Kiedy warto wykonać badanie WES lub WGS?
Zarówno WES, jak i WGS są genetycznymi badaniami przesiewowymi, wykonywanymi w sytuacji podejrzenia przyczyny genetycznej, gdy brak jest przesłanek klinicznych wskazujących bezpośrednio na mutację konkretnego genu. WES jest zasadniczo uproszczoną wersją WGS, którą opracowano jako metodą tańszą, szybszą i umożliwiającą prostszą (chociaż wciąż bardzo złożoną) interpretację kliniczną.
Co rozumiemy pod skrótem „WES” i „WGS”? Czym te badania różnią się od siebie?
Badanie WES to sekwencjonowanie całego eksomu (whole exome sequencing), a badanie WGS to sekwencjonowanie całego genomu. Oba badania są wykonywane metodami sekwencjonowania nowej (następnej) generacji (next generation sequencing – NGS), umożliwiającymi analizę bardzo dużej ilości informacji genetycznej w krótkim czasie. Badanie WGS to w zasadzie analiza pełnej informacji genetycznej danej osoby, z wyjątkiem niektórych fragmentów trudnych do sekwencjonowania za pomocą NGS, takich jak regiony powtarzalnych sekwencji w obrębie heterochromatyny. W przypadku badania WES, analiza ogranicza się do eksonów czyli tych fragmentów genów, które zawierają sekwencje kodujące białka. Eksony stanowią tylko niewiele >1% genomu, a zawierają ok. 85% wariantów patogennych odpowiedzialnych za choroby genetyczne. Z tego powodu w praktyce klinicznej zazwyczaj wykonuje się WES jako badanie szybsze do wykonania, łatwiejsze w interpretacji i szybsze, a jednocześnie dające duże szanse na wykrycie mutacji patogennej.
Badanie WES obejmuje typowo analizę wszystkich eksonów łącznie z regionami 5’- i 3’-UTR (untranslated regions), przepisywanymi na mRNA, ale nietłumaczonymi na białko oraz krótkimi sekwencjami intronów przylegającymi do eksonów, zawierającymi miejsca łączenia eksonów (splicing sites), których mutacje są częstą przyczyną niewłaściwego składania eksonów w dojrzałą cząsteczkę mRNA.
Badanie WGS obejmuje wszystkie sekwencje analizowane w badaniu WES, a dodatkowo pozostałe sekwencje niekodujące, obejmujące m.in. pełne sekwencje intronów i regionów regulatorowych (takich jak promotor), odpowiadających za pobudzanie lub hamowanie ekspresji poszczególnych genów. Badanie WGS dostarcza pełniejszej informacji genetycznej niż WES i nawet w odniesieniu do sekwencji kodującej zawartej w eksonach zapewnia bardziej równomierną jakość danych, co ma znaczenie szczególnie w przypadku początkowych (5’-końcowych) fragmentów genów bogatych w reszty cytozyny i guaniny.
Należy jednak pamiętać o ograniczeniach dotyczących zarówno WES, jak i WGS. Niektóre rzadkie typy wariantów patogennych, takich jak mutacje dynamiczne lub zaburzenia metylacji, mogą być niewykrywalne za pomocą tych metod lub ich wykrywalność jest ograniczona. Współczesne metody NGS umożliwiają zazwyczaj detekcję mutacji o typie rozległych delecji lub duplikacji, ale w wykrywaniu tych zmian za złoty standard wciąż uznawane są inne metody.
Kiedy lekarz powinien rozważyć zlecenie badania WES, a kiedy WGS? W jakich przypadkach lub sytuacjach klinicznych?
Badanie WES lub WGS należy rozważyć u każdego pacjenta z podejrzeniem choroby genetycznej, u którego nie stwierdzono przesłanek klinicznych wskazujących jednoznacznie na mutację konkretnego genu.
Badanie WES należy wybrać, kiedy priorytetem jest mniejszy koszt badania, krótszy czas do uzyskania wyników i względnie prostsza interpretacja kliniczna, szczególnie u pacjenta z fenotypem chorobowym uwarunkowanym w dużym stopniu mutacjami sekwencji kodującej.
Badanie WGS należy rozważyć, kiedy największe znaczenie ma możliwie najszerszy zakres analizy z uwzględnieniem niekodujących wariantów w intronach, regionach regulatorowych i innych fragmentach genomu poza eksonami, a dłuższy czas oczekiwania, większy koszt i bardziej skomplikowana interpretacja kliniczna są akceptowalne dla pacjenta i lekarza. Badanie WGS należy również zaproponować pacjentowi z silnym podejrzeniem choroby genetycznej, u którego wykonane wcześniej badanie WES (i ewentualnie inne badania genetyczne) nie przyniosły jednoznacznych wyników.
Wraz z rozwojem nowoczesnych technologii genetycznych oraz coraz lepszym poznaniem genomu prawdopodobne jest coraz częstsze wykonywanie badania WGS jako badania całościowego, dostarczającego pełnej informacji o genomie pacjenta. Należy jednak pamiętać, że dodatkowe informacje pochodzące z badania WGS, dotyczące niekodujących fragmentów genomu mogą być, na obecnym etapie badań genetycznych, niejednokrotnie trudne do jednoznacznej interpretacji klinicznej.
Co trzeba wiedzieć, aby móc zrozumieć wyniki badań całogenomowych?
Interpretacja wyników badania całego eksomu (WES) lub całego genomu (WGS) stanowi często duże wyzwanie, szczególnie że są to metody nowe i nawet specjaliści w dziedzinie genetyki mogą mieć trudności w ustaleniu właściwych wniosków. Bardzo duże znaczenie ma znajomość klasyfikacji wariantów genetycznych jako patogenne, prawdopodobnie patogenne, łagodne, prawdopodobnie łagodne i warianty o nieustalonym znaczeniu klinicznym (variants of unknown significance – VUS). Szczególnie warianty VUS stanowią duży problem interpretacyjny, chociaż można oczekiwać, że wraz z rozwojem masowych badań genetycznych rosnące lawinowo dane pozwolą jednoznacznie określić znaczenie kliniczne większości wariantów genetycznych. W tym względzie kluczowa jest bardzo dobra znajomość genetycznych baz danych, zawierających informacje zarówno o wariantach wykrywanych u osób chorych (np. ClinVar lub HGMD), jak i stwierdzanych w ogólnej populacji (np. gnomAD).
Bezwzględnie istotnym elementem właściwego zrozumienia wyników badań WES i WGS jest ścisła współpraca diagnosty laboratoryjnego, wyspecjalizowanego w dziedzinie laboratoryjnej genetyki medycznej i klinicysty, który zna dokładnie pacjenta i jest w stanie dokładnie opisać jego objawy. Zazwyczaj niemożliwa jest właściwa interpretacja badania WES lub WGS bez pogłębionej wiedzy dotyczącej molekularnych patomechanizmów chorób i szczegółowej charakterystyki klinicznej pacjenta.
