Czym jest badanie WES?

Na nasze pytania odpowiada dr Magdalena Anna Janeczko – specjalista genetyk, pediatra

Badanie WES to dla wielu dzieci z podejrzeniem choroby rzadkiej ostatnia szansa na postawienie diagnozy i wprowadzenie leczenia. Analiza opiera się na sekwencjonowaniu wszystkich genów dziecka i ze wszystkich znalezionych niebezpiecznych mutacji – wyborze tych, które mogą być odpowiedzialne za wywołanie objawów. Kto powinien wykonać badanie WES? Jakie objawy mogą zostać sprawdzone? Jakie są ograniczenia tego badania? Kiedy badanie powinno być zlecone? Na te i poniższe odpowiada specjalista pediatra genetyk dr n. med. Magdalena Anna Janeczko – lekarz z wieloletnim doświadczeniem w interpretacji wyników badań WES oraz diagnozowaniu i leczeniu dzieci z podejrzeniem choroby wrodzonej.  Pani Doktor na co dzień zajmuje się małymi pacjentami w Uniwersyteckim Szpitalu Dziecięcym w Krakowie Prokocimiu.

Zapraszamy do umówienia się na rozmowę ze specjalistą w sprawie badań genetycznych:

Dr n med. Magdalena Anna Janeczko – specjalista genetyk, pediatra. Na co dzień diagnozuje i leczy dzieci z objawami chorób wrodzonych m.in w Uniwersyteckim Szpitalu Dziecięcym w Krakowie.

Czym jest badanie WES? Na czym polega analiza?

Badanie WES, czyli całościowe sekwencjonowanie eksomu (ang. Whole exome sequencing) polega na przebadaniu cegiełka po cegiełce ponad 23 000 genów człowieka. Badanie jest wykonywane z wykorzystaniem najnowocześniejszej techniki molekularnej czyli NGS (ang. Next generation sequencing). Technika NGS jest techniką wysokoprzepustową, która pozwala na przebadanie w krótkim czasie wielu dużych genów.

Ponieważ po wykonaniu sekwencjonowania wszystkich znanych genów człowieka otrzymujemy ogromną liczbę wariantów, dlatego do dalszej analizy bioinformatycznej wybiera się warianty w puli genów wytypowanych indywidualnie w świetle objawów obserwowanych u pacjenta i ew. innych objawowych członków jego rodziny (tzw. WES spersonalizowany). W raporcie z badania wykazywane są warianty zaklasyfikowane jako: warianty patogenne lub potencjalnie patogenne, warianty o nieznanej patogenności. W klasyfikacji wariantów bierze się pod uwagę informacje: o wcześniejszym wykryciu wariantu u osób chorych, o wpływie wariantu na funkcję białka kodowanego przez dany gen lub o wpływie wariantu na proces składania genu (czyli zlepiania fragmentów kodujących genu – eksonów), o wyniku analizy wariantu w programach bioinformatycznych pod kątem ew. patogenności, a także o częstości wariantu w populacji ogólnej i ew. występowaniu wariantu u zdrowych osób w populacji.

Ostatecznej interpretacji wyniku WES dokonuje lekarz genetyk kliniczny po zapoznaniu się z dokumentacją medyczną Pacjenta i po analizie wyglądu Pacjenta przeprowadzonej osobiście lub na podstawie zdjęć fotograficznych Pacjenta.

Często ostateczne postawienie rozpoznania u Pacjenta wymaga przeprowadzenia dodatkowych celowanych badań u Rodziców, rodzeństwa lub innych członków rodziny.

W jakich sytuacjach (przy jakich objawach, podejrzeniu jakiej choroby, planowaniu potomstwa itp.) warto wykonać badanie WES?

Interpretacja wyniku badania WES jest niezwykle trudna, dlatego ważna jest prawidłowa kwalifikacja Pacjenta do tego badania. Istotną rolę pełni tutaj lekarz genetyk kliniczny. Badanie jest przede wszystkim dedykowane pacjentom objawowym, ponieważ znaczenie wariantów o niepewnym charakterze jest rozpatrywanie w kontekście obrazu klinicznego Pacjenta.

Główne wskazania do wykonania badania WES obejmują: opóźnienie rozwoju psychomotorycznego, niepełnosprawność intelektualną, zaburzenia ze spektrum autyzmu, regres w rozwoju, padaczkę, obecność u Pacjenta nieprawidłowych proporcji ciała lub nietypowych rysów twarzy (czyli tzw. cech dysmorfii), a także wad rozwojowych narządów. Badanie WES jest również dedykowane osobom z objawami klinicznymi, o nieustalonej dotychczas przyczynie, ale o podejrzewanym podłożu genetycznym.

W przypadku Pacjentów z obciążonym wywiadem rodzinnym, ale brakiem możliwości wykonania badania WES u osoby chorej w rodzinie (śmierć i brak zabezpieczonego DNA), można wykonać badanie WES w kierunku ew. nosicielstwa choroby, ale interpretacja roli wariantów o niepewnym charakterze w niektórych przypadkach może być niemożliwa.

Czym się różni badanie WES od badań ukierunkowanych – np. analizy pojedynczych genów lub mutacji punktowych?

W przypadku braku podejrzenia konkretnej choroby genetycznej, diagnostyka Pacjenta może być bardzo rozciągnięta w czasie, niekiedy nawet na lata. Celowana diagnostyka, czyli badanie jednego lub kilku genów, opiera się na obecności wielu różnych objawów u Pacjenta, które układają się w obraz kliniczny danej choroby. Takie objawy często nie są obecne na pierwszej wizycie w Poradni Genetycznej, a obraz kliniczny Pacjenta może rozwijać się na przestrzeni wielu lat.

Jednoczesne sprawdzenie sekwencji wszystkich znanych genów człowieka pozwala skrócić proces diagnostyczny do kilku miesięcy, co może mieć znaczenie praktyczne zarówno dla Pacjenta, jak i innych członków jego rodziny.

Co to znaczy, że badanie WES jest pomocne w diagnostyce różnicowej?

Jeżeli objawy Pacjenta są niespecyficzne (czyli nie sugerują konkretnej choroby), to zazwyczaj diagnostyka ma charakter sekwencyjny i polega na wykluczaniu po kolei możliwych przyczyn, począwszy od najbardziej prawdopodobnych, co długo trwa. W niektórych przypadkach jesteśmy w stanie zawęzić podejrzenie u Pacjenta do kilku chorób albo grupy chorób korelowanych z uszkodzeniem wielu genów. Wykonanie badania WES pozwala u takich Pacjentów w krótkim czasie rozstrzygnąć wątpliwości i postawić jednoznaczne rozpoznanie.

W bardzo rzadkich sytuacjach objawy Pacjenta wynikają z dwóch chorób genetycznych, często o nakładających się fenotypach.

W przypadku celowanych badań, wykrycie uszkodzenia w jednym genie, zazwyczaj kończy diagnostykę genetyczną, co może mieć negatywny wpływ na samego Pacjenta, jak i jego Rodziców.

Brak informacji o drugiej współistniejącej chorobie, nie pozwoli w sposób kompletny ustalić dalszej opieki nad dzieckiem. Może być również podstawą do udzielenia nieprawidłowej porady genetycznej, czyli np. poinformowaniu Rodziców o niepodwyższonym ryzyku wystąpienia problemów zdrowotnych o kolejnego planowanego potomstwa.

Co daje rodzicom diagnoza (potwierdzona wynikiem badania genetycznego) choroby wrodzonej dziecka?

Postawienie konkretnego rozpoznania u dziecka pozwala w niektórych przypadkach na wprowadzenie lub modyfikację leczenia, co ostatecznie poprawia rokowanie.

W takich przypadkach im wcześniej jest postawione rozpoznanie i wprowadzone leczenie, tym lepszy efekt ostateczny. W przypadku zaawansowanego obrazu klinicznego leczenie pozwoli jedynie na zapobiegnięcie dalszemu pogłębianiu się objawów.

Niekiedy w okresie, który upływa zanim u danego Pacjenta zostanie ostatecznie rozpoznana konkretna choroba, w takiej rodzinie pojawiają się kolejne dzieci, które potencjalnie mogą być również chore. Ich wychwycenie pozwoli na objęcie ich odpowiednią opieką, w tym leczeniem, które z uwagi na brak objawów lub ich mierną manifestację, może im zapewnić pełny dobrostan zdrowotny

Ustalenie rozpoznania u Pacjenta pozwala na udzielenie porady genetycznej odnośnie ryzyka danej choroby u kolejnych dzieci jego Rodziców. Informacja o podwyższonym ryzyku wystąpienia choroby u kolejnych dzieci daje możliwość podjęcia świadomej decyzji odnośnie kolejnych ciąż i ewentualnego skorzystania z diagnostyki prenatalnej inwazyjnej lub diagnostyki preimplantacyjnej.

Czy miała Pani Doktor w swojej praktyce przypadki, w których wykonanie badania WES dało ostateczną odpowiedź co jest przyczyną choroby dziecka i jakie leczenie wprowadzić? Jaka była historia poszczególnych pacjentów? Na czym polega leczenie (jeśli jest możliwe)?

Miałam kilka takich przypadków.

U 4-letniego chłopca z regresem w rozwoju i padaczką w wywiadzie, badanie WES pozwoliło na rozpoznanie ceroidolipofuscynozy typu 2. Pierwszą i obecnie jedyną opcją terapeutyczną dla pacjentów z tą chorobą jest zastępcza terapia enzymatyczna z  wykorzystaniem leku cerliponaza alfa (nazwa rynkowa Brineura). W Polsce leczenie nie jest niestety refundowane.  Kilka tygodni temu dziecko zostało przyjęte do Kliniki w Hamburgu i zakwalifikowane do leczenia Brineurą. Kilka dnia dni temu dzięki badaniu WES i dalszej weryfikacji enzymatycznej udało się wyłonić kolejne dziecko – 3.5-letnią dziewczynkę z regresem w rozwoju, które również będzie mogło skorzystać z leczenia dedykowanego pacjentom z ceroidolipofuscynozą typu 2.

U innego Pacjenta – 15-miesięcznego chłopca z obniżeniem napięcia mięśniowego, opóźnieniem rozwoju psychomotorycznego, padaczką, dysmorfią i zaburzeniami mielinizacji w badaniu MRI głowy, w badaniu WES wykryto wariant w genie korelowanym z zespołem Allan-Herndon-Dudley. Jest to bardzo rzadka choroba występująca u chłopców, u podłoża której znajduje się zaburzenie transportu hormonów tarczycy do tkanek (w tym mózgu). To dziecko zostało również zakwalifikowane do leczenia eksperymentalnego z wykorzystaniem leku TRIAC (Tiratricol), które będzie prowadzone w Krakowie.

Badanie WES pozwoliło również na jednoznaczne postawienie rozpoznania choroby Menkesa u 7-miesięcznego niemowlęcia, który jest wstępnie zakwalifikowany do leczenia eksperymentalnego histydynianem miedzi. Choroba Menkesa to rzadkie zaburzenie przemian miedzi, które daje w obrazie klinicznym opóźnienie rozwoju, padaczkę, charakterystyczne biało-szare włosy, degradację neurologiczną i wczesną śmierć dziecka.

U kilku Pacjentów dzięki badaniu WES rozpoznano encefalopatie padaczkowe, które wiążą się z dobrą reakcją na wybrane leki przeciwpadaczkowe, ale również złą odpowiedzią na inne leki z tej grupy.

U dwóch Pacjentów rozpoznano zespól Dravet, w którego leczeniu rekomenduje się stosowanie kwasu walproinowego, klobazepamu, stiripentolu w połączeniu z klonazepamem, topiramatem, lewetiracetamem. Należy jednakże unikać stosowania: wysokich dawek barbituranów, karbamazepiny, okskarbazepiny, wigabatryny i lamotryginy.

U jednego Pacjenta z ciężką padaczką lekooporną i globalnym opóźnieniem rozwoju psychomotorycznego, badanie WES wykazało uszkodzenie genu DNM1. Wg literatury u takich Pacjentów zazwyczaj nie udaje się opanować napadów padaczkowych; niektórzy odnoszą korzyść z diety ketogennej, leczenia benzodiazepinami (klobazam, klonazepam), ACTH, topiramatem, zonisamidem. Pogorszenie kontroli padaczki obserwowano w trakcie leczenia levetiracetamem i kanabidiolem.

Czy badanie WES pozwala wykryć wszystkie choroby o podłożu genetycznym?

Każde badanie genetyczne ma swoje możliwości, ale również ograniczenia. Nie ma badania genetycznego, które pozwoliłoby na rozpoznanie lub wykluczenie wszystkich chorób o podłożu genetycznym. Badania WES umożliwia zbadanie regionów kodujących i splicingowych genów. W przypadku wykrycia wariantów, które uzyskały niższe parametry jakości, zalecane jest potwierdzenie ich obecności sekwencjonowaniem metodą Sangera. Badanie WES nie pozwala na wykrycie rozległych delecji i duplikacji. Niektóre badania WES są jednakże dodatkowo uzupełnione o analizę CNV, która pozwala na wykrycie zarówno rozległych delecji i duplikacji, jak i delecji obejmujących pojedyncze eksony genów.

Badanie WES nie jest przeznaczone do wykrywania takich zmian, jak: mutacje dynamiczne (np. zwiększenie ilości powtórzeń trzynukleotydowych), disomie jednorodzicielskie (czyli pochodzenie obu chromosomów danej pary od jednego rodzica), czy aberracje chromosomowe strukturalne zrównoważone (translokacje, inwersje). Przeprowadzane badanie nie jest również przeznaczone do wykrywania mozaikowości, czyli współistnienia prawidłowej i nieprawidłowej linii komórkowej u danego Pacjenta.

Obejrzyj wywiad z dr n. med. Magdaleną Anną Janeczko dotyczący chorób wrodzonych u noworodków i dzieci: