Ce este testarea moleculară? Cum se face și cum se folosește în cancer și alte boli?

Ce este testarea moleculară?

Testarea moleculară examinează structura și proprietățile materialelor biologice, de exemplu DNA, RNA, proteine sau grăsimi, prin prelevarea unor probe din aceste materiale.

Testele sunt folosite pentru diagnosticarea, planificarea tratamentului și monitorizarea diferitelor boli. De exemplu, pot căuta DNA al virusului gripal sau coronavirusului pentru a determina dacă o persoană are gripă ori COVID-19. Similar, pot fi folosite pentru identificarea subtipului cancerului, mutațiilor cauzale sau eligibilității pentru medicamente țintite, căutând DNA din celulele canceroase. Sunt utilizate frecvent și în alergologie-imunologie.

Importanța testelor moleculare pentru medicină este oferirea unor rezultate foarte sensibile și precise, utile în acest scop.

Testele moleculare și genetice sunt același lucru?

Adesea le numim și „teste genetice”. Nu sunt însă complet identice. Pot avea scopuri similare, dar oferă informații diferite prin examinarea unor materiale biologice diferite. De exemplu, testele moleculare pot examina și biomarkeri precum proteinele și lipidele. Testele genetice examinează structura genetică a persoanei, DNA și RNA.

Tipuri de teste moleculare

Testele folosesc diferite tehnici pentru detectarea și creșterea vizibilității moleculelor din probe. Acestea provin de obicei din salivă, sânge sau biopsie tisulară, ca surse de material.

În multe situații oferă mai multă certitudine. De exemplu, identifică modificări genetice specifice cancerului, permițând alegerea unor terapii mai țintite. Caută segmente DNA sau RNA cunoscute ca asociate unor afecțiuni și, când sunt efectuate corect, dau rezultate certe. Uneori, un diagnostic provizoriu poate fi confirmat ulterior prin teste moleculare. 

Există multe tehnici diferite:

• Reacția de polimerizare în lanț (Polymerase chain reaction, PCR): amplifică regiunile DNA dorite din probele biologice. PCR este foarte rapidă și sensibilă și stă la baza multor teste moleculare.

• Secvențiere de nouă generație (Next Generation Sequencing, NGS): determină întreaga secvență de nucleotide a unei probe DNA. Este importantă pentru cercetarea identificării mutațiilor și construirii arborilor evolutivi ai probelor biologice.

• Southern blotting: separă DNA prin electroforeză, apoi identifică o anumită regiune. Southern blotting este folosită pentru detectarea mutațiilor și anomaliilor cromozomiale.

• Western blotting: separă proteinele prin electroforeză, apoi detectează benzile unei proteine. Western blotting identifică nivelurile expresiei sau modificările proteinelor.

• Hibridizare fluorescentă in situ (FISH): identifică prezența sau localizarea unei gene în celulele probei. FISH folosește nucleotide cu culori fluorescente, produse după secvența DNA a genei pentru care este proiectat testul. Acestea se leagă de DNA țintă și sunt examinate la un microscop special cu lumină, permițând detectarea prezenței ori localizării genei.

• Spectrometrie de masă: determină structura moleculară măsurând greutatea atomilor unei substanțe. Astfel se pot identifica proporțiile diferiților atomi și obține informații despre structură.

• Spectroscopie NMR (rezonanță magnetică nucleară): determină structura moleculară prin măsurarea proprietăților magnetice ale atomilor. Identifică pozițiile diferiților atomi și oferă informații structurale.

La fiecare tehnică se prelevează o probă, apoi moleculele sunt făcute mai vizibile. Un specialist o examinează la microscop sau cu dispozitive biomedicale speciale și redactează raportul.

De ce sunt solicitate testele moleculare?

Specialiștii le folosesc pentru mai multe informații de diagnostic și estimarea rezultatelor. Au numeroase scopuri, inclusiv:

• Evaluarea riscului diferitelor boli
• Confirmarea unor infecții nedetectabile prin tehnici de laborator convenționale
• Consiliere genetică pentru persoanele însărcinate sau care planifică sarcina
• Sprijinirea deciziilor terapeutice
• Evaluarea posibilului răspuns la medicament
• Diagnosticul subtipurilor unor cancere, precum cel mamar, pulmonar și de colon

Un test molecular frecvent în cancer: HER2 FISH

Testul HER2 FISH este o tehnică de biologie moleculară pentru identificarea supraproducției genei HER2 în celulele cancerului mamar. HER2 este o genă care sintetizează o proteină și se află în țesutul mamar. În mod normal, producția genei HER2 este regulată și echilibrată. Uneori apare însă supraproducția HER2, care provoacă creștere și proliferare rapidă și poate declanșa cancerul mamar.

Testul HER2 FISH folosește nucleotide fluorescente produse după secvența DNA a genei țintă. Acestea se leagă de DNA și sunt examinate la un microscop special cu lumină. Se detectează astfel supraexpresia proteinei HER2, produsul genei HER2. HER2 FISH este folosit în diagnostic și orientarea tratamentului. De exemplu, la pacienții cu supraproducția produsului genei HER2, medicamentele țintite HER2 au o eficacitate mai mare.

Ce este necesar pentru testele moleculare?

Fiecare test necesită o probă de la persoana evaluată. De exemplu, testele COVID-19 caută antigene specifice coronavirusului în secreții nazale și respiratorii. Antigenele se află de obicei pe suprafața virusurilor.

Probele pot include:

• O porțiune de tumoră obținută prin biopsie
• Sânge
• Lichide corporale, precum secrețiile respiratorii
• Lichid amniotic

Cele 2 clase principale de teste moleculare

Testele se dezvoltă rapid și devin tot mai numeroase. De exemplu, testele PCR COVID-19 sunt un tip molecular dezvoltat rapid de oamenii de știință pentru combaterea pandemiei COVID-19.

În general, testele moleculare se împart în două mari categorii, cu numeroase subtipuri;

1. Secvențierea și testarea genomului
2. Biomarkeri genetici

Secvențierea și testarea genomului

Secvențierea genomului presupune analiza completă sau parțială a materialului genetic al unei celule pentru a căuta anumite gene sau modificări genetice. Genele sunt alcătuite din DNA și oferă celulei instrucțiuni pentru producerea proteinelor. Secvențierea genomului poate evalua și dacă o persoană poartă o genă asociată unei boli. Este un tip de test efectuat frecvent în timpul sarcinii sau când se planifică o sarcină.

O altă utilizare a secvențierii genomului este anticiparea răspunsului unei persoane la anumite medicamente. De exemplu, purtătorii anumitor gene pot să nu răspundă bine la unele medicamente sau pot avea un risc mai mare de a dezvolta anumite reacții alergice.

Avantajele și dezavantajele testelor moleculare

Aceste teste oferă numeroase avantaje, printre care;

• Anticipare: dacă o persoană poartă gene pentru anumite boli dăunătoare sau potențial letale, testarea poate ajuta la planificarea familială.
• Decizii terapeutice: o persoană cu risc mai mare de a dezvolta anumite boli poate face planuri pe termen lung pe baza acestor informații sau își poate modifica stilul de viață pentru a reduce riscul. Testarea diferitelor variante genetice asociate cancerului poate orienta screeningul pentru cancerul de sân.
• Alte utilizări: unele persoane pot apela la teste moleculare ereditare pentru a afla despre posibile boli ereditare din familie sau pentru că sunt curioase în privința moștenirii lor genetice.

Există și unele dezavantaje:

• Fiabilitate: fiabilitatea testului poate varia, mai ales în testele genetice ereditare. Testele care identifică factori de risc genetici nu garantează că persoana va dezvolta o boală și pot provoca anxietate inutilă.
• Luarea deciziilor: deciziile bazate pe informații genetice pot fi dificile. De exemplu, când o persoană află că viitorul copil are o probabilitate de 50% de a avea o boală potențial letală, poate fi nevoită să decidă dacă întrerupe sau nu sarcina.
• Accesibilitate: accesul la testele moleculare poate fi limitat, deoarece pot fi costisitoare și pot să nu fie acoperite de asigurare.
• Confidențialitate: alegerea unor companii neacreditate și nesupravegheate pentru testarea genetică poate pune în pericol confidențialitatea genetică a persoanei.

Markeri genetici

Un alt tip de test genetic caută biomarkeri genetici ai infecțiilor sau ai altor boli. În loc să secvențieze genomul persoanei, aceste teste verifică existența unor semnale genetice încorporate, puternic asociate cu boala suspectată.

Testul PCR pentru COVID-19 este un exemplu al acestui tip de test. El caută materialul genetic purtat de virusul care provoacă COVID-19.

În oncologie se efectuează, de asemenea, teste genetice pe anumite tipuri de tumori canceroase. Diferitele semnături genetice pot oferi informații despre tipul de cancer al persoanei și despre tratamentul cu cele mai mari șanse de a fi eficient.

Principalul avantaj al testării biomarkerilor genetici este probabilitatea mare de a oferi un rezultat corect. În unele situații, aceste teste pot confirma un diagnostic. De asemenea, pot ajuta specialiștii să ia decizii medicale bine fundamentate sau să orienteze mai bine tratamentul.

Care sunt dezavantajele markerilor genetici?

• Accesibilitate: testele moleculare sunt, în general, mai costisitoare și mai puțin accesibile. De exemplu, testele genetice pentru cancer sunt mai scumpe și necesită mai mult timp pentru obținerea rezultatelor. În mod similar, testul PCR pentru COVID-19 este mai costisitor și mai lent decât testele antigenice la domiciliu. În plus, nu toți pacienții sunt eligibili pentru toate testele moleculare.
• Fiabilitate: testele moleculare pentru boli și infecții sunt, de regulă, corecte, dar niciun test nu oferă o fiabilitate de 100%.
• Probleme legate de probe: probele obținute pot fi insuficiente pentru testare, iar procesul poate fi împiedicat, de exemplu atunci când biopsia nu furnizează suficient țesut.

Testele moleculare și COVID-19

Testele de reacție în lanț a polimerazei (PCR) sunt un tip de test molecular foarte utilizat, care poate detecta COVID-19 cu cea mai mare precizie. Acestea caută materialul genetic diagnostic specific virusului, apoi multiplică acest mic fragment de DNA viral pentru confirmarea în laborator. Obținerea rezultatului unui astfel de test durează, de obicei, câteva zile.

Care este diferența dintre testele antigenice și cele moleculare pentru Covid-19?

Testele antigenice caută proteine virale. Aceste proteine sunt mai ușor de detectat, iar testele pot oferi rapid un rezultat pozitiv sau negativ. Testele PCR caută material genetic viral, apoi îl multiplică pentru ca tehnologia diagnostică să poată confirma prezența virusului. Aceste teste sunt mai sensibile și mai complexe. Pot detecta virusul înainte ca persoana să prezinte simptome sau să devină contagioasă.

Ce este testarea moleculară pentru alergii?

Testarea moleculară pentru alergii este folosită pentru a determina sensibilitatea unei persoane la un anumit alergen (alergenii sunt substanțe care pot provoca alergii în organismul uman). De exemplu, după ce o persoană este mușcată de o insectă neidentificată, testarea moleculară pentru alergii poate fi utilizată pentru a stabili ce fel de insectă a fost.

Testele moleculare pentru alergii se efectuează, de regulă, pe probe de sânge sau probe nazale. De exemplu, se poate preleva o probă de mucus nazal și se pot căuta alergeni în aceasta. În mod similar, se poate preleva o probă de sânge și se pot căuta alergeni în ea. Identificând dacă persoana este sensibilă la un anumit alergen, aceste teste ajută la stabilirea cauzelor simptomelor alergice.

Întrebări frecvente despre testele moleculare

Cum pot ajuta testele moleculare în tratamentul cancerului?

Testele moleculare pot contribui la orientarea tratamentului pentru unii pacienți cu cancer. Totuși, testarea moleculară nu este utilă în orice situație, de exemplu:

• Dacă nu se poate obține o biopsie tisulară
• Dacă proba de biopsie este insuficientă

Totuși, când proba de țesut este insuficientă, biopsiile lichide (din sânge, din lichide) încep să fie tot mai utilizate și în cancer.

Uneori, chiar dacă testele moleculare indică un anumit tip de tratament, nu există garanția că acesta va trata eficient cancerul.

Ce este secvențierea de nouă generație (NGS, Next Generation Sequencing)?

Secvențierea de nouă generație este un tip de test molecular de mare viteză, care poate secvenția simultan numeroase segmente diferite de DNA. Este mai sensibilă și mai fiabilă decât tehnicile clasice. În plus, poate detecta variații genetice mai mici și oferă o perspectivă mai amplă asupra genomului și factorilor de risc genetici ai persoanei.

NGS a devenit în prezent cel mai fiabil și mai utilizat test molecular în testarea genetică a cancerului.

Cât de precise sunt testele moleculare?

Precizia testării moleculare depinde de test. În general, aceste teste sunt precise, dar nu perfecte. De exemplu, un articol din 2019 care a comparat mai multe teste moleculare pentru COVID-19 a raportat următoarele rezultate:

• Sensibilitatea globală a testelor a fost de 95,9%, ceea ce însemna foarte puține rezultate fals negative.
• Specificitatea globală a fost de 97,2%, ceea ce însemna foarte puține rezultate fals pozitive.
• Unele teste au fost mai puțin precise, cu o sensibilitate generală cuprinsă între 80,5% și 96,6%.

Un laborator stabilește, de regulă, precizia unui test măsurând sensibilitatea și specificitatea. Nivelurile ridicate ale ambilor indicatori înseamnă că testul poate identifica corect atât persoanele cu o anumită boală, cât și pe cele fără acea boală.

Testarea moleculară a genomului poate fi dificilă, iar mutațiile mai mici și modificările genetice sunt, în general, mai greu de detectat. Metodele cele mai răspândite detectează doar un număr mic de probleme genetice.

Rezumat

Testarea moleculară este un tip de test genetic care oferă informații importante despre genomul unei persoane. De asemenea, poate identifica semnele anumitor infecții și boli genetice pe baza caracteristicilor genetice unice care provoacă diferite boli. Domeniul evoluează rapid, pe măsură ce devin disponibile tot mai multe tehnici de testare moleculară.

Secvențierea genetică progresează prin tehnicile de secvențiere de nouă generație. Totuși, este important ca oamenii să înțeleagă limitele testării moleculare. Acest lucru este valabil mai ales pentru tipurile de teste genetice cu certitudine limitată, precum testele prenatale.