توالی یابی نسل جدید و بیماری های قلبی-عروقی

بیماری های قلبی با الگوی وراثت مندلی چنان شرایط پاتولوژیک شایعی هستند که بررسی ژنتیکی افراد مبتلا و سایر اعضای خانواده آن ها تقریبا جزء تمامی پروتکول های شناسایی و مدیریت بیماری می باشد. اصلی ترین علت انجام آزمایشات ژنتیک در رابطه با بیماری های قلبی عروقی شناسایی سایر افراد مبتلا و یا در خطر، پیش از شکل گیری بیماری و به خطر افتادن سلامت آن هاست که به چنین پروسه تشخیصی به اصطلاح Cascade Screening یا غربالگری آبشاری گفته می شود که هدف آن علاوه بر شناسایی افراد در خطر ، خارج کردن افراد سالم از مطالعات پیگیری کننده بیماری است؛ به طوری که مطالعات متعددی در این زمینه کارایی بالا و صرفه بالای اقتصادی آن را تایید کرده اند. تا پیش از ظهور تکنولوژی Next Generation Sequencing (NGS) بررسی ژنتیک بیماران قلبی با کمک روش های سنتی از جمله روش توالی یابی Sanger بود که می بایست ژن ها یک به یک مورد بررسی قرار می گرفتند، اما تکنولوژی NGS موجب شده است تا بتوان تمامی ژن های درگیر در بیماری های قلبی متفاوت را به صورت هم زمان، در کمترین زمان ممکن و با حداقل هزینه به انجام رسانید. در این میان چالش اصلی در رابطه با بکارگیری تکنولوژی NGS، شناسایی جهش های متفاوت در هر نمونه بیمار است که با همکاری مستقیم متخصصین ژنتیک و بیماری های قلبی-عروقی می توان به راحتی بر این مشکل فائق آمد. در ادامه به بررسی اجمالی این مهم پرداخته می شود. روش های شناسایی جهش های مسبب بیماری تا پیش از تکنولوژی NGS، شناسایی جهش های بیماریزا به وسیله روش توالی یابی Sanger و مقایسه توالی های بدست آمده از این روش با توالی مرجع ژنوم انسانی بود. این روش یک روش بسیار قابل اعتماد ولی پرزحمت، زمانبر و هزینه-بر است و بایستی با روش های سریعتر و ارزانتر جایگزین شود. روش جایگزین، تکنولوژی NGS است که توانایی بررسی تمامی ژن های کدکننده پروتئین ها، توالی های تنظیمی و ژن های دخیل در بیماری های متفاوت از جمله بیماری های قلبی-عروقی را دارد که مقالات علمی متعددی در رابطه با آن در دسترس افراد علاقمند قرار دارد. امروزه تکنولوژی NGS به شکل های متفاوتی قابلیت استفاده در بررسی های بالینی را به خود اختصاص داده است به طوری که در رابطه با بیماری های قلبی عروقی استفاده از آن به عنوان ابزاری قدرتمند جهت شناسایی تنها ژن ها درگیر در بیماری های قلبی می باشد که خود مشتمل بر بیش از صد ژن متفاوت است که البته بر اساس تشخیص پزشک متخصص قلب و عروق می توان آن را به بررسی تمامی ژن های انسانی و یا تنها ژن های درگیر در بیماری های انسانی تعمیم داد. قابل ذکر است در هر سه مورد نتایج حاصل از کیفیت و دقت بسیار بالایی برخوردار است. تفسیر نتایج حاصل از تکنولوژی NGS با معرفی تکنولوژی NGS به مطالعات بالینی، استفاده از آن در شناسایی ژن های مسبب بیماری های متفاوت در حال افزایش است. در مقابل با توجه به منبع و حجم DNAی اولیه جهت انجام آزمایشات NGS و روش مورد نظر جهت انجام آن، نتایج حاصل از آزمایشات با یکدیگر متفاوت بوده و نیازمند بررسی های همه جانبه است تا به توان به وسیله آن ها تغییرات DNA را به گروه های متفاوت (بی اثر، بیماریزا و یا با اثر نامعلوم) تقسیم کرد. برای این منظور می توان از روش های زیر بهره جست: 1- مقایسه فراوانی هر تغییر مشاهده شده با جمعیت نرمال- خوش بختانه در کلنیک تخصصی ژنتیک دکتر فقیهی جمعیت نرمال جهت انجام مقایسات از افراد ایرانی تشکیل شده تا از بروز هر گونه تفسیر اشتباه در این رابطه جلوگیری شود. 2- مقایسه تغییرات مشاهده شده با اطلاعات منتشر شده از سایر مراکز علمی و بانک های اطلاعات بین المللی- در این رابطه بایستی خاطرنشان ساخت که چنین مقایسه ای می تواند به مقدار بسیار زیادی در ارائه سریع و دقیق نتایج به پزشکان متخصص کمک رسان باشد. 3- بهره گیری از دانش بیوانفورماتیک جهت شناسایی و مطالعه جهش ها و مقایسات بین گونه ای- در کلینیک تخصصی ژنتیک دکتر فقیهی بررسی بیوانفورماتیک جهش ها حداقل به ده نرم افزار بسیار قدرتمند متفاوت صورت می پذیرد تا با کمک آن ها بتوان به دقت و سرعت، انجام آزمایشات کمک شایانی کرد. 4- غربالگری آبشاری و شناسایی سایر افراد در خطر- پس از شناسایی جهش مسبب بیماری در افراد و تایید بیوانفورماتیکی آن، می بایست نتایج با کمک توالی یابیSanger مورد تایید نهایی قرار بگیرد تا بتوان با کمک آن سایر افراد خانواده های دارای فرد بیمار را مورد مطالعه قرار داد. قابل ذکر است که در کلینیک ژنتیک پزشکی دکتر فقیهی توالی یابی Sanger جهت این افراد با بالاترین کیفیت و در کمترین زمان و با حداقل هزینه در حال انجام است. بیماری های قلبی-عروقی وراثتی در رابطه با این بیماری ها، می توان آن ها را به پنج گروه متفاوت تقسیم بندی کرد که شامل: 1) آریتمی های وراثتی، 2) کاردیومایوپاتی ها، 3) نقایص بدو تولد و بیماری های قبلی مادرزادی، 4)بیماری های دریچه ای قلب، 5) بیماری عروق کرونر و سکته قلبی زودهنگام، و6) سختی دیواره عروق وراثتی می باشد. در ادامه به بررسی مختصر هر گروه از بیماری های وراثتی قلبی عروقی پرداخته می شود. آریتمی های قلبی وراثتی- این دسته از بیماری های قلبی شامل گروهی از سندروم های متفاوت می باشند که با وجود مشترکات بالینی فراوان، هر یک دارای پیشینه ژنتیکی متفاوت است که در تمامی آن ها خطرناک ترین مشخصه، تهدید حیات و مرگ ناگهانی است که خوش بختانه با پیشرفت بیولوژی، اساس سلولی و مولکولی بسیاری از آن ها شناخته شده است. آریتمی قلبی به صورت عامیانه به هر گونه اختلال در ضربان قلب گفته می شود که می تواند این اختلال به صورت محسوس یا غیر محسوس باشد. این دسته از بیماری های قلبی حداقل به چهار دسته متفاوت تقسیم می شوند که شامل: 1) Short QT syndrome، 2) Long QT syndrome، 3) Brugada syndrome، 4) Jervel and Lange-Nielsen syndrome type I and IIمی باشد. قابل ذکر است در هر چهار سندروم نقایص کانال های یونی سلول های ماهیچه قلبی باعث علت اصلی حالت پاتولوژیک است. در رابطه با این گروه از بیماری-های قلبی حداقل پانزده ژن متفاوت تا کنون شناسایی شده که بررسی و شناسایی ژن مسبب به وسیله روش های قدیمی (Sanger Sequencing) بسیار زمانبر و هزینه بر است. کاردیومایوپاتی هایا بیماری های درگیر کننده عضله قلب- این گروه از اصلی ترین علل مرگ و میر در انسان است و طی دو دهه گذشته تعداد زیادی از ژن های دخیل در آن شناسایی شده است. نکته قابل توجه در رابطه با کاردیومایوپاتی ها بیان متغیر و نفوذ کاهش یافته بیماریست. این گروه از بیماری ها به پنج دسته متفاوت شامل: LVNC, AVC, RCM, HCM, DCM تقسیم می شوند که شایعترین آن ها کاردیومایوپاتی DCM با سهم 50%ی و درگیری چهل و هفت ژن متفاوت در آنست. به طور کلی در رابطه با کاردیومایوپاتی هاحدود صد ژن متفاوت تا کنون شناسایی شده است. نقایص بدو تولد و بیماری های قلبی مادرزادی- این دسته از بیماری های قلبی وراثتی سهم بالایی در مرگ و میر دوران نوزادی و کودکی را به خود اختصاص می دهند. این گروه از بیماری ها به چهار گروه ژنتیکی متفاوت تقسیم می شوند: 1) هفت ناهنجاری کرومزومی متفاوت، 2) انواع سندرومی (نه سندروم متفاوت و درگیری هفت ژن متفاوت)، 3) انواع غیر سندرومی( درگیری هشت ژن متفاوت)، و 4) انواع شکل گرفته به علت تغییر در تعداد کپی (copy number variation) . نکته قابل توجه در رابطه با ناهنجاری کرومزومی آنست که 30% کودکان متولد شده با حداقل یک ناهنجاری کرومزومی از نقایص قلبی بدو تولد رنج می برند. بیماری های دریچه ای قلب- این گروه از بیماری های قلب اغلب به صورت ناهنجاری های مادرزادی در انسان شکل می گیرند که با انجام موفق پروژه ژنوم انسان و شکل گیری روش های جدید در سال های اخیر موفقیت های بزرگی در شناسایی علل ژنتیکی و اساس مولکولی آن ها به دست آمده است. شایع ترین درگیری دریچه قلب، Bicuspid aortic valve یا BAV است که در این حالت به جای سه تکه ای بودن دریچه آئورت؛ دریچه تنها از دو تکه یا لت تشکیل شده است. این بیماری به دو دسته سندرومی و غیرسندرمی تقسیم می شود و تا کنون درگیری چهار ژن متفاوت در این حالت پاتولوژیک دیده شده است. افتادگی دریچه میترال یا Mitral valve prolapsed نیز یک بیماری شایع قلبی است که حدود 2 تا 3 درصد جمعیت عمومی را درگیر می کند. علت آسیب شناسی در این بیماری، بزرگ بودن (شدن) لت های دریچه و کشیده شدن آن ها به سمت دهلیز چپ قلب است که موجب بازپس زدگی خون حین پمپاژ می شود. این بیماری نیز به انواع سندرومی و غیرسندرومی تقسیم می شود و درگیری نه ژن متفاوت در آن شناسایی شده است. از انواع سندرومی این حالت می توان به سندروم مارفان و سندروم Loeys-Dietz اشاره داشت. دسته آخر از ااین بیماری ها Pulmonic valve stenosis و آنومالی Ebstein است که در هر دو حالت تا کنون شش ژن متفاوت شناسایی شده است. بیماری عروق کرونر و سکته قلبی زودهنگام در افراد- شایع ترین علت این فنوتیپ هایپرکلسترولمی خانوادگی است که می تواند به علت جهش در ژن های ABC8, ABCG6, APOB, PCSK9, LDLRAP1, LDLR است. همچنین جهش های نادر در ژن LAP6 نیز می تواند به تصلب شرائن و سکته قلبی در افراد منجر شود که تمامی ژن های فوق درگیر در متابولیسم لیپیدها هستند. سختی دیواره عروق وراثتی یا Inherited vasculities- در این گروه از بیماری ها هیچ گونه نقصی در متابولیسم لیپیدها دیده نمی شود ولی نهایتا افراد دچار سختی عروق و سکتی قلبی می شوند. سندروم ویلیامز، دیسپلازی فیبروماسکولار، بیماری هموسیستینوری و بیماری Pseudoxanthoma elasticum در رابطه با سختی عروق و سکته قلبی هستند. چشم انداز آینده در قسمت های قبل تنوع بالای بیماری های قلبی وراثتی تا حدودی بیان شد که در این میان وجود تکنولوژی NGS امیدبخش افزایش دانش بشری در رابطه با پیشگیری و درمان به موقع و مناسب بیماری های قلبی وراثتی است. چنان چه گفته شد در رابطه با بیماری های قلبی و شناسایی جهش های مسبب می تواند در شناسایی سایر افراد بیمار و یا ناقل به ظاهر سالم در خانواده ها بسیار کمک کننده باشد. علاوه بر بیماری های ذکر شده و اشاره اجمالی به ژن های درگیر بسیار، مورد توافق است که بیماری قلبی با وراثت مندلی در افراد ناشی از درگیری سایر ژن های شناخته نشده باشد. همچنین بررسی هم زمان تمامی ژن های درگیر به صورت هم زمان به معنای تشخیص بسیار سریع تر و ارزان تر بیماری است. همچنین توانایی تکنولوژی NGS در بررسی بیان تمامی ژن های بافت قلبی-عروقی و یا بررسی تغییرات اپیژنتیکی ژنوم آن بافت، نویدبخش مدیریت و ایجاد درمان های جدید و تاثیرگذار برای بیماری های قلبی می-باشد تا به توان به کمک آن از بار عاطفی و اقتصادی اعمال شده به بیماران، خانواده های درگیر و جامعه تا میزان زیادی کاست.