რა არის მოლეკულური ტესტი? როგორ ტარდება? გამოყენება კიბოსა და სხვა დაავადებებში

რა არის მოლეკულური ტესტი?

მოლეკულური ტესტები ბიოლოგიური მასალისგან (მაგალითად, დნმ, რნმ, ცილების ან ცხიმებისგან) აღებული ნიმუშების სტრუქტურასა და თვისებებს იკვლევს.

ეს ტესტები სხვადასხვა დაავადების დიაგნოსტიკის დროს, მკურნალობის დასაგეგმად და მეთვალყურეობისთვის გამოიყენება. მაგალითად, გრიპის ან COVID-19-ის დასადგენად მოლეკულური დიაგნოსტიკური ტესტებით შეიძლება გრიპის ვირუსის ან კორონავირუსის დნმ-ის ძიება. მსგავსად ამისა, კიბოს ქვეტიპის, კიბოს გამომწვევი მუტაციების ან მიზნობრივი პრეპარატის შესაბამისობის დასადგენად ამ ტესტებით კიბოს უჯრედების დნმ-იც შეიძლება გამოიკვლიონ. მოლეკულური ტესტები ალერგოლოგია-იმუნოლოგიაშიც ხშირად გამოიყენება.

მოლეკულური დიაგნოსტიკური ტესტების მნიშვნელობა მედიცინისთვის ისაა, რომ ისინი ძალიან მგრძნობიარე და ზუსტ შედეგებს იძლევა.

მოლეკულური და გენეტიკური ტესტები ერთი და იგივეა?

მოლეკულურ ტესტებს ხშირად „გენეტიკურ ტესტებს“ ვუწოდებთ. თუმცა მოლეკულური და გენეტიკური ტესტები სრულად იდენტური არ არის. მათი გამოყენება მსგავსი მიზნებისთვის შეიძლება, მაგრამ განსხვავებული ბიოლოგიური მასალის კვლევით სხვადასხვა ინფორმაციას გვაძლევს. მაგალითად, მოლეკულური ტესტებით ცილებისა და ცხიმების მოლეკულების მსგავსი ბიომარკერებიც შეიძლება გამოიკვლიონ. გენეტიკური ტესტები კი ადამიანის გენეტიკურ აგებულებას (დნმ, რნმ) შეისწავლის.

მოლეკულური ტესტების სახეობები

მოლეკულური ტესტები ნიმუშებში მოლეკულების გამოსავლენად და ხილვადობის გასაზრდელად მრავალ განსხვავებულ ტექნიკას იყენებს. ნიმუშები, ჩვეულებრივ, ნერწყვისგან, სისხლისგან ან ქსოვილის ბიოფსიიდან აიღება.

მრავალ ვითარებაში მოლეკულური ტესტები მეტ სიზუსტეს გვაძლევს. მაგალითად, მათ კიბოს კონკრეტული ტიპისთვის დამახასიათებელი გენეტიკური ცვლილებების დასადგენად ვიყენებთ და უფრო მიზნობრივ მკურნალობას ვარჩევთ. მოლეკულური ტესტი ეძებს დნმ-ის ან რნმ-ის მონაკვეთებს, რომელთა კონკრეტულ ჯანმრთელობის მდგომარეობებთან კავშირიც ცნობილია; სწორად ჩატარებისას იგი ზუსტ შედეგს იძლევა. ზოგ შემთხვევაში წინასწარი დიაგნოზის მქონე პაციენტებს საბოლოო დიაგნოზი მოგვიანებით მოლეკულური ტესტებით უდასტურდებათ. 

მოლეკულური ტესტირების მრავალი განსხვავებული ტექნიკა არსებობს:

• პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია (Polymerase chain reaction, PCR): ამ მეთოდით ბიოლოგიურ ნიმუშებში დნმ-ის სასურველი უბნები მრავლდება. PCR ძალიან სწრაფი და მგრძნობიარე ტექნიკაა და მრავალ მოლეკულურ ტესტს საფუძვლად უდევს.

• ახალი თაობის სეკვენირება (Next Generation Sequencing, NGS): ეს მეთოდი დნმ-ის ნიმუშის ნუკლეოტიდების მთელ მიმდევრობას განსაზღვრავს. ამას დიდი კვლევითი მნიშვნელობა აქვს გენეტიკური მუტაციების გამოვლენისა და ბიოლოგიური ნიმუშების ევოლუციური ხეების აგებისთვის.

• საუზერნ-ბლოტინგი (Southern blotting): მეთოდი დნმ-ის ელექტროფორეზით გამოყოფასა და შემდეგ კონკრეტული უბნის გამოვლენას უზრუნველყოფს. Southern blotting გენეტიკური მუტაციებისა და ქრომოსომული ანომალიების დასადგენად გამოიყენება.

• ვესტერნ-ბლოტინგი (Western blotting): მეთოდი ცილების ელექტროფორეზით გამოყოფასა და შემდეგ კონკრეტული ცილის ზოლების გამოვლენას უზრუნველყოფს. Western blotting ცილების ექსპრესიის დონისა და მოდიფიკაციების დასადგენად გამოიყენება.

• ფლუორესცენტული in situ ჰიბრიდიზაცია (FISH): ტექნიკა ნიმუშის უჯრედებში კონკრეტული გენის არსებობის ან მდებარეობის დასადგენად გამოიყენება. FISH ტესტი ტარდება სამიზნე გენის დნმ-ის მიმდევრობის შესაბამისად შექმნილი, ფლუორესცენტული საღებავების შემცველი ნუკლეოტიდებით. ისინი სამიზნე გენის დნმ-ს უკავშირდება და სპეციალური სინათლის გამომსხივებელი მიკროსკოპით შეისწავლება. ამ გზით სამიზნე გენის არსებობის ან მდებარეობის განსაზღვრა ხდება შესაძლებელი.

• მასსპექტრომეტრია: ეს მეთოდი ნივთიერებაში ატომების წონის გაზომვით მოლეკულური აგებულების განსაზღვრას ემსახურება. ამგვარად შეიძლება სხვადასხვა ატომის თანაფარდობის დადგენა და მოლეკულის სტრუქტურაზე ინფორმაციის მიღება.

• NMR (ბირთვულ-მაგნიტური რეზონანსის) სპექტროსკოპია: მეთოდი ნივთიერებაში ატომების მაგნიტური თვისებების გაზომვით მოლეკულურ აგებულებას განსაზღვრავს. ამ გზით შეიძლება სხვადასხვა ატომის მდებარეობის დადგენა და მოლეკულის სტრუქტურაზე ინფორმაციის მიღება.

თითოეული ტექნიკისას სპეციალისტები სხეულიდან ნიმუშს იღებენ და შემდეგ მოლეკულებს უფრო ხილულს ხდიან. შემდგომ სპეციალისტი ნიმუშს მიკროსკოპით ან სპეციალური ბიოსამედიცინო მოწყობილობით იკვლევს და პასუხს ამზადებს.

რატომ ინიშნება მოლეკულური ტესტები?

სპეციალისტები მოლეკულურ ტესტებს დიაგნოსტიკისას მეტი ინფორმაციის მისაღებად და შედეგების პროგნოზირებისთვის იყენებენ. მათ მრავალი მიზანი აქვს, მათ შორის:

• სხვადასხვა დაავადების რისკის შეფასება
• ტრადიციული ლაბორატორიული ტექნიკით გამოუვლენელი ზოგი ინფექციის არსებობის დადასტურება
• გენეტიკური კონსულტაცია ორსულებისთვის ან ორსულობის დამგეგმავი პირებისთვის
• მკურნალობაზე გადაწყვეტილების მიღების ხელშეწყობა
• ადამიანის მიერ პრეპარატზე შესაძლო პასუხის შეფასება
• გარკვეული კიბოების — მაგალითად, ძუძუს, ფილტვისა და მსხვილი ნაწლავის კიბოს — ქვეტიპების დიაგნოსტიკა

კიბოში ხშირად გამოყენებული მოლეკულური ტესტის მაგალითი: HER2 FISH

HER2 FISH ტესტი, მოლეკულური ბიოლოგიის ტექნიკაა, რომელიც ძუძუს კიბოს უჯრედებში HER2 გენის ჭარბი წარმოქმნის დასადგენად გამოიყენება. HER2 ცილის მასინთეზებელი გენია და ძუძუს ქსოვილში არსებობს. ნორმალურ პირობებში HER2 გენის წარმოქმნა მოწესრიგებული და დაბალანსებულია. თუმცა ზოგჯერ HER2 გენის ჭარბი წარმოქმნა აღინიშნება, რაც უჯრედების სწრაფ ზრდასა და გამრავლებას იწვევს. ამან შეიძლება ძუძუს კიბოს წარმოქმნას ბიძგი მისცეს.

HER2 FISH ტესტი ტარდება სპეციალურად სამიზნე გენის დნმ-ის მიმდევრობის შესაბამისად შექმნილი, ფლუორესცენტული საღებავების შემცველი ნუკლეოტიდებით. ეს ნუკლეოტიდები სამიზნე გენის დნმ-ს უკავშირდება და სპეციალური სინათლის გამომსხივებელი მიკროსკოპით შეისწავლება. ამგვარად შესაძლებელია HER2 გენის პროდუქტის — HER2 ცილის — ჭარბი წარმოქმნის (ზედმეტი ექსპრესიის) გამოვლენა. HER2 FISH ძუძუს კიბოს დიაგნოსტიკასა და მკურნალობის შერჩევაში გამოიყენება. მაგალითად, პაციენტებში, რომლებშიც HER2 გენის პროდუქტის ჭარბი წარმოქმნა დასტურდება, HER2-ზე მიმართული მიზნობრივი პრეპარატების გამოყენება უფრო მაღალ ეფექტიანობას აჩვენებს.

რა არის საჭირო მოლეკულური ტესტებისთვის?

ყოველი ტესტისთვის საჭიროა შესაბამისი ადამიანისგან აღებული ნიმუში. მაგალითად, COVID-19 ტესტები ცხვირისა და სასუნთქი გზების სეკრეტში კორონავირუსისთვის სპეციფიკურ ანტიგენებს ეძებს. ანტიგენები, ჩვეულებრივ, ვირუსების ზედაპირზე გვხვდება.

მოლეკულური ტესტისთვის შესაძლო ნიმუშებია:

• ბიოფსიით აღებული სიმსივნის ფრაგმენტი
• სისხლი
• სხეულის სითხეები, მაგალითად სასუნთქი გზების სეკრეტი
• ამნიონური სითხე

მოლეკულური ტესტების 2 ძირითადი კლასი

მოლეკულური ტესტები სწრაფად ვითარდება და მათი რაოდენობა იზრდება. მაგალითად, COVID-19 PCR ტესტები მოლეკულური ტესტის სახეობაა, რომელიც მეცნიერებმა COVID-19 პანდემიასთან საბრძოლველად სწრაფად შეიმუშავეს.

ზოგადად, მოლეკულური ტესტები ორ დიდ კატეგორიად იყოფა, რომელთაც მრავალი განსხვავებული ქვეტიპი აქვს:

1. გენომის სეკვენირება და ტესტირება
2. გენეტიკური ბიომარკერები

გენომის სეკვენირება და ტესტირება

გენომის სეკვენირება უჯრედის გენეტიკური მასალის სრულ ან ნაწილობრივ ანალიზს მოიცავს კონკრეტული გენებისა თუ გენური ცვლილებების საძიებლად. გენები დნმ-ისგან შედგება და უჯრედს ცილების წარმოქმნის ინსტრუქციებს აწვდის. გენომის სეკვენირებით შეიძლება შეფასდეს ისიც, ატარებს თუ არა ადამიანი რომელიმე დაავადების გენს. ეს ორსულობისას ან მისი დაგეგმვისას გამოყენებული ტესტის გავრცელებული სახეობაა.

გენომის სეკვენირების კიდევ ერთი დანიშნულებაა გარკვეულ პრეპარატებზე პასუხის პროგნოზირება. მაგალითად, კონკრეტული გენების მატარებლები ზოგ პრეპარატზე შეიძლება კარგად არ რეაგირებდნენ ან გარკვეული ალერგიული რეაქციის განვითარების მაღალი რისკი ჰქონდეთ.

მოლეკულური ტესტების უპირატესობები და ნაკლოვანებები

ამ ტიპის ტესტები მრავალ უპირატესობას გვთავაზობს, მათ შორის:

• პროგნოზირება: თუ ადამიანს გარკვეული მავნე ან სიცოცხლისთვის პოტენციურად საშიში დაავადების გენი აქვს, ეს ინფორმაცია ოჯახის დაგეგმვას შეიძლება დაეხმაროს.
• მკურნალობაზე გადაწყვეტილება: გარკვეული დაავადების მაღალი რისკის მქონე ადამიანს ამ ინფორმაციაზე დაყრდნობით ხანგრძლივი გეგმების შედგენა ან რისკის შესამცირებლად ცხოვრების წესის შეცვლა შეუძლია. კიბოსთან დაკავშირებული სხვადასხვა გენეტიკური ვარიანტის ტესტირებამ ძუძუს კიბოს სკრინინგს შეიძლება მიმართულება მისცეს.
• სხვა გამოყენება: ზოგი ადამიანი მოლეკულურ მემკვიდრეობით ტესტებს მიმართავს თავის საგვარეულოსთან დაკავშირებული შესაძლო მემკვიდრეობითი დაავადებების გასაგებად ან გენეტიკური წარმომავლობის მიმართ ინტერესის გამო.

არსებობს გარკვეული ნაკლოვანებებიც:

• სანდოობა: ტესტის სანდოობა შეიძლება განსხვავდებოდეს, განსაკუთრებით მემკვიდრეობით გენეტიკურ ტესტებში. გენეტიკური რისკფაქტორების გამომვლენი ტესტი არ იძლევა გარანტიას, რომ ადამიანს დაავადება განუვითარდება, და შეიძლება უსაფუძვლო შფოთვა გამოიწვიოს.
• გადაწყვეტილების მიღება: გენეტიკურ ინფორმაციაზე დაყრდნობით გადაწყვეტილების მიღება შეიძლება რთული იყოს. მაგალითად, როცა ადამიანი იგებს, რომ ბავშვის სიცოცხლისთვის საშიში დაავადების მატარებლობის ალბათობა 50%-ია, შეიძლება მოუწიოს გადაწყვიტოს, შეწყვეტს თუ არა ორსულობას.
• ხელმისაწვდომობა: მოლეკულური ტესტები შეიძლება ძვირი იყოს და დაზღვევა არ ფარავდეს, რაც მათზე წვდომას ზღუდავს.
• კონფიდენციალურობა: გენეტიკური ტესტებისთვის აკრედიტებული და ზედამხედველობის გარეშე მყოფი კომპანიების არჩევამ შეიძლება ადამიანის გენეტიკურ კონფიდენციალურობას საფრთხე შეუქმნას.

გენეტიკური მარკერები

გენეტიკური ტესტის სხვა სახეობა ინფექციის ან სხვა დაავადების გენეტიკურ ბიომარკერებს ეძებს. ადამიანის გენომის სეკვენირების ნაცვლად ის ამოწმებს, არის თუ არა ეჭვმიტანილ დაავადებასთან მჭიდროდ დაკავშირებული ჩადებული გენეტიკური სიგნალები.

COVID-19 PCR ტესტი ამ ტიპის მაგალითია. იგი COVID-19-ის გამომწვევი ვირუსის გენეტიკურ მასალას ეძებს.

ონკოლოგიაშიც გარკვეული ტიპის კიბოს სიმსივნეებზე გენეტიკური ტესტები ტარდება. სხვადასხვა გენეტიკურმა ხელწერამ შეიძლება ინფორმაცია მოგვცეს კიბოს ტიპზე და იმაზე, რომელი მკურნალობის ეფექტიანობის ალბათობაა უფრო მაღალი.

გენეტიკური ბიომარკერის ტესტირების უმთავრესი სარგებელი მისი სისწორის მაღალი ალბათობაა. ზოგ შემთხვევაში ამ ტესტებს დიაგნოზის დადასტურება შეუძლია. ისინი ასევე სპეციალისტებს ინფორმირებულ სამედიცინო გადაწყვეტილებებში ან მკურნალობის უკეთ წარმართვაში შეიძლება დაეხმაროს.

რა ნაკლოვანებები აქვს გენეტიკურ მარკერებს?

• ხელმისაწვდომობა: მოლეკულური ტესტები, ჩვეულებრივ, უფრო ძვირია და ნაკლებად ხელმისაწვდომი. მაგალითად, კიბოს გენეტიკური ტესტები მეტიც ღირს და შედეგსაც უფრო გვიან იძლევა. მსგავსად ამისა, COVID-19 PCR შინ გამოსაყენებელ ანტიგენურ ტესტებზე ძვირია და მეტ დროს მოითხოვს. ამასთან, ყველა პაციენტი ყველა მოლეკულური ტესტისთვის შესაფერისი არ არის.
• სანდოობა: დაავადებებისა და ინფექციების მოლეკულური ტესტები, ჩვეულებრივ, ზუსტია, თუმცა არცერთი ტესტი 100% სანდოობას არ გვთავაზობს.
• ნიმუშებთან დაკავშირებული პრობლემები: მიღებული ნიმუში ტესტისთვის შეიძლება არასაკმარისი იყოს და პროცესი შეფერხდეს, როგორც მაშინ, როცა ბიოფსია საკმარის ქსოვილს ვერ იძლევა.

მოლეკულური ტესტები და COVID-19

პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქციის (PCR) ტესტები მოლეკულური ტესტის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული სახეობაა, რომელსაც COVID-19-ის ყველაზე ზუსტად გამოვლენა შეუძლია. ისინი ვირუსისთვის დამახასიათებელ დიაგნოსტიკურ გენეტიკურ მასალას ეძებს და შემდეგ ლაბორატორიული დასტურისთვის ამ მცირე ვირუსული დნმ-ის ფრაგმენტს ამრავლებს. შედეგის მიღებას, ჩვეულებრივ, რამდენიმე დღე სჭირდება.

რით განსხვავდება ანტიგენური და მოლეკულური ტესტები Covid-19-ისთვის?

ანტიგენური ტესტები ვირუსულ ცილებს ეძებს. მათი გამოვლენა უფრო ადვილია და ტესტი დადებით ან უარყოფით პასუხს სწრაფად იძლევა. PCR ვირუსულ გენეტიკურ მასალას ეძებს, შემდეგ კი ამრავლებს, რათა დიაგნოსტიკურმა ტექნოლოგიამ ვირუსის არსებობა დაადასტუროს. ასეთი ტესტები უფრო მგრძნობიარე და რთულია. მათ ვირუსის გამოვლენა მანამდეც შეუძლია, სანამ ადამიანს სიმპტომები განუვითარდება ან გადამდები გახდება.

რა არის მოლეკულური ალერგიის ტესტი?

მოლეკულური ალერგიის ტესტი ადამიანის კონკრეტული ალერგენისადმი მგრძნობელობის დასადგენად გამოიყენება (ალერგენები ნივთიერებებია, რომლებსაც ადამიანის ორგანიზმში ალერგიის გამოწვევა შეუძლია). მაგალითად, უცნობი მწერის ნაკბენის შემდეგ ამ ტესტით შეიძლება დადგინდეს, რა ტიპის მწერი იყო იგი.

მოლეკულური ალერგიის ტესტები, ჩვეულებრივ, სისხლიდან ან ცხვირიდან აღებული ნიმუშებით ტარდება. მაგალითად, ცხვირიდან ლორწოს ნიმუშს იღებენ და მასში ალერგენებს ეძებენ. მსგავსად ამისა, შეიძლება სისხლის ნიმუშიც აიღონ და მასში ალერგენები მოძებნონ. კონკრეტული ალერგენის მიმართ მგრძნობელობის დადგენით ეს ტესტები ალერგიის სიმპტომების მიზეზის გამოვლენას ეხმარება.

ხშირი კითხვები მოლეკულურ ტესტებზე

როგორ შეიძლება მოლეკულური ტესტები კიბოს მკურნალობას დაეხმაროს?

ზოგ ონკოლოგიურ პაციენტში მოლეკულური ტესტები მკურნალობის წარმართვას ეხმარება. თუმცა ისინი ყოველთვის სასარგებლო არ არის, მაგალითად:

• თუ ქსოვილის ბიოფსიის აღება ვერ ხერხდება
• თუ ბიოფსიის ნიმუში არასაკმარისია

ამასთან, ქსოვილის არასაკმარისი ნიმუშისას კიბოში თხევადი (სისხლიდან, სითხიდან აღებული) ბიოფსიებიც უფრო ფართოდ გამოიყენება.

ზოგჯერ, თუნდაც მოლეკულურმა ტესტმა გარკვეული მკურნალობისკენ მიგვანიშნოს, არ არსებობს გარანტია, რომ იგი კიბოს ეფექტიანად უმკურნალებს.

რა არის ახალი თაობის სეკვენირება (NGS, Next Generation Sequencing)?

ახალი თაობის სეკვენირება მაღალი სიჩქარის მოლეკულური ტესტია, რომელსაც ერთდროულად მრავალი განსხვავებული დნმ-ის მონაკვეთის სეკვენირება შეუძლია. იგი კლასიკურ ტექნიკებზე მგრძნობიარე და სანდოა. მას ასევე შეუძლია უფრო მცირე გენეტიკური ვარიაციების გამოვლენა და ადამიანის გენომისა და გენეტიკური რისკფაქტორების შესახებ უფრო სრული ხედვის მოცემა.

NGS დღეს კიბოს გენეტიკურ ტესტებში ყველაზე სანდო და ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მოლეკულური ტესტი გახდა.

რამდენად ზუსტია მოლეკულური ტესტები?

მოლეკულური ტესტის სიზუსტე თვით ტესტზეა დამოკიდებული. ზოგადად, ისინი ზუსტია, თუმცა სრულყოფილი არ არის. მაგალითად, 2019 წლის სტატიაში, რომელშიც COVID-19-ის რამდენიმე სხვადასხვა მოლეკულური ტესტი შეადარეს, შემდეგი მიგნებები მიიღეს:

• ტესტების შეჯამებული მგრძნობელობა 95,9% იყო, რაც ძალიან ცოტა ცრუ უარყოფით შედეგს ნიშნავდა.
• შეჯამებული სპეციფიკურობა 97,2% იყო, რაც ძალიან ცოტა ცრუ დადებით შედეგს ნიშნავდა.
• ზოგი ტესტი ნაკლებად ზუსტი იყო; საერთო მგრძნობელობა 80,5%-დან 96,6%-მდე მერყეობდა.

ლაბორატორია ტესტის სიზუსტეს, ჩვეულებრივ, მგრძნობელობისა და სპეციფიკურობის გაზომვით განსაზღვრავს. ორივე მაჩვენებლის მაღალი დონე ნიშნავს, რომ ტესტს კონკრეტული დაავადების მქონე და არმქონე ადამიანების სწორად ამოცნობა შეუძლია.

მოლეკულური გენომური ტესტირება შეიძლება რთული იყოს, ხოლო მცირე მუტაციებისა და გენეტიკური ცვლილებების გამოვლენა, ჩვეულებრივ, უფრო ძნელია. ყველაზე გავრცელებული მეთოდები გენეტიკური პრობლემების მხოლოდ მცირე რაოდენობას ავლენს.

შეჯამება

მოლეკულური ტესტი გენეტიკური ტესტის სახეობაა, რომელიც ადამიანის გენომზე მნიშვნელოვან ინფორმაციას იძლევა. სხვადასხვა დაავადების გამომწვევ უნიკალურ გენეტიკურ თვისებებზე დაყრდნობით მას გარკვეული ინფექციური და გენეტიკური დაავადებების ნიშნების გამოვლენაც შეუძლია. ეს სფერო სწრაფად ვითარდება და უფრო მეტი მოლეკულური ტექნიკა ხდება ხელმისაწვდომი.

გენეტიკური სეკვენირება ახალი თაობის სეკვენირების ტექნიკებით ვითარდება. თუმცა მნიშვნელოვანია, ადამიანებს მოლეკულური ტესტების შეზღუდვები ესმოდეთ. ეს განსაკუთრებით ეხება შეზღუდული სიზუსტის მქონე გენეტიკურ ტესტებს, მაგალითად, პრენატალურ ტესტირებას.