Американската компания "Иллумина" е създадена през 1998 г., като първоначално се е занимавала с производство на изкуствена ДНК. По-късно разработва оригинални технологии на базата на тези изкуствено синтезирани ДНК с цел разкриване на механизмите на генната изява, която обуславя или по-високото количество продукция на определени белтъци, или потискането на такива.
Повратна точка в развитието на компанията е 2006 г., когато "Иллумина" патентова технология, наречена секвениране чрез синтеза. Секвенирането е процес на декодиране на дадена ДНК двойно верижна молекула. С други думи това е декодирането на нашия софтуер, софтуерът на всяко живо същество. Тази технология позволява на науката да направи огромен скок в развитието на геномиката и проучването на функцията на гените, защото повишава 100-кратно бързината, с която се осъществява този анализ. Дава възможност само в рамките на една седмица да се декодира (секвенира) ДНК молекулата на цели 7 човешки генома едновременно, като 100-кратно се намалява и цената. Преди месец компанията представи революционният модел апаратура "ХайСик 2500", която ще може да секвенира човешката ДНК молекула само в рамките на един ден.
Повече от 2400 оригинални публикации в най-престижните научни списания в областтта на геномиката и транскриптомиката се основават на тази технология, превръщайки компанията в секвенционен гигант, оценена от списание "Форбс" за 2007 г. и 2009 г. като най-бързо развиваща се фирма в света. "ЕЛТА 90" представлява "Иллумина" за страните от Балканския полуостров, както по отношение на продажба на апаратура, така и на консумативи и сервиз. Ето какво разказа Теодор Замфиров- управител на "Елта - 90" пред bgdoctors.bg:
Какво представлява технологията секвениране чрез синтеза на ДНК?
В 99,9% човешкият генетичен код е еднакъв, а само в 0,1% той е различен между два индивида. Тази минимална количиствена разлика се изразява в разлика само в една буква. Например, ако при вас на дадено място от генетичният код е буквата G, то при мен може да е буквата А, да речем. И тази незначителна разлика само от една буква определя колосални разлики в нашите външни белези. Тези букви се наричат нуклеотиди, а разликата на единична буква между индивидите от един вид - Единична Нуклеотидна Вариация или СНИП. В повечето случаи тази разлика е нормална и не води до някакво заболяване, например ние имаме различен цвят на коси, очи и др. Но понякога разликата в една буква на определено място на гена може да е болестотворна или т. нар. точкова мутация, обуславяща неправилно функциониране на гена. Знаейки в коя част на генома е възможна разлика между индивидите, технологията се изразява в един микрочип, който ни дава информация каква е разликата и коя е буквата която се открива след накапването на микро количество биологична материя - кръв, слюнка или друго, което съдържа клетки.
Защо е важно секвенирането или декодирането на генома?
Ако говорим за клиничното приложение на тази технология при човека, то трябва да отбележим един неоспорим факт - при повечето от заболяванията има генетична компонента, като например при хроничните заболявания на различни органи и системи от неинфекцизен тип - диабет, кардио-миопатии, атеросклерозата и др. Други заболявания имат само генетична основа - това са генетичните аномалии и редки синдроми свързани с грешки на разпределянето или функцията на ДНК. Онкологичните заболявания пък се характеризират изключително с грешки или т.нар. мутации на генома, обуславящи неправилното функциониране на финните регулаторни механизми на клетката, свързани с нейното делене и клетъчна смърт. За да илюстрирам значението на този тип анализ в онкологията, ще дам пример с едно от най-честите и опасни онкологични заболявания при жените, а именно карцинома на гърдата. Установено е, че при жени с фамилен карцином на гърдата, промени в два гена, наречени BRCA1 и BRCA2 най-често са с различни мутации. BRCA1 и BRCA2 гените принадлежат към групата на т.нар. тумор потискащи гени. При нормалните клетки тяхното нормално и правилно функциониране подпомага стабилизирнето на генетичния материал и предпазва клетките от неконтролируем растеж. Установени мутации в тези гени чрез секвенционен анализ се свързват с развитие на наследствен карцином на гърдата или на карцином на яйчниците. Ето защо жени, които са напълно здрави, но имат във фамилията си случаи на жени, заболели от карцином на гърдата или на яйчника, трябва да се изследват за това дали са носители на такива мутации. В случай, че те са такива, има понастоящем арсенал от превантивни и лечебни мероприятия, които следва да се имат предвид, включително и следене за развитие на карцином чрез ядрено-магнитен резонанс.Подобно на този тест се търсят различни мутации при различни гени, свързани с различни тумори, като например KRAS при карцином на колона, BRAF при меланома, EGFR и TP 53 при белодробен карцином и т.н. Като при установяване на мутации в тези гени се предприема специфично лечение със специфични таргетни лекарства.
Различни синдроми на остър имунен дефицит също се обясняват с неправилното функциониране на гените, вродените генетични аномалии и много други. Тоест, декодирането на генома подпомага решаването на сложни медико-диагностични задачи. Едно ново приложение на тези технологии са в областтта на ин витро оплождането. Както по отношение на повишаването на успеваемостта на процедурата, но така също и избягване на имплантиране на ембрион, който носи в себе си генен дефект - това е т.нар. предимплантационна генетика. Генетичният анализ е серизно средство на което се опират ембриолозите с оглед да се избере най-добрият ембрион (с нормално разпределение на генетичния му материал) за имплантиране в матката на жената. По този начин се намалява рискът от неимплантирането му или абортиране в по-късен етап, а така в крайна сметка се повишава успеваемостта от процедурата.
Друго приложение в тази област е в случай, че някой от кандидат-родителите е носител на рядка мутация на някой от гените, която при него самия не се изразява със заболяване, но при оплождане с партньора има риск при съчетаване на гените, това заболяване да се прояви у плода. Ето защо предимплантационната диагностика предотвратява това чрез предварителен анализ на гените на получените при ин витро оплождането ембриони. Така се избира този ембрион, който няма генен дефект.
В областта на трансплантациите технологията е безценна при ранното откриване на белези на отхвърляне на имплантирания орган с оглед вземане на превантивни лечебни мерки. Едно ново направление също така е фармакогеномиката. Тази наука се занимава с даването на отговор кое лекарство е подходящо за вас и кое не, колко би било ефективно то. От информацията на гените също така се ориентираме и за това каква линия на терапия на различни заболявания, най-вече онкологични, трябва да се следва - по-агресивна или по-щадяща. Дали дадено лекарство ще бъде по-ефективно или пък изобщо няма нужда от неговото прилагане поради кодирана в гените нечувствителност към него и т.н.Персонализираната медицина пък днес поставя на преден план самия индивид с неговите характерни генетични особености, за да предскаже по възможност развитието на дадено заболяване, като акцентира върху превенцията и взимането на мерки преди да се е развило то. Този дял на медицинската практика се основава на данни от разчетения геном с оглед да се предпише изцяло индивидуализирана терапия и схеми на приложение на дадено лекарство или комбинация от различни медикаменти. Определя се също така генетичният профил и стадий на различни онкологични заболявания.
Друго интересно и любопитно направление е т.нар. откриване на родственост. Чрез генетечно съпоставяне на различни човешки генотипи. Ако например си секвенирате генома с тази цел, то вие може да сте наясно откъде произхождат вашите родители, като по този начин можем да се върнем много далеч в миналото. Както виждате, има доста и най-различни направления, като имате предвид, че тук съм споменал само клиничното приложенията при човека. Не говоря за научното му приложение - тоест за по-дълбоко разбиране на функцията на гените и техният различен принос за развитието на едно или друго заболяване, приложения в модерното животновъдство, семепроизводство, биогорива, метагеномика, епигенетика и др., за които няма да ни стигнат и 24 часа разговор.
Има ли такива системи в България?
Трябва да отбележа, че съм особено горд от това, че българските лекари проявяват изключителен интерес към тези нови системи и въобще към новостите в медицинската практика и наука. Мога да цитирам много имена в областтта на генетиката, които работят здраво за снабдяване на техните звена с тези технологии. Засега на две места ще разполагат със сигурност с тези геномни апарати - едното от тях е в областта на ин витро оплождането, където нашата страна е развила на едно водещо световно ниво тази медицинска практика, а другото е в областтта на секвенирането на редки ендемични растения. Както споменах, интересът от страна на наши водещи медицински специалисти към тази апаратура е голям, като ми се иска да спомена имената на някои от тях: проф. д-р Драга Тончева - ръководител на катедра Медицинска генетика, проф. д-р Иво Кременски - национален консултант по генетика, проф. д-р Ваньо Митев - ректор на Медицински Университет, доц. Савов , ръководител на Национална генетична лаборатория, доц. Радка Кънева - ръководител на Молекулния медицински център, проф. Иван Минков, ръководител на катедра Молекулярна биология в Пловдивския университет, проф. д-р Христо Тасков, национален консултант по СПИН, доц. Балаценко и доц. Генова от Националния онкохемагологичен център, д-р Максим Малинов - от ин витро център "Малинов" и много други, просто има риск да пропусна доста от тях при това изброяване. И се надявам тези, които не споменах тук, да не ми се сърдят, защото ми е трудно да изброя всичките си потенциални и настоящи клиенти. Именно този интерес мотивира нашата компания в това да да инвестираме сили и средства в обучение на нашия персонал за инсталиране и поддържане на тази високо-технологична апаратура, както и да изградим необходимата инфраструктура за по-доброто обслужване на клиентите си в балканските страни.
Какво според вас е бъдещето в тази област, какво да очакваме в развитието на тези технологии?
Според мен, а и според топ световни учени, бъдещето в прилагане на геномните диагностични технологии е доста светло, най-вече поради огромната информативна значимост на едно такова изследване. Очаква се навлизането на дешифрирането на генома в областта на клиничната медицинска практика да е по-масово и ползването му в ежедневната диагностична практика да се превърне в рутина поради две основни причини. На първо място цената на едно такова изследване драстично се е понижила и на второ място - лекотата, с която се извършва, както и наличието на интегрирани софтуерни решения за автоматичен анализ на данните от дешифрирания генетичен код. Освен това в областта на съвременната онкология без ясна представа от генетичната характеристика на отделните компоненти на гените е невъзможно развитието на една успешна терапия, независимо от това какви брилянтни хирургични интервенции ще се осъществят и с какви нови технологични инструменти. Защото е известно, че основната характеристика на злокачествения тумор е неконтролируемото делене на клетките, обуславящо разпространение на туморни клетки в здравата тъкан по съседство или метастазирането на тези клетки по други органи и системи. Тоест, молекулярното подтискане на този процес на делене чрез прилагането на таргетни лекарства е едно трайно и непрекъснато усъвършенстващо се направление на фармацевтичната индустрия, за която генетичната информация е основна. Друго направление на развитие е популационната генетика, която се основава на откриване на генни дефекти у кандидат-родителите с оглед превенция от развитие на тежки генетични заболявания на новородените чрез масов скрининг. Напоследък все повече данни за успешно приложение на тези технологии има в откриване на допълнителна 21-ва хромозома на плода, обуславяща синдром на Даун, чрез изследване на кравта на майката без нуждата от амниоцентеза. Тоест, едно рисково интервенционално изследване на бременните жени може скоро да остане в историята.
А в областта на околната среда има ли някакво приложение?
Разбира се. Тези технологии служат за установяване на това дали има наличие на ГМО в храните. Декодиране на генома на редки растения или микроорганизми, които живеят в екстремални условия, например висока радиация, твърде високи или твърде ниски температури на околната среда, засушавания и др., които да ни позволят разбирането на това кои гени са отговорни за такава една издържливост. Или пък разбирането на генома на полезни растения с полезни качества на синтезиране на проетини или метаболити с лечебни свойства и др.
