اگر با مشکل سلامتی خاصی روبرو هستید که تشخیص آن دشوار است و پزشک شما به اختلالات ژنتیکی مشکوک باشد، ممکن است انجام آزمایش هول اگزوم (Whole Exome Sequencing – WES) به شما پیشنهاد شود. این آزمایش به معنای توالی‌یابی تمامی ژن‌های کدکننده پروتئین در ژنوم است. اگزوم‌ها تنها 1 تا 2 درصد از کل ژنوم را تشکیل می‌دهند، اما بسیاری از بیماری‌های ژنتیکی ناشی از تغییرات در همین نواحی هستند. انجام آزمایش هول اگزوم می‌تواند در تشخیص بسیاری از بیماری‌های ژنتیکی بسیار مفید باشد. در ادامه مطلب امروز از آزمایشگاه تهران لب، به توضیح دقیق‌تر این آزمایش و اهمیت آن خواهیم پرداخت.
اگزوم چیست؟
قبل از اینکه بخواهیم تعریف اگزوم را بررسی کنیم بهتر است توضیح مختصری در مورد ژنوم ارائه شود. ژنوم انسانی به مجموعه کامل اطلاعات ژنتیکی یک فرد اطلاق می‌شود که به صورت توالی‌های DNA در هسته یا سایر ساختارهای سلولی ذخیره شده است. ژنوم شامل تمامی ژن‌ها و سایر توالی‌های ژنتیکی است که عملکردهای مختلفی در سلول دارند، از جمله کدگذاری پروتئین‌ها و تنظیم بیان ژن‌ها.
هر ژن شامل توالی‌های اگزون (بخش‌های کدکننده) و اینترون (بخش‌های غیرکدکننده) است.
- اگزون‌ها (Exons): این بخش‌ها شامل توالی‌های DNA هستند که مستقیماً در سنتز پروتئین‌ها نقش دارند.
- اینترون‌ها (Introns): توالی‌های غیرکدکننده‌ای هستند که بین اگزون‌ها قرار دارند و در فرایند پردازش RNA حذف می‌شوند.
اگزوم (Exome) به مجموعه‌ای از تمامی اگزون‌های (Exons) موجود در ژنوم یک موجود زنده اشاره دارد. به عبارتی دیگر، اگزوم شامل تمام توالی‌های ژنی است که به پروتئین‌ها ترجمه می‌شوند. اگزوم تنها حدود 1الی 2 درصد از کل ژنوم را تشکیل می‌دهد، از آنجا که بسیاری از بیماری‌های ژنتیکی ناشی از تغییرات یا جهش‌ها در این نواحی کدکننده هستند، مطالعه اگزوم اهمیت ویژه‌ای دارد.
آزمایش هول اگزوم چیست؟
فرض کنید فردی دچار بیماری نادر و پیچیده‌ای شده است که علت آن ناشناخته است. در این وضعیت، پزشکان می‌توانند از آزمایش هول اگزوم استفاده کنند. آزمایش هول اگزوم (Whole Exome Sequencing یا WES) یک تکنیک پیشرفته در زمینه ژنتیک است که برای تعیین توالی تمام اگزون‌های موجود در ژنوم انسان استفاده می‌شود. این روش به پژوهشگران و پزشکان اجازه می‌دهد تا به طور جامع ژن‌های کدکننده‌ی پروتئین را بررسی کنند و به دنبال تغییرات ژنتیکی (مانند جهش‌ها) باشند که ممکن است باعث بروز بیماری‌ها یا شرایط خاص ژنتیکی شوند. به عنوان مثال، اگر در یکی از اگزون‌ها جهش خاصی شناسایی شود که با بیماری شناخته شده‌ای مرتبط است، این می‌تواند به تشخیص دقیق بیماری و راهنمایی برای درمان کمک کند. در این روش، به جای توالی‌یابی کل ژنوم که ممکن است زمان‌بر و پیچیده باشد، تنها بخش‌هایی از ژنوم که مستقیماً به تولید پروتئین‌ها مربوط می‌شوند، مورد بررسی قرار می‌گیرند. بنابراین، آزمایش هول اگزوم با تمرکز بر بخش‌های کدکننده ژنوم به پزشکان این امکان را می‌دهد که تغییرات ژنتیکی مرتبط با بیماری‌ها را به طور دقیق‌تری شناسایی کرده و درمان‌های مناسبی را ارائه دهند.
آزمایش WES چگونه انجام می‌شود؟
آزمایش هول اگزوم (WES) در چند مرحله اصلی انجام می‌شود که هر یک نقش مهمی در بررسی دقیق توالی اگزون‌ها دارد. این مراحل به ترتیب زیر است:
- نمونه‌برداری: معمولاً از خون یا بزاق بیمار به‌عنوان نمونه استفاده می‌شود. این نمونه حاوی DNA فرد است که برای تحلیل ژنتیکی مورد نیاز است.
- استخراج DNA :DNA از سلول‌های موجود در نمونه جدا شده و برای مراحل بعدی آماده‌سازی می‌شود.
- تقسیم DNA :DNA استخراج‌شده به قطعات کوچک‌تر تقسیم می‌شود تا امکان توالی‌یابی دقیق فراهم شود.
- انتخاب اگزوم‌ها: با استفاده از پروب‌های مخصوص، اگزون‌های موجود در DNA جداسازی و انتخاب می‌شوند. این پروب‌ها قطعات خاصی از DNA را که مربوط به اگزون‌ها است را به خود جذب می‌کنند.
- توالی‌یابی با تکنولوژی‌های پیشرفته DNA (Sequencing): قطعات انتخاب‌شده DNA با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته توالی‌یابی می‌شوند. این مرحله داده‌های خامی را تولید می‌کند که نشان‌دهنده توالی نوکلئوتیدها در اگزون‌ها است.
- ترکیب و مونتاژ داده‌ها: داده‌های خام توالی‌یابی به هم متصل شده و توالی کامل اگزون‌ها بازسازی می‌شود.
- تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی: با استفاده از نرم‌افزارهای خاص، توالی‌های بازسازی‌شده برای شناسایی جهش‌ها، تغییرات و ناهنجاری‌های ژنتیکی تحلیل می‌شوند.
- تفسیر توسط متخصص ژنتیک: نتایج حاصل از تحلیل داده‌ها توسط متخصصان ژنتیک تفسیر می‌شود. آنها تغییرات ژنتیکی شناسایی‌شده را با اطلاعات پزشکی بیمار ترکیب کرده و نتایج را به پزشک و یا مشاور ژنتیک ارائه می‌دهند.
- گزارش نهایی: که شامل یافته‌های ژنتیکی و تفسیر آنها است، به بیمار یا پزشک ارائه می‌شود تا در تصمیم‌گیری‌های درمانی یا تشخیصی مورد استفاده قرار گیرد.
- مدت زمان جوابدهی: معمولاً 2 تا 3 ماه طول می‌کشد تا جواب اولیه آماده شود و ممکن است نیاز به آزمایشات تکمیلی برای تأیید نتیجه باشد.
این فرایندها به‌صورت دقیق و مرحله‌به‌مرحله انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که اطلاعات ژنتیکی به‌دست‌آمده دقیق و قابل اعتماد است.
اهمیت و کاربردهای آزمایش هول اگزوم
- شناسایی جهش‌ها و تغییرات ژنتیکی: بسیاری از بیماری‌های ارثی و ژنتیکی ناشی از جهش‌های موجود در اگزون‌ها هستند. مطالعه اگزوم می‌تواند به شناسایی این جهش‌ها و در نتیجه تشخیص دقیق‌تر بیماری‌ها کمک کند.
- پزشکی شخصی‌سازی شده: با تحلیل اگزوم افراد، می‌توان به اطلاعات مهمی درباره پاسخ بدن به داروها، استعداد به بیماری‌ها، و دیگر ویژگی‌های ژنتیکی دست یافت و بر اساس آنها برنامه‌های درمانی اختصاصی‌تری ارائه داد.
- کارایی و هزینه: از آنجا که اگزوم تنها بخش کوچکی از ژنوم را تشکیل می‌دهد، تعیین توالی آن (Whole Exome Sequencing یا WES) نسبت به تعیین توالی کامل ژنوم (Whole Genome Sequencing یا WGS) هزینه کمتر و زمان کوتاه‌تری می‌طلبد. این باعث شده تا WES به یک ابزار محبوب در تحقیقات ژنتیکی و بالینی تبدیل شود.
به طور کلی، تمام انسان‌ها تفاوت‌هایی در اگزوم خود نسبت به دیگران دارند که باعث می‌شود هر کدام از ما منحصر به فرد باشیم. با این حال، اگزوم بخش بسیار مهمی از ژنوم است که با توجه به نقش حیاتی آن در تولید پروتئین‌ها، مطالعه آن می‌تواند به دستاوردهای مهمی در زمینه ژنتیک و پزشکی منجر شود.
چه کسانی باید WES را انجام دهند؟
آزمایش Whole Exome Sequencing (WES) برای افراد و شرایط خاصی توصیه می‌شود. برخی از این شرایط و افرادی که ممکن است نیاز به انجام WES داشته باشند عبارتند از:
1. بیماران با تظاهرات بالینی پیچیده و تشخیص‌های نامشخص:
- بیماری‌های مولتی‌سیستمیک با اتیولوژی ناشناخته: بیمارانی که درگیر اختلالات چند سیستمی هستند (مانند اختلالات عصبی همراه با مشکلات قلبی یا کلیوی) و تست‌های بالینی و ژنتیکی مرسوم نتوانسته‌اند تشخیص مشخصی ارائه دهند. WES می‌تواند ژن‌های متعدد دخیل در این بیماری‌ها را بررسی کند و با شناسایی جهش‌های نادر و پیچیده، به تشخیص دقیق کمک کند.
- فنوکپی‌های غیرمعمول: در مواردی که بیمار تظاهرات بالینی مشابه با چندین بیماری ژنتیکی شناخته شده را نشان می‌دهد، اما تست‌های مرسوم این بیماری‌ها منفی بوده‌اند، WES می‌تواند تغییرات ژنتیکی غیرمنتظره را که ممکن است مسئول این تظاهرات باشند، شناسایی کند.
2. اختلالات عصبی و رشدی:
- اختلالات طیف اوتیسم با سابقه خانوادگی یا تظاهرات غیرمعمول: در کودکان با اختلالات طیف اوتیسم (ASD) که همراه با علائم غیرعادی مانند تشنج یا ناهنجاری‌های ساختاری مغز هستند و تشخیص مولکولی (ژنتیک مولکولی) واضحی وجود ندارد، WES می‌تواند در شناسایی جهش‌های مونوژنیک موثر باشد.
- ناتوانی‌های ذهنی متوسط تا شدید: WES به عنوان یک ابزار تشخیصی مهم برای شناسایی علل ژنتیکی ناتوانی‌های ذهنی، به ویژه در مواردی که سابقه خانوادگی مثبت وجود دارد یا تظاهرات غیرمعمولی همراه با ناهنجاری‌های دیگر مشاهده می‌شود، توصیه می‌شود.
3. بیماری‌های ژنتیکی ارثی:
- تشخیص ناهنجاری‌های متابولیک نادر: در بیماران با ناهنجاری‌های متابولیک که مشخصات بیوشیمیایی معمول (مانند اسیدهای آمینه غیرطبیعی یا متابولیت‌های غیرمعمول در خون و ادرار) وجود دارد اما تشخیص ژنتیکی مشخص نیست، WES می‌تواند به شناسایی ژن‌های متابولیکی دخیل در این شرایط کمک کند.
- بیماری‌های قلبی-عروقی ژنتیکی: در خانواده‌هایی که سابقه بیماری‌های قلبی-عروقی ارثی مانند کاردیومیوپاتی‌ها یا سندرم‌های طولانی‌مدت QT دارند، WES می‌تواند به شناسایی جهش‌های ژنی که خطر ابتلا به این بیماری‌ها را افزایش می‌دهد، کمک کند.
4. تشخیص سرطان‌های ارثی:
- سرطان‌های مونوژنیک یا پلی‌ژنیک: در خانواده‌هایی که سابقه قوی از سرطان‌های خاص مانند سرطان پستان، تخمدان، یا روده بزرگ وجود دارد و تست‌های ژنتیکی استاندارد جهش‌های شناخته شده مانند BRCA1/2 را شناسایی نکرده‌اند، WES می‌تواند برای شناسایی سایر جهش‌های مونوژنیک یا بررسی وراثت‌های پیچیده‌تر سرطان استفاده شود.
- سرطان‌های با الگوی وراثتی غیرمعمول: در مواردی که چندین نوع سرطان مختلف در اعضای یک خانواده وجود دارد، WES می‌تواند به شناسایی جهش‌های ژنتیکی نادر که ممکن است مسئول این الگوی غیرمعمول باشند، کمک کند.
5. پزشکی شخصی‌سازی شده و درمان‌های هدفمند:
- تعیین درمان‌های مبتنی بر ژنتیک: WES می‌تواند در شناسایی نشانگرهای زیستی ژنتیکی که ممکن است پاسخ به درمان‌های خاص (مانند درمان‌های هدفمند یا ایمونوتراپی) را پیش‌بینی کنند، نقش داشته باشد. به عنوان مثال، در سرطان‌ها، WES می‌تواند جهش‌هایی را شناسایی کند که با حساسیت یا مقاومت به داروهای خاص مرتبط هستند.
- تشخیص جهش‌های دارویی (Pharmacogenomics): WES می‌تواند در شناسایی ژن‌های دخیل در متابولیسم داروها و پیش‌بینی واکنش‌های نامطلوب دارویی کمک کند، به‌ویژه در مواردی که سابقه خانوادگی واکنش‌های نامطلوب دارویی وجود دارد.
6. تحقیقات ژنتیکی پیشرفته:
- مطالعات انجمنی ژنومی (GWAS): WES می‌تواند در مطالعات انجمنی ژنومی برای شناسایی ژن‌های مرتبط با بیماری‌های پیچیده یا صفات چندژنی کمک کند. این مطالعات معمولاً برای شناسایی تنوع‌های ژنتیکی که با خطرات بیماری‌های پیچیده مانند دیابت یا بیماری‌های قلبی مرتبط هستند، انجام می‌شود.
- شناسایی ژن‌های جدید: WES ابزار مهمی در شناسایی ژن‌های جدید مرتبط با بیماری‌های نادر است که ممکن است در سایر مطالعات ژنتیکی نادیده گرفته شده باشند.
برای درخواست هرگونه مشاوره تلفنی و نمونه‌گیری در آزمایشگاه جهت انجام آزمایش هول اگزوم (WES) با دقت بالا و جوابدهی مطابق استانداردهای بین المللی، با تلفن 1650 آزمایشگاه پاتوبیولوژی و ژنتیک پزشکی تهران لب تماس بگیرید.
آنچه از مقاله «آزمایش هول اگزوم (WES) چیست» آموختیم
آزمایش توالی‌یابی تمام اگزوم (WES) به عنوان یک ابزار پیشرفته و کارآمد در حوزه ژنتیک، توانسته است نقش مهمی در شناسایی و تحلیل اختلالات ژنتیکی ایفا کند. با تمرکز بر اگزون‌ها، بخش‌های کدگذار ژنوم، این آزمایش قادر است به طور دقیق تغییرات ژنتیکی نادر و پیچیده‌ای را شناسایی کند که ممکن است با روش‌های تشخیصی سنتی قابل شناسایی نباشند.
منبع:
