DNS-alapú chipek a láthatáron - hatékonyabb lehet a daganatos megbetegedések diagnosztizálása<br/>

A DNS-alapú chipek felhasználásával a betegségek diagnosztizálásnak ideje drámai módon csökkenthető. Amerikai kutatók eredményesen használták a módszert a leukémia két típusának elkülönítésére.

Az egyik legnehezebb dolog a daganatos megbetegedések kezelése során a megfelelő gyógymód kiválasztása a beteg számára. Az egyes kezelési eljárások másképp hatnak a különböző tumorokra. A leghatékonyabb és a legkevesebb mellékhatással járó módszer kiválasztásában az onkológusok általában a biopszia eredményére támaszkodnak, amely egy igen fájdalmas mintavételi eljárás, s a daganat fajtáját hivatott megállapítani. Sajnos az azonosítás mind a mai napig a hagyományos úton történik: az orvosok mikroszkóp alatt vizsgálják a minta sejtjeinek alakváltozásait. A módszer sajnálatos gyengéje, hogy bár a rákos sejtek a mikroszkóp alatt egyformának tűnhetnek, adott esetben másképp viselkedhetnek, és másképp reagálhatnak a kezelésre.

Az áttörést az amerikai Whitehead Institute kutatói hozhatják meg, akik a közelmúltban a Science magazinban ismertették az első szisztematikus tumorazonosítási módszert. Az eljárás a vadonatúj DNS-chipeket használja, melyek egyszerre gének ezreinek tevékenységét képesek elemezni, és a jövőben minden bizonnyal segíteni fognak a rákfajták pontos elkülönítésében, sőt a rák kimenetelének megjóslásában is. Az ilyen molekuláris technikákon alapuló diagnosztikára való áttérés a hagyományos vizuális módszerről a National Cancer Institute (USA) egyik legfőbb célja.

A DNS-chipek szilárd alapanyagra felvitt, a vizsgálandó személyből származó DNS-szakaszok, amelyeket egy speciális "DNS-szonda" elemez úgy, hogy a chipen lévő mintát előre legyártott DNS-molekulákkal reagáltatja. A bekövetkező reakciókból származó adatok alapján - amelyeket nagy teljesítményű számítógépek segítségével dolgoznak fel - a beteg diagnózisa a jelenlegi néhány nap helyett órákra, vagy még rövidebb időre csökken.
A tudósok a DNS-chipek segítségével olyan csontvelőmintákból származó DNS-t vizsgáltak, melyek az akut leukémia két különböző fajtájában szenvedő betegektől származtak (akut myeloid- és akut limfoid leukémia). Ezután egy számítógépes algoritmussal olyan jellemzőket próbáltak azonosítani, amelyek megkülönböztetik a betegség két típusát. Amikor összevetették a chipek eredményeit a hagyományos módszerekből ismert különbségekkel, azt találták, hogy a chipes eljárás mindenféle előzetes információ nélkül képes volt megkülönböztetni a leukémia két fajtáját.

"Ezen eredmények ékesen bizonyítják, hogy milyen nagyszerűen lehet a csupán géneken alapuló diagnosztikai módszert a gyakorlatban használni, és egy olyan, az újabb rákfajták azonosításához szükséges általános stratégia kidolgozásához nyújtanak alapot, mely mindenféle előzetes biológiai ismerettől független. Ez az első nagyon fontos lépés a rákos betegek kezelésének fejlesztésében." - nyilatkozta Todd Golub, a cikk egyik írója.

"Ennek a kutatásnak elképesztő következményei lesznek." - mondta Dr. Eric Lander, a Whitehead Intézet Génkutató Központjának igazgatója. "Ezt a technikát olyan dolgokra használhatjuk majd fel, mint a diagnózisok kontrollálása, a szokatlan esetek tisztázása és a betegek gyógyszerekre adott reakciójának kiderítése. Ezen túlmenően objektív módszer lehet a betegség végkimenetelének megjóslására."

A két leukémia-fajta megkülönböztetése nagyon fontos, mivel az alkalmazásra kerülő gyógyszerek a két esetben jelentősen eltérnek. És bár az akut myeloid leukémia és az akut limfoid leukémia közti különbségeket jól ismerjük, egy teszt nem elegendő egy diagnózis felállításához, mondják a kutatók. A jelenlegi orvosi gyakorlat tesztek sorából áll, ahol minden egyes vizsgálatot egy speciális laboratóriumban kell elvégezni, aztán egy tapasztalt orvosnak kell azt értelmeznie.

A vizsgálat során Dr. Golub, Dr. Lander és kollegáik először egy úgynevezett "osztály-meghatározót" próbáltak létrehozni, amely a két leukémia-típus között már ismert különbségek alapján képes a konkrét típus azonosítására egy új, ismeretlen mintából. A kaliforniai Affymetirx cég GeneChipR nevű chipjének felhasználásával 38 beteg csontvelőmintájának majd 7000 génjét vizsgálták meg. Ez hatalmas mennyiségű feldolgozatlan és roppant összetett adatot eredményezett. A nagy kihívás ezután az volt, hogy megtalálják e 7000 gén közt azokat, amelyek meghatározóak a rák típusának kialakulásában. A tudósok egy számítógépes algoritmust használtak arra, hogy a két típusról ismert információk segítségével megtalálják a különbségeket. Az eredmények alapján két csoportra lehetett osztani az adatokat, amelyek jellemzői megfeleltek a hagyományos módszerekkel megállapított különbségeknek.

Következő lépésként a kutatók arra voltak kíváncsiak, hogy vajon az eljárás képes-e mindenféle előzetes ismeret nélkül is erre a csoportosításra. Ezúttal azonban egy másik, igen bonyolult számítógépes módszert használtak a nyers adatok feldolgozásához. Egy úgynevezett SOM-ot hívtak segítségül (Self-Organizing Map - önszervező térkép), mely abból indul ki, hogy a sejteken belül számos gén hasonlóan viselkedik, és ez alapján csoportosítja őket. A SOM-ok az adatfeldolgozásban nagyon elterjedtek, különösen a nagy vagy bonyolult adatbázisok feldolgozásánál (pl. a tőzsde adatai), de a Whitehead tudósai alkalmazták először gének elemzésénél.

A 6817 gén vizsgálata alapján a SOM a csontvelőmintákat két csoportba osztotta. Mikor ezt a két csoportot a tudósok összevetették a két leukémia típus már ismert genetikai jellemzőivel, azt találták, hogy az adatok megegyeznek. A siker alapján igen valószínű, hogy egy gyors és rendkívül hatékony rákdiagnosztikai módszer került a kezünkbe.

"Bár a módszert már használták az egészséges és a rákos sejtek elkülönítésére, ez az első eset, hogy rákfajták azonosítására került sor a segítségével." - nyilatkozta Dr. Golub. A kutatók szerint ez más rákfajták esetében is alkalmazható módszer lehet, és az elkövetkező hónapokat e feltételezés kivizsgálásának szeretnék szentelni.

Ajánló:

Minden, amit a DNS-chip technológiáról tudni érdemes. A cikkben szereplő kísérletek leírása. "Olyan módszerek váltak az elmúlt 3-4 évben emberközelivé, amelyek megsokszorozzák a genetikai diagnózis, sot a genetika, a gének megváltoztatásának a sebességét, az eredményességét is - amiben az egyik legérdekesebb lehetoséget a DNS-chip jelenti."