WES یا آزمایش هول اگزوم و کاربرد آن در تشخیص و پیشگیری از ابتلا به بیماری ها

در سال های اخیر با معرفی و به کارگیری نسل جدید توالی یابی به نام اگزوم که نوعی تکنیک از نسل جدید توالی یابی یا Next Generation Sequencing (NGS) به شمار می رود، فرایند توالي‌يابي ژن ها و کاربرد بالینی آن در تشخيص بيماري هاي ژنتيكي وارد مرحله نوینی شده است. با استفاده از اين روش، تشخيص علت ژنتيكي ابتلا به بسياري از اختلالات و سندرم های مادرزادی به راحتی امکان پذیر است.

در توالی یابی کل اگزوم (WES) بیش از 95 درصد از نواحی اگزونی که کد کننده پروتئین ها هستند، توالی یابی می شوند. این مناطق شامل تغییرات ژنتیکی بزرگ و پلی مورفیسم های تک نوکلئوتیدی (SNPs) می باشد. توالی یابی اگزوم در شناسایی جهش های موثر در بیماری های نادر مندلی نیز کارآرایی بسیاری دارد.

آزمایش اگزوم ( WES ) شامل مراحل مختلفی است؛ به این صورت که در مرحله اول، آماده سازی نمونه انجام می شود که طی آن DNA ژنومی قطعه قطعه می‌شود و نواحی هدف با هیبریداسیون توسط آداپتور یا پروب‌های الیگونوکلئوتیدی در محلول، تثبیت می شوند.. پس از این مرحله، توالی های هدف جدا سازی و خالص سازی می شوند تا برای توالی یابی آماده و تقویت گردند. پس از تکثیر نهایی، داده ها مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند که شامل حذف توالي آداپتورها و توالي هاي كم كيفيت است. داده های جمع آوری شده نهایتا جهت تشخیص عوامل بیماری زا آنالیز می شوند. در حال حاضر انواع مختلفي از خدمات تعيين توالي نسل جديد وجود دارد که توسط شرکت هاي ژنوميكس عرضه می شوند. لازم به توضیح است، یکی از مزایای این روش در مقایسه با توالی یابی DNA به روش Sanger Sequencing، این است که خوانش در روش WES به طور مستقيم است و نیازی الكتروفورز ندارد. یکی دیگر از مزایای روش اگزوم این است که طیف وسیع از ژن ها با مقدار کمی از DNA توالی یابی می گردند.

از كاربردهاي استفاده از تکنیک WES ميتوان به پیشرفت چشمگير در تشخيص بيماريهاي ژنتيكي، تشخيص ژنتيكي پيش از لانه گزيني، فارماكوژنوميكس، اپي ژنتيك و شناسايي تفاوت های ساختاري در ژنوم اشاره نمود.

توالی یابی کل ژنوم (WGS) چه تفاوتی با توالی یابی کل اگزوم دارد؟

اصول روش های WGS و WES تقریبا یکسان است، اما به طور کلی پزشک با توجه به شرایط بیمار و نوع اختلال ژنتیکی درگیر کننده، بهترین روش را انتخاب می کند. آکاهی از تفاوت‌های موجود بین این دو تکنیک، در درک اینکه کدام یک از آنها بهتر عمل می کنند، موثر است. این تفاوت ها شامل موارد زیر است:

• در تکنیک WES خوانش نواحی بیان شده توسط ژنوم انجام می شود، در حالی که در روش WGS توالی یابی اگزون ها و اینترون ها به طور همزمان صورت می گیرد.
• در روش توالی یابی کل اگزوم از پروب های اختصاصی برای توالی یابی استفاده می شود، اما در توالی یابی ژنوم، توالی های مرجع برای مقایسه و هم سویی بررسی می گردند.
• از آنجایی که در روش WGS توالی یابی کل ژنوم انجام می شود، لذا به طور کلی آزمایش WES مقرون به صرفه تر است.

پیشگیری از ابتلا به سرطان و تشخیص زود هنگام سرطان ها

یکی از عواملی که موجب رشد و تکثیر غیر طبیعی سلول ها و ایجاد سرطان در بدن می شود، تغییر در ساخنار DNA یا جهش های ژنتیکی است. جهش هــای مرتبط با ســرطان ممکن است شامل تغییرات تک نوکلئوتیدی و یا جهش هایی در مقیاس بسیار بزرگتر، مانند بازآرایی کروموزومی، فقدان یک کروموزوم یا وجود کروموزوم اضافی (سندرم داون)، باشند. یکی از شایع ترین علت های ابتلا به سرطان تغییرات ژنومی در ســطح وســیع هستند که به راحتی با آزمایش WES تشخیص داده می شوند. در برخی از سرطان های ارثی، تغییرات ژنتیکی با الگوی وراثتی خاص از والدین به فرزندان منتقل می شوند. در این گونه موارد انجام آزمایش ژنتیک، امکان تشخیص زود هنگام سرطان را فراهم می کند. معمولا در شرایط زیر به بیماران توصیه می شود که با مراجعه به پزشک متخصص یا مشاوره ژنتیک نسبت به پیشگیری و تشخیص بیماری اقدام نمایند:

• ابتلا به سرطان در سنین کودکی و جوانی: ابتلا به برخی از سرطان ها در سنین کم، ممکن است نشانه ای از وجود سرطان ارثی با علل ژنتیکی باشد. البته باید به این نکته توجه داشت که بر حسب نوع سرطان، سن بروز آن نیز متفاوت است.
• سرطان های نادر: از لحاظ علمی ثابت شده که برخی از سرطان ها مانند سارکوم، سرطان غدد فوق کلیوی و سرطان تخمدان و سرطان پستان ممکن است به صورت ارثی از نسلی به نسل بعد منتقل شوند.
• ابتلا به چند سرطان به صورت همزمان در یک فرد: هنگامی که یکی از بستگان به 2 یا چند نوع سرطان مختلف مبتلا می شود.، این موضوع احتمال اینکه سرطان ارثی باشد را افزایش می دهد.
• سابقه خانوادگی در ابتلا به سرطان: چنانچه سه نفر و یا تعداد بیشتری ار افراد خانواده یا خویشاوندان به نوع خاصی از سرطان مبتلا باشند، شناسایی جهش مدتبط با بیماری ، در پیشگیری از ابتلا بسیار موثر است.

علاوه بر مواردی که به آنها اشاره شد، از آنجایی که بیماری سرطان هتروژن است، انواع مختلفی از سلول ها در تومور وجود دارند که تشخیص تغییر ژنتیکی در آن نیازمند روش های بسیار حساس و دقیق است.

آزمایش اگزوم و PGD

 تشخیص ژنتیکی پیش از لانه گزینی یا PGD، روشی است که در آن سلول های جنینی ایجاد شده به کمک تکنیک IVF، از لحاظ ژنتیکی مورد بررسی قرار می گیرند. در صورتی که نتایج آزمایش WES ، جهش ژنتیکی مرتبط با سرطان ارثی در والدین و یا سایر اعضای خانواده را شناسایی کند، با آنجام PGD میتوان از انتقال بیماری به نسل بعد جلوگیری نمود.

کاربرد WES در فارماکوژنتیک

فارماکوژنتیک به بررسی اثر متقابل داروها و ساختار ژنتیکی افراد می پردازد.. از آنجایی که داروهای یکسان در افراد مختلف اثرات متفاوتی در دارند، لذا انجام آزمایش WES و شناسایی تغییرات ژنتیکی که منجر به واکنش های متعدد می شوند، این امکان را فراهم می نماید تا پزشک بهترین روش درمانی و داروهای متناسب ساختار ژنتیکی فرد را تجویز نماید.