Badanie WES PREMIUM – najnowsze i najszersze badanie genetyczne. To więcej niż badanie WES!

Aby zrozumieć czym jest badanie WES PREMIUM, należy najpierw poznać dwa badania – WES i WGS oraz poznać różnice między nimi. Oba badania służą do bardzo szerokiej analizy DNA człowieka.

WGS – badanie do celów naukowych.

Sprawdza całe DNA (zarówno eksony, jak i introny), dzięki czemu pozwala na odkrywanie nowych informacji o materiale genetycznym człowieka – również w zakresie mało poznanych intronów.

WGS dostarcza ogromnych ilości danych, zabierając sporo pamięci komputera, a ich analiza jest trudna i czasochłonna. Ze względu na tak dużą ilość informacji, każdy gen jest sprawdzany niewielką liczbę razy, co znacznie obniża wiarygodność wyniku (nie ma pewność czy dana zmiana występuje w badanym genie, czy jest błędem odczytu). Większość informacji dostarczona przez badanie WGS będzie wartościowa dla naukowca, ale nie dla lekarza. Lekarz potrzebuje pewnych danych, na podstawie których będzie mógł postawić diagnozę i rozpocząć bezpieczne leczenie pacjenta.

Badanie WGS u pacjentów wykonuje się jedynie w wyjątkowych przypadkach, kiedy podejrzenie choroby wrodzonej na podstawie obserwowanych u pacjenta objawów jest bardzo mocne, a pozostałe badania (w tym badanie WES) nie wskazują nieprawidłowości w genach.

WES to test genetyczny pierwszego wyboru. Jest zalecany pacjentom, u których występują niepokojące objawy, a ich przyczyny do tej pory nie udało się ustalić. Mogą to być np. objawy autyzmu, zaburzeń rozwoju intelektualnego, padaczki, zaburzeń neurologicznych, zaburzeń odporności, kardiologicznych, układu ruchu i wiele innych.

Badanie WES daje szansę na postawienie diagnozy i wprowadzenie ukierunkowanego leczenia.
Standardowe badanie WES analizuje najlepiej poznaną część DNA pacjenta, czyli eksony. Poszukuje w nich niebezpiecznych zmian, które będzie można uznać za przyczynę objawów. W badaniu WES analizie poddane sa także zmiany głębokointronowe – w bazie danych laboratorium jest ich około 20 000.

Badanie WES jest bardzo precyzyjne – każda zmiana w genie jest sprawdzana minimum 100 razy, aby mieć pewność co do jego budowy. Dzięki temu wynik jest wartościowy dla lekarza genetyka, który na jego podstawie może podstawić diagnozę danej choroby i zadecydować o dalszym leczeniu.

Celem każdego badania WES powinno być poszukiwanie przyczyny objawów Pacjenta, czyli postawienie diagnozy, która daje szansę na leczenie. W każdym badaniu WES w pierwszym etapie badania sekwencjonowane są wszystkie geny pacjenta (i w tym sensie jest to analiza wszystkich genów – co można sprawdzić posiadając surowe dane z analizy), a następnie szczegółowa analiza wykonywana jest pod kątem wyszczególnionych w dokumentacji medycznej objawów. Tak się dzieje w przypadku każdego badania WES.

Raportowanie na wyniku wszystkich zmian, które są widoczne na etapie sekwencjonowania jest nie tylko nierealne, ale także niebezpieczne dla Pacjenta – uniemożliwiłoby to postawienie diagnozy, ponieważ każdy (nawet zdrowy) człowiek może mieć tysiące mutacji w genach. 

U każdego Pacjenta zestaw genów wybranych do szczegółowej analizy jest indywidualny – są one wybrane właśnie pod kątem objawów, czyli fenotypu. Dotyczy to zarówno zmian w eksonach jak i intronach. W genach tych poszukuje się wszelkich niepokojących zmian – nawet tych bardzo rzadkich. O znaczeniu tych zmian dla diagnozy Pacjenta zawsze decyduje lekarz genetyk interpretujący wynik. Spis genów, które zostały szczegółowo przeanalizowane pod kątem objawów znajduje się zawsze 

W przypadku badań WES TRIO analiza jest wykonywana nieco inaczej, ponieważ wybór mutacji, które mogą zostać uznane za przyczynę objawów, jest dokonywany poprzez porównanie materiału genetycznego dziecka do materiału genetycznego jego rodziców. 

Jeżeli badanie WES dostarcza innych informacji niż zmiany związane z objawami, jest to jedynie zakres dodatkowy. Mówimy wtedy o tzw. Secondary Findings/Incidental Findings. Każde laboratorium może podejść nieco inaczej do raportowania tego typu zmian.

NALEŻY PAMIĘTAĆ, że nawet jeśli tego typu zmiany zostaną zaraportowane, to nie są to WSZYSTKIE mutacje, które występują w naszych genach:

• każdy z nas ma setki mutacji w genach – większość z nich jest łagodna i nie prowadzi do pojawienia się objawów choroby, niektóre z nich faktycznie są ryzykowne, ale mówimy tu tylko o RYZYKU, a nie PEWNOŚCI rozwoju choroby w przyszłości,
• informacje o mutacjach w genach, które nie powodują obecnie objawów mogą doprowadzić do błędnej interpretacji przez pacjenta i do niebezpiecznych sytuacji, w których pacjent samodzielnie rozpoczyna działania 'profilaktyczne’ mogące mu zaszkodzić, np. oparte na medycynie alternatywnej lub zmianie diety czy trybu życia (jest to szczególnie ryzykowne w przypadku DZIECI).
• informacja o ryzyku rozwoju nieuleczalnej choroby może obciążyć pacjenta psychicznie na cale życie i wpłynąć na jego życiowe decyzje, podczas gdy choroba nigdy się nie rozwinie

Należy pamiętać, że wszystkie informacje o mutacjach niezwiązanych z objawami należy skonsultować z lekarzem genetykiem i NIGDY NIE WPROWADZAĆ LECZENIA, CZY POSTĘPOWANIA PROFILAKTYCZNEGO na 'własną rękę’. Można po prostu w ten sposób zaszkodzić pacjentowi.

W większości krajów Europy Zachodniej dopuszczalne jest raportowanie zmian niezwiązanych z objawami – jednak z ograniczeniem do tych, które można leczyć i istnieje terapia lub działania profilaktyczne umożliwiające zahamowanie ewentualnego rozwoju choroby w przyszłości. Najczęściej pod tym kątem sprawdzane są geny z  listy rekomendowanej przez ACMG (American College of Medical Genetics).

W przypadku intronów w badaniu WES PREMIUM sprawdzane są zmiany, które mają wartość diagnostyczną dla danego Pacjenta i są dobrze poznane przez naukę. 

Laboratorium posiada własną bazę danych, która na ten moment obejmuje 22 000 obszarów intronowych i jest regularnie aktualizowana – również na podstawie wydanych wyników oraz najnowszych doniesień z literatury naukowej. Specjaliści opracowujący wynik bazują zarówno na bazach bezpłatnych (np. ClinVar) jak i płatnych (np. HGMD). Poszukuje się więc wszystkich zmian w genach, które (wg obecnej wiedzy naukowej) mogą stanowić przyczynę objawów Pacjenta i ich poznanie może mieć realny wpływ na jego leczenie. 

Nie! Badania panelowe to zupełnie innego rodzaju analiza (pomimo iż mogą być wykonywane z użyciem tej samej technologii co badanie WES, czyli NGS) – sprawdzane są w nich tylko i wyłącznie konkretne, ustalone wcześniej geny – niezależnie od tego jakie objawy zgłasza pacjent.

Może się więc okazać, że Pacjent, który ma objawy padaczki, a równocześnie zaburzenia rozwoju, zaburzenia słuchu itp. wykona ustandaryzowany panel genów związanych z padaczkami – sprawdzone będą więc przyczyny tylko jednego z objawów (w tym przypadku padaczki). W badaniu panelowym nie zostanie więc zbadana przyczyna zaburzeń rozwoju i zaburzeń słuchu i innych objawów. Tymczasem przyczyną wszystkich objawów może być jedno zaburzenie, niemożliwe do zdiagnozowania w panelu, właśnie przez fakt, że zestaw genów jest ograniczony.

Na tym polega właśnie przewaga badania WES nad badaniami panelowymi – zestaw badanych genów w każdym przypadku jest indywidualny i pozwala na szeroką diagnostykę różnicową oraz daje szansę na połączenie objawów w spójną całość i znalezienie ich konkretnej przyczyny, którą może być dana choroba wrodzona.

Tak istnieje taka możliwość. Dla wielu rodziców taki wynik sprawia, że mają poczucie 'wyrzuconych pieniędzy’. Jest to jednak prawdopodobnie związane raczej z niezrozumieniem założeń i celu wykonania badania WES.

Wynik, na którym nie zostaną wskazane żadne mutacje oznacza, że w ramach zmian w genach możliwych do sprawdzenia w badaniu WES PREMIUM (mutacje punktowe w DNA jądrowym i mtDNA, zmiany liczby kopii w genach związanych z objawami) nie wykryto przyczyny objawów Pacjenta. Jest to więc WYKLUCZENIE tysięcy możliwych przyczyn genetycznych choroby. 

W takiej sytuacji na wyniku nie zostają zaraportowane żadne zmiany – ponieważ nie występują one u Pacjenta! Nie oznacza to, że wynik jest bezwartościowy. Oznacza to po prostu że na dany moment w ramach badanych części i zmian w genach nie zidentyfikowano przyczyny choroby! Jest to wykluczenie tysięcy chorób wrodzonych i ogromne zawężenie dalszych poszukiwań.

Może się również zdarzyć, że zostaną zaraportowane 1-2 zmiany o nieznanej patogeniczności. Raportowanie tak organicznej liczby zmian w genach ma ogromną wartość diagnostyczną dla Pacjenta i Lekarza. Oznacza bowiem maksymalne zawężenie wątpliwości diagnostycznych i uniemożliwienie wprowadzania leczenia metodą prób i błędów. Lekarz interpretujący wynik nie ma do wyboru 10 zmian o nieznanym znaczeniu, a 1-2, które są najbardziej 'podejrzane’ o wywoływanie objawów, co znacznie ułatwia postawienie rozpoznania i skraca czas potrzebny na wprowadzenie leczenia.

Jest to możliwe jednak tylko dlatego, że Laboratorium CeGat wykonujące badanie jest duże i zatrudnia setki specjalistów, współpracujących w zespołach, z których każdy zajmuje się konkretnym zakresem wiedzy medycznej. Dzięki takiemu podziałowi, posiadają oni najbardziej aktualną wysoko wyspecjalizowaną wiedzę popartą wieloletnim doświadczeniem. Pozwala to na ograniczenie raportowanych informacji, do tych najbardziej pewnych i znaczących dla Pacjenta.

W badaniu WES PREMIUM ograniczone jest również raportowanie zmian niezwiązanych z objawami – do takich, które można leczyć i istnieje postępowanie profilaktyczne.  Najczęściej pod tym kątem sprawdzane są geny z  listy rekomendowanej przez ACMG (American College of Medical Genetics).

W Europie Zachodniej (badanie WES PREMIUM jest wykonywane w Niemczech) istnieją jednoznaczne restrykcje prawne co do tego jakie informacje mogą zostać przekazane Pacjentowi na wyniku badania genetycznego. Wynik jest ograniczony do tych zmian, które z największym prawdopodobieństwem stanowią przyczynę objawów pacjenta – tak aby diagnoza była jak najbardziej precyzyjna i pewna i nie pozostawiała wątpliwości.

Takie ograniczenia są podykotowane kilkoma względami:

• każdy z nas ma setki mutacji w genach – większość z nich jest łagodna i nie prowadzi do pojawienia się objawów choroby, niektóre z nich faktycznie są ryzykowne, ale mówimy tu tylko o RYZYKU, a nie PEWNOŚCI rozwoju choroby w przyszłości,
• informacje o mutacjach w genach, które nie powodują obecnie objawów mogą doprowadzić do błędnej interpretacji przez pacjenta i do niebezpiecznych sytuacji, w których pacjent samodzielnie rozpoczyna działania 'profilaktyczne’ mogące mu zaszkodzić, np. oparte na medycynie alternatywnej lub zmianie diety czy trybu życia (jest to szczególnie ryzykowne w przypadku DZIECI).
• informacja o ryzyku rozwoju nieuleczalnej choroby może obciążyć pacjenta psychicznie na cale życie i wpłynąć na jego życiowe decyzje, podczas gdy choroba nigdy się nie rozwinie.

Jeżeli badanie WES jest wykonywane w zagranicznym laboratorium i nie zostanie wykryta przyczyna objawów pacjenta, wynik prawdopodobnie będzie 'czysty’. 

Pacjent może mieć wrażenie, że zapłacił 'za nic’, w rzeczywistości jednak za takim wynikiem kryje się ogromna praca wielu osób i skomplikowany proces analityczny, a wynik ma konkretną wartość dla lekarza prowadzącego! 

W Polsce na razie jest większa dowolność co do tego jakie informacje może otrzymać Pacjent na wyniku badania genetycznego. I tutaj zależy to od tego jaki standard wybierze laboratorium. Na wielu wynikach badań WES dostępnych w Polsce są raportowane szerokie informacje o zmianach niezwiązanych z objawami  – np. mutacje uznane jako patogeniczne wg bazy danych ClinVar.

Należy pamiętać, że wszystkie informacje o mutacjach niezwiązanych z objawami należy skonsultować z lekarzem genetykiem i NIGDY NIE WPROWADZAĆ LECZENIA, CZY POSTĘPOWANIA PROFILAKTYCZNEGO na 'własną rękę’. Można po prostu w ten sposób zaszkodzić pacjentowi.

---

Wyobraźmy sobie prosty przykład – na wyniku badania istnieje informacja o mutacji patogenicznej w genie HFE stanowiącej ryzyko do rozwoju hemochromatozy – choroby polegającej na gromadzeniu się w organizmie toksycznego żelaza, które z czasem uszkadza różne narządy i może prowadzić do śmierci. Rodzic otrzymuje taki wynik, poszukuje samodzielnie informacji o hemochromatozie w Internecie i wniosek nasuwa się sam – należy ograniczyć żelazo w diecie dziecka, aby ustrzec jej przed jego toksycznym działaniem. Może to jednak przynieść ogromne szkody w młodym organizmie, a nawet zahamować jego wzrost i rozwój! Tymczasem hemochromatoza rzadko rozwija się u dzieci i bardzo rzadko wymaga leczenia w takim młodym wieku. Aby stwierdzić czy leczenie (w tym odpowiednia dieta) są konieczne, należy wykonać szczegółowe badania biochemiczne, a całe leczenie polega głównie na upustach krwi i powinno się odbywać pod opieką lekarza! Rodzic chcąc uchronić dziecko 'na własna rękę’, może mu bardzo zaszkodzić!

Cena każdego badania WES jest odzwierciedleniem kosztów  – a te wpływają na jakość analizy! Niska cena nie jest więc w przypadku tego typu badania dobrym argumentem za wyborem konkretnej oferty. Dużo ważniejszy jest zakres analizy i potwierdzona wiarygodność wyników. Co wpływa na cenę badania WES?

👉 użyty sprzęt (sekwenatory), odczynniki i oprogramowanie bioinformatyczne – należy uważać na badania, które są wykonywane na chińskich podróbkach, które nie gwarantują jakości analizy. Badanie WES PREMIUM jest wykonywane tylko z użyciem oryginalnego sprzętu i największych sekwenatorów firmy Illumina.

👉 wysokość pokrycia, czyli ilość odczytów każdej z mutacji. Jest to czynnik bezpośrednio wpływający na wiarygodność rezultatu sekwencjonowania. Wiele polskich laboratoriów osiąga średnią głębokość pokrycia na poziomie 50x. Jest to stosunkowo mało i nie pozwala na wykluczenie błędów odczytu. W badaniu WES PREMIUM minimalna średnia głębokość pokrycia to 100x, co oznacza że dla wielu obszarów może to być nawet 300 lub 400x! Dla mtDNA jest wymagana jeszcze większa głębokość pokrycia – nawet na poziomie 800x. 

👉 specjaliści i eksperci przygotowujący wynik – w zespole specjalistów powinien się znaleźć diagnosta laboratoryjny ze specjalizacji z genetyki medycznej, a także biolodzy i lekarze genetycy. Wynik badania WES PREMIUM jest przygotowywany przez dwa niezależne zespoły specjalistów. Jeżeli ich wnioski będą podobne, analiza zostaje zatwierdzona. Jeżeli nie – analiza zostaje powtórzona.

👉certyfikaty i akredytacje Laboratorium. Dlaczego certyfikaty są tak istotne? Ponieważ świadczą o tym, że laboratorium stosuje proces analizy, który zapewnia wiarygodność wyników. Dla pacjenta oznacza to po prostu pewność diagnozy i to, że nic nie zostało przeoczone.

Certyfikaty to gwarancja, że laboratorium spełnia restrykcyjne normy i standardy diagnostyczne – jest to wymierny wskaźnik jakości analizy i wiarygodności wyniku. Uzyskanie certyfikacji jest jednak praco, czaso i kosztochłonne. Dlatego może wpływać na cenę badania. Badanie WES PREMIUM jest wykonywane w jednym z najlepszych laboratoriów w Europie. 

Świadczą o tym również aktualizowane co roku certyfikaty najważniejszych międzynarodowych instytucji:  EMQN – Europejskiej Agencji Kontroli Jakości Badań Genetycznych, czy CAP (College o.f American Patologists).

Certyfikaty badanie WES

👉 użyte bazy danych. Niektóre bazy danych stosowane w analizie WES są bezpłatne (np. ClinVar). Użycie jedynie bezpłatnych baz danych ogranicza dostęp do wiedzy i wyników badań. Bardzo ważne jest, aby ten dostęp był maksymalny – dlatego też laboratorium CeGat korzysta również z baz płatnych (np. HGMD), a także tworzy, przechowuje i aktualizuje ogromne ilości danych własnych. Wiąże się to z ogromnymi kosztami, równocześnie jednak gwarantuje najwyższą jakość rezultatów.

Badanie WES jest wykonywane z użyciem technologii NGS – sekwencjonowania nowej generacji. Jest w stanie wykryć mutacje punktowe w badanych genach oraz zmiany CNV (liczby kopii). Jak każda metoda analizy genetycznej, również ta ma swoje ograniczenia.

Badanie WES nie wykryje m.in. mutacji dynamicznych (np. zespół łamliwego chromosomu X, pląsawica Huntingtona, choroba Friedricha, choroba Kennedy’ego, choroba Machado-Joseph i innych), rearanżacji chromosomowych, metylacji DNA (np. zespół Pradera – Williego), haplotypów (np. celiakii). Do wykrycia tego typu zaburzeń konieczne jest wykonanie badania inną metodą.

• W przypadku zmian w DNA mitochondrialnym badanie WES może nie wychwycić niektórych typów zmian ze względu na tzw. heteroplazmię. Zaraportowane będą te zmiany, które są jednoznacznie widoczne w trakcie analizy, co nie wyklucza obecności innych zaburzeń, widocznych np. w innym niż pobrana próbka (np. w niektórych specyficznych przypadkach może być konieczne zbadanie wycinku mięśnia). W ramach badania WES PREMIUM wykonywana jest analiza DNA jądrowego oraz podstawowa analiza DNA mitochondrialnego (mtDNA) w sytuacji kiedy istnieje takie wskazanie kliniczne (decyduje o tym diagnosta podczas analizy).

• W przypadku zmian liczby kopii (CNV) badanie WES nie jest tożsame z badaniem mikromacierzy aCGH (kariotypu molekularnego). W genetyce żadna metoda nie może zastąpić drugiej. Badanie WES może wskazać zmiany niewidoczne w badaniu mikromierzy, może również wystąpić odwrotna sytuacja.

Analiza CNV (zmian liczby kopii) nie zawsze jest możliwa do wykonania ze względu na ograniczenia metody NGS i jakość próbki. Informacja o tym czy analiza została wykonana u danego pacjenta, zostanie umieszczona na wyniku badania. Najlepszym rodzajem próbki do wykrycia zmian CNV w badaniu WES jest próbka KRWI.

• Nie zawsze udaje się dobrze „rozczytać” cały materiał genetyczny pacjenta. Zdarza się, że niektóre regiony nie są dobrze „pokryte” – nie ma więc pewności, czy dana zmiana w nich występuje czy też jest tylko błędem odczytu maszyny. W takiej sytuacji obecność danej mutacji trzeba potwierdzić inną metodą analizy genetycznej (np. Sangera, MLPA). Ewentualne wskazanie do wykonania takiej analizy jest zawsze widoczne na wyniku, potwierdza je również lekarz genetyk podczas konsultacji.