შეჯამება

გულ-სისხლძარღვთა სისტემის მემკვიდრეობითი დაავადება შეიძლება იყოს ასიმპტომური, სანამ ადამიანი არ დადგება სერიოზულ მოვლენის წინაშე, რომელსაც ცუდი შედეგები მოჰყვება. Color-მა შეიმუშავა მემკვიდრეობითი გენეტიკური ტესტი გულის ჯანმრთელობისთვის ახალი თაობის სეკვენირების (NGS) გამოყენებით 30 გენში პათოგენური ვარიანტების იდენტიფიცირებისთვის, რომლებიც დაკავშირებულია ოთხ მემკვიდრეობით გულ-სისხლძარღვთა დაავადებასთან (არითმიები, არტერიოპათია, კარდიომიოპათია და ოჯახური ჰიპერქოლესტერინემია), რომლისთვისაც არსებობს პრევენციული ზომები ან მკურნალობა. ტესტს შეუძლია აღმოაჩინოს ერთნუკლეოტიდიანი ვარიანტები (SNV), მცირე ჩანართები და დატოფები (indels) და ასლის ნომრის ვარიანტები (CNV). ამ გენებში ვარიანტების ვალიდაციის კვლევამ აჩვენა 100% სიზუსტე ყველა ვარიანტის ტიპებისთვის, სხვადასხვა დარღვევებისა და ნიმუშის ტიპებისთვის.

შესავალი

ამერიკის შეერთებულ შტატებში გულ-სისხლძარღვთა დაავადებები ქალებისა და მამაკაცების სიკვდილიანობის წამყვანი მიზეზია, რაც მსოფლიოში სიკვდილიანობის მესამედს შეადგენს. ძირითადი რისკ-ფაქტორებია მაღალი წნევა, მაღალი LDL ქოლესტერინი და მოწევა. გარდა ამისა, გულ-სისხლძარღვთა დაავადება შეიძლება გამოწვეული იყოს მემკვიდრეობითი დარღვევებით, რომლებიც ზრდის ისეთი სერიოზული მოვლენების რისკს, როგორიცაა გულის უკმარისობა, გულის უეცარი გაჩერება და ინსულტი. ზოგად პოპულაციაში მემკვიდრული გულ-სისხლძარღვთა დაავადების მქონე ადამიანების რაოდენობა 0,01%-დან 0,5%-მდე მერყეობს. მემკვიდრეობითი გულ-სისხლძარღვთა დაავადების მქონე ბევრი ადამიანი შეიძლება იყოს უსიმპტომო, რაც ართულებს ადრეულ დიაგნოსტირებას და მკურნალობას და ადამიანებს გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების განვითარების რისკის ქვეშ აყენებს.

Color-ის მემკვიდრეობითი გულის ჯანმრთელობის გენეტიკური ტესტი შექმნილია პათოგენური ვარიანტების გამოსავლენად 30 გენში, რომლებიც დაკავშირებულია გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების ოთხ ძირითად კატეგორიასთან: არითმიები, არტერიოპათია, კარდიომიოპათია და ოჯახური ჰიპერქოლესტერინემია. ეს გულ-სისხლძარღვთა გენები აკმაყოფილებენ ექსპერტთა კონსენსუსს, რომ მათ აქვთ კლინიკური მნიშვნელობა და სარგებლობა და რომ ისინი დაკავშირებული არიან გულ-სისხლძარღვთა დაავადებებთან, რომლებიც საჭიროებენ პრევენციულ ზომებს და/ან მკურნალობას.

არითმიები

არითმიები არის პათოლოგია, რომელიც იწვევს გულის სინუსური რიტმის დარღვევებს. ეს დარღვევები შეიძლება გამოვლინდეს ისეთი გულისცემის რიტ,ის ცვლილებით, როგორიცაა ტაქიკარდია (აჩქარებული გულისცემა) ან ბრადიკარდია (შენელებული გულისცემა). ან ჩვეული რითმის ცვლილებით. მიუხედავად იმისა, რომ არითმიის მრავალი შემთხვევა გამოწვეულია არაგენეტიკური ფაქტორებით, პათოგენურმა ვარიანტებმა შეიძლება გამოიწვიოს ნორმალური გამტარობის გზის დარღვევა ან სინოატრიული კვანძის (გულის კარდიოსტიმულატორი) ფუნქციის დარღვევა, რამაც შეიძლება ასევე გამოიწვიოს არითმიები. ეს ტესტი აანალიზებს გენებს, რომლებიც დაკავშირებულია მემკვიდრეობითი არითმიის ოთხ ტიპთან:

• ხანგრძლივი QT სინდრომი (LQTS): პათოგენური ვარიანტები KCNH2, KCNQ1 და SCN5A გენებში შეადგენს მემკვიდრეობითი LQTS-ის კლინიკურად დიაგნოზირებული შემთხვევების დაახლოებით 75%-ს.

• ხანმოკლე QT სინდრომი (SQTS): პათოგენური ვარიანტები KCNH2 და KCNQ1 გენებში შეადგენს მემკვიდრეობითი SQTS-ის შემთხვევების თითქმის 20%-ს.

• ბრუგადას სინდრომი: SCN5A გენში პათოგენური ვარიანტები შეადგენს ბრუგადას სინდრომის კლინიკურად დიაგნოსტირებული შემთხვევების დაახლოებით 15-30%-ს.

• კატექოლამინერგული პოლიმორფული პარკუჭოვანი ტაქიკარდია (CPVT): RYR2 გენში პათოგენური ვარიანტები შეადგენს მემკვიდრეობითი CPVT-ის კლინიკურად დიაგნოზირებული შემთხვევების დაახლოებით 50-55%-ს.

არტერიოპათიები

არტერიოპათიები არის არტერიების დარღვევები, რომელთა უმეტესობა გავლენას ახდენს აორტაზე (აორტოპათიები). აორტის დარღვევები მოიცავს გულმკერდის და მუცლის აორტის ანევრიზმებს და დისექციას. არტერიოპათიის მქონე პირებმა ხშირად არ იციან თავიანთი მდგომარეობის შესახებ, რადგან არტერიოპათიის მქონე პირთა მხოლოდ 5%-ს აქვს ადრეული სიმპტომები. უეცარი გულის სიკვდილი არის ყველაზე გავრცელებული გვერდითი მოვლენა, რომელიც დაკავშირებულია არტერიოპათიებთან დაავადების ასიმპტომური გამოვლინების გამო. მიუხედავად იმისა, რომ არტერიოპათიები შეიძლება გამოწვეული იყოს არაგენეტიკური ფაქტორებით, გულმკერდის არტერიოპათიებს აქვთ ძლიერი გენეტიკური კომპონენტი. ეს ტესტი აანალიზებს გენებს, რომლებიც დაკავშირებულია მემკვიდრეობითი არტერიოპათიების ოთხ ტიპთან:

• მარფანის სინდრომი: პათოგენური ვარიანტები FBN1 გენში იწვევს მარფანის სინდრომს. ადამიანთა დაახლოებით 25%-ს აქვს de novo პათოგენური ვარიანტი და პირველები არიან თავიანთ ოჯახში, ვისაც დაუსვეს მარფანის სინდრომი.

• Loeys-Dietz-ის სინდრომი (LDS): SMAD3, TGFBR1 და TGFBR2 გენების პათოგენური ვარიანტები წარმოადგენს LDS-ის კლინიკურად დიაგნოზირებულ შემთხვევებს. ადამიანთა დაახლოებით 75%-ს აქვს de novo პათოგენური ვარიანტი.

• ელერს-დანლოსის სისხლძარღვთა სინდრომი (vEDS ან ტიპი IV): პათოგენური ვარიანტები COL3A1 გენში იწვევს vEDS-ს. ადამიანთა დაახლოებით 50%-ს აქვს de novo პათოგენური ვარიანტი.

• გულმკერდის აორტის ოჯახური ანევრიზმა და დისექცია (FTAAD): პათოგენური ვარიანტები MYH11 და ACTA2 გენებში შეადგენს FTAAD-ის კლინიკურად დიაგნოზირებული შემთხვევების დაახლოებით 20%-ს, ხოლო პათოგენური ვარიანტები COL3A1, FBN1, SMAD3, TGFBR25 და TG გენებში შეადგენს ამ შემთხვევების დაახლოებით 15%-ს.

კარდიომიოპათიები

კარდიომიოპათია არის გულის პათოლოგია, რომელიც იწვევს მიოკარდიუმის ანომალიას, რაც იწვევს მექანიკურ და/ან ელექტრო დისფუნქციას. კარდიომიოპათიები შეიძლება გამოვლინდეს გულის უკმარისობით, სინკოპით, არითმიით, თრომბოემბოლიური დაავადებით ან უეცარი გულის გაჩერებით ნებისმიერი ასაკის ადამიანებში. კარდიომიოპათია შეიძლება იყოს მემკვიდრეობითი ან ისეთი მეორადი გენერალიზებული სისტემური დარღვევების გამო, როგორიცაა დიაბეტი, ხანგრძლივი ჰიპერტენზია, ფარისებრი ჯირკვლის დაავადება, სარკოიდოზი და სხვადასხვა მედიკამენტების, წამლებისა და ინფექციების ზემოქმედება. ეს ტესტი აანალიზებს გენებს, რომლებიც დაკავშირებულია მემკვიდრეობითი კარდიომიოპათიის ხუთ ტიპთან და ფაბრიის დაავადებასთან:

• დილატაციური კარდიომიოპათია (DCM): პათოგენური ვარიანტები ACTC1, DSC2, DSG2, DSP, LMNA, MYBPC3, MYH7, PKP2, TNNI3, TNNT2 და TPM1 გენებში შეადგენს მემკვიდრეობითი DCM-ის კლინიკურად დიაგნოზირებული შემთხვევების დაახლოებით 25%-ს.

• ჰიპერტროფიული კარდიომიოპათია (HCM): პათოგენური ვარიანტები MYBPC3 და MYH7 გენებში პასუხისმგებელნი არიან მემკვიდრეობითი HCM-ის კლინიკურად დიაგნოზირებული შემთხვევების დაახლოებით 80%-ზე. პათოგენური ვარიანტები სხვა გენებში, მათ შორის ACTC1, MYL2, MYL3, PRKAG2, TNNI3, TNNT2 და TPM1, ამ შემთხვევების უფრო მცირე პროცენტს შეადგენს.

• რესტრიქციული კარდიომიოპათია (RCM): პათოგენური ვარიანტები ACTC1, MYBPC3, MYH7, MYL2, MYL3, TNNI3, TNNT2 და TPM1 გენებში დაკავშირებულია მემკვიდრეობით RCM-თან.

• არითმოგენური კარდიომიოპათია (ACM): პათოგენური ვარიანტები DSC2, DSG2, DSP, LMNA, PKP2 და TMEM43 გენებში წარმოადგენს მემკვიდრეობითი ACM-ის კლინიკურად დიაგნოზირებულ შემთხვევებს.

• მარცხენა პარკუჭის არაკომპაქციური კარდიომიოპათია (LVNC): პათოგენური ვარიანტები MYBPC3 და MYH7 გენებში პასუხისმგებელია მემკვიდრეობითი LVNC-ის კლინიკურად დიაგნოზირებული შემთხვევების უმეტესობაზე. პათოგენური ვარიანტები სხვა გენებში, მათ შორის ACTC1, LMNA, MYBPC3, MYH7, TNNT2 და TPM1, ასევე ასოცირდება მემკვიდრეობით LVNC-თან.

• ფაბრიის დაავადება: პათოგენური ვარიანტები GLA გენში იწვევს ფაბრიის დაავადებას, რომელიც არის X ქრომოსომასთან დაკავშირებული მემკვიდრული დარღვევა. ფაბრიის დაავადების კლასიკური ფორმა გვხვდება მამაკაცებში, რომლებსაც აქვთ მცირე ან საერთოდ არ აქვთ α-Gal A ფერმენტის აქტივობა. ფაბრიის დაავადებასთან დაკავშირებული გულ-სისხლძარღვთა საერთო სიმპტომებია მიტრალური უკმარისობა, მარცხენა პარკუჭის ჰიპერტროფია (რომელიც HCM-ის მსგავსია), არითმია და გამტარობის დარღვევები და გულის უკმარისობა.

ოჯახური ჰიპერქოლესტერინა

ოჯახური ჰიპერქოლესტერინემია (FH) არის მემკვიდრეობითი დაავადება, რომელიც დაკავშირებულია სისხლში დაბალი სიმკვრივის ლიპოპროტეინების ქოლესტერინის (LDL-C) ძლიერ მომატებასთან და გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების მნიშვნელოვნად გაზრდილ რისკთან. FH-ის მქონე ადამიანებს დაბადებიდან აქვთ მაღალი დონის LDL-C, რაც ადრეულ ასაკში იწვევს ათეროსკლეროზს კორონარული არტერიებში. ეს მნიშვნელოვნად ზრდის ნაადრევი კორონარული არტერიის დაავადების რისკს, რომელიც შეიძლება გამოვლინდეს სტენოკარდიის ან მიოკარდიუმის ინფარქტის სახით. FH იწვევს მიოკარდიუმის წლიური ინფარქტის დაახლოებით 5%-ს აშშ-ში 60 წლამდე ასაკის ადამიანებში. დადგენილია, რომ ზოგად პოპულაციაში 250 ინდივიდიდან 1-ს აქვს FH. პათოგენური ვარიანტები APOB, LDLR და PCSK9 გენებში პასუხისმგებელია FH-ის კლინიკურად დიაგნოზირებული შემთხვევების 60-80%-ზე.

 

მეთოდები

ლაბორატორიული პროცედურები

Color-ის მემკვიდრეობითი გულის ჯანმრთელობის გენეტიკური ტესტი იყენებს იმავე ტექნოლოგიას (აღწერილია ქვემოთ), რომელიც გამოიყენება Color-ის მემკვიდრეობითი კიბოს გენეტიკურ ტესტში და Color-ის მემკვიდრეობითი მაღალი ქოლესტერინის გენეტიკური ტესტში. ლაბორატორიული პროცედურები ჩატარდა Color-ის ლაბორატორიაში (Burlingame, CA) CLIA-ს(Clinical Laboratory Improvements Amendments, #05D2081492) და CAP-ის (ამერიკელი პათოლოგთა კოლეჯი, #8975161) მარეგულირებელთა ხელმძღვანელობით. დნმ აღებულ იქნა სისხლის ან ნერწყვის ნიმუშებიდან და გაიწმინდა Perkin Elmer Chemagic დნმ-ის ექსტრაქციის ნაკრების გამოყენებით (Perkin Elmer, Waltham, MA) ავტომატიზირებული Hamilton STAR-ზე (Hamilton, Reno, NV) და Chemagic Liquid Handler-ზე (Perkin Elmer, Waltham, MA). მოპოვებული დნმ-ის ხარისხი და რაოდენობა შეფასდა UV სპექტროსკოპიის გამოყენებით (BioTek, Winooski, VT). მაღალი მოლეკულური მასის გენომის დნმ ფერმენტულად დაიშალა და მომზადდა Kapa HyperPlus Library მოსამზადებელი ნაკრების გამოყენებით (Kapa Biosciences, კეიპტაუნი, სამხრეთ აფრიკა) ავტომატიზირებული Hamilton Star სითხის დამმუშავებელზე. მიზნობრივი გამდიდრება განხორციელდა ავტომატური ჰიბრიდული დაჭერის პროცედურით (Hamilton Star, Reno, NV) SureSelect XT ზონდების გამოყენებით (Agilent, Santa Clara, CA). თანმიმდევრობა განხორციელდა NextSeq 500/550 ინსტრუმენტის გამოყენებით (Illumina, სან დიეგო, კალიფორნია) 150 bp დაწყვილებული ბოლოების თანმიმდევრობისთვის.

მულტიგენური პანელი

Color-ის მემკვიდრეობითი გულის ჯანმრთელობის გენეტიკური ტესტი აანალიზებს 30 გენს: ACTA2, ACTC1, APOB, COL3A1, DSC2, DSG2, DSP, FBN1, GLA, KCNH2, KCNQ1, LDLR, LMNA, MYBPC3, MYH7, MYH11, MYL2, MYL3, PCSK9, PKP2, PRKAG2, RYR2, SCN5A, SMAD3, TGFBR1, TGFBR2, TMEM43, TNNI3, TNNT2, და TPM1. უმეტეს შემთხვევაში, ყველა ამ გენის კოდირების რეგიონები გაანალიზებულია. შემდეგი რეგიონები არ არის გაანალიზებული: KCNH2 ეგზონები 4 და 14, KCNQ1 ეგზონი 1, MYBPC3 ეგზონი 11, PRKAG2 ეგზონი 5 და TGFBR1 ეგზონი 1. APOB ანალიზისთვის შემოიფარგლება კოდონით 3527.

ბიოინფორმატიკა

თანმიმდევრობის პასუხები შეესაბამებოდა ადამიანის გენომის ეტალონს GRCh37.p12 Burrows-Wheeler Aligner ვერსიით 0.7.15 და წაიშალა დუბლიკატები და დაბალი ხარისხის პასუხები. ერთნუკლეოტიდიანი ვარიანტები (SNV) და 2-დან 50 bps-მდე (indel) მცირე ჩანართები და დანაყოფები გამოძახებულ იქნა GATK3.4-ის HaplotypeCaller მოდულის მიერ, DeepVariant 0.6.0 და Scalpel 0.5.3 -ით. ვარიანტები ჰომოპოლიმერულ რეგიონებში გამოიძახებული იქნა შიდა ალგორითმით SAMtools 1.8 ვერსიის გამოყენებით. ასლის ვარიანტების რაოდენობა >50 bps (CNV) გამოვლინდა სპეციალური ალგორითმების გამოყენებით, რომელიც დაფუძნებულია წაკითხვის სიღრმეზე (CNVkit შიდა ოპტიმიზებული ვერსია 0.9.5), დაწყვილებული პასუხები და გაყოფილი პასუხები (LUMPY ვერსია 0.2.13, შიდა დამუშავების ალგორითმები). ფაიფლაინის დასრულებისას შემოწმდა თანმიმდევრობის გაშვების ხარისხი. შაბლონის გარეშე კონტროლი და ორი დადებითი კონტროლი, რომელიც მოიცავდა ცნობილი ვარიანტების ერთობლიობას (NA12878 და NA19240) პარალელურად გაშვებული იყო ნიმუშების ყველა პარტიაში. შედეგების დაფარვის მოთხოვნები იყო ≥20 უნიკალური პასუხი (20x) თითოეული ბაზისთვის. საშუალო დაფარვა ჩვეულებრივ მერყეობს 200x-დან 300x-მდე.

ტესტის სიზუსტე

წინასწარი ვალიდაცია

Color-ის მემკვიდრეობითი გულის ჯანმრთელობის გენეტიკური ტესტი იყენებს იგივე ანალიზს, რომელიც ადრე იყო დადასტურებული, როგორც ეს მოხსენებულია Color-ის მემკვიდრეობითი კიბოს გენეტიკური ტესტის ოფიციალური დოკუმენტში (ხელმისაწვდომია color.com-ზე). იქ ჩვენ ავღნიშნეთ 100% სიზუსტე, მგრძნობელობა, სპეციფიკა, დადებითი პროგნოზირებადი მნიშვნელობა (PPV), ასევე 99.98%-იანი განმეორებადობა და აღწარმოებადობა.

ნიმუშის შერჩევა

Color-ის მემკვიდრეობითი გულის ჯანმრთელობის გენეტიკური ტესტში შემავალი გენების სიზუსტის კონკრეტულად დასადასტურებლად, ერთმანეთს შედარდა 41 დამოუკიდებელი და ბრმა ნიმუში მანამდე დახასიათებულ შედეგებს. ვალიდაციის ნაკრები შედგებოდა ნერწყვისაგან (n = 4), პერიფერიული სისხლიდან (n = 25) და უჯრედული ხაზებისგან (n = 12) აღებული დნმ-ისგან, რომლებიც შეიცავდა გენების ისეთ ვარიანტებს, რომლებიც დაკავშირებულია მემკვიდრულ გულ-სისხლძარღვთა დარღვევებთან, როგორც ეს აღწერილია ცხრილში 1. შეფასდა ვარიანტის სამი ტიპი: SNVs, indels და CNVs. სისხლისა და ნერწყვის ნიმუშების დნმ დასადასტურებლად გაიგზავნა დამოუკიდებელ CLIA-ს სერტიფიცირებულ ლაბორატორიაში.

კონკრეტული ვარიანტების, ვარიანტების ტიპებისა და შესაფასებელი ნიმუშის აღწერილობა დეტალურად არის აღწერილი დანართში (ცხრილი 2). FH-თან დაკავშირებული სამი გენის ვარიანტები ადრე იყო შეფასებული, როგორც ეს აღწერილია მემკვიდრეობითი მაღალი ქოლესტერინის ტესტის ოფიციალურ დოკუმენტში (ხელმისაწვდომია color.com-ზე).

ცხრილი 1. ვალიდაციაში ჩართული ვარიანტების ტიპები

	ვარიანტის ტიპი
დარღვევის ადგილი	SNV	Indel	CNV	სულ
არითმიები	4	2	2	8
არტერიოპათიები	5	1	1	7
კარდიომიოპათიები	22	12	2	36
სულ	31	15	5	51

 

სიზუსტის შედეგები

Color-ის მემკვიდრეობითი გულის ჯანმრთელობის გენეტიკურმა ტესტმა შესაფასებელ ნიმუშებში აჩვენა 100% შესაბამისობა გენებს, ვარიანტების ტიპებსა და ნიმუშის ტიპებს შორის, რომლებიც შეფასებული იყო ყველა ნიმუშში. ამ ანალიზში იდენტიფიცირებული იყო 51 ვარიანტი, ცრუ დადებითი ან ცრუ უარყოფითი რეზულტატით - არც ერთი 41 ნიმუშიდან.

შეჯამება

Color-ის მემკვიდრეობითი გულის ჯანმრთელობის გენეტიკური ტესტი ავლენს ვარიანტებს 30 გენში, რომლებიც დაკავშირებულია მემკვიდრეობით გულ-სისხლძარღვთა დარღვევებთან. NGS ტექნოლოგიის გამოყენებით, ტესტმა ზუსტად დაადგინა ის ვარიანტები ვარიანტთა სხვადასხვა ტიპებში, ნიმუშების ტიპებსა (ნერწყვიდან ან პერიფერიული სისხლიდან შეგროვებული დნმ) და გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების სფეროებში.

სამედიცინო ცენტრი ლაბუნო თანამშრომლობს ამერიკულ სამედიცინო კორპორაციასთან Color Health, სადაც იგზავნება ნერწვის ნიმუში გენეტიკური სეკვენირებისათვის. 60 გენის შესწავლის შედეგად შესაძლებელია 8 სახის მემკვიდრეობითი კიბოსა და გულსისძარღვთა სისტემის 4 გენეტიკურად განპირობებული პათოლოგიის რისკის დადგენა.