые задерживают сердцебиение, и умеренную склонность к аритмиям по сравнению с клетками здорового пациента, говорится в исследовании. Эти результаты не были обнаружены в тестах на клетках, в которых мутация была отключена, или в неизмененных клетках здорового пациента.
Результаты подтвердили, что у пациента действительно был легкий случай синдрома удлиненного интервала QT, говорится в исследовании.
В другом исследовании, опубликованном недавно в журнале Circulation и также возглавляемом Ву, исследователи использовали те же инструменты генетического редактирования и технологию стволовых клеток, чтобы определить, что вариация неопределенной значимости, которая, по мнению врачей, могла быть признаком опасного сердечного заболевания, известного как гипертрофическая кардиомиопатия, на самом деле была доброкачественной.
"Мы смогли сказать пациенту, чтобы он не беспокоился об этом," Ву сказал.
По словам Ву, успех использования тех же методов для определения того, подвергались ли два разных пациента риску двух совершенно разных заболеваний, предполагает, что эта платформа является многообещающим инструментом оценки риска для вариантов с неопределенной значимостью в целом. "Результаты этих исследований особенно интересны для меня, потому что мы использовали точные методы лечения для удовлетворения неудовлетворенных потребностей пациента," он сказал. "Это означает, что теперь у нас есть возможность пойти глубже и рассказать пациенту, что означает вариант с неопределенной значимостью."