12 Genetik Laboratuvarında Yapılan İşlemler Bu broşür Dr. Ian M Frayling (Galler Üniversitesi Hastanesi, Tıbbi Genetik Enstitüsü, Cardiff, UK), Dr. Domenico Coviello (Tıbbi Genetik Laboratuvarı, Fondazione IRCCS, Milan, Italy) ve Genetic Alliance UK un yardımlarıyla oluşturulmuştur. Çeviri; Dr. Türker BİLGEN, Akdeniz Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyoloji ve Genetik Anabilim Dalı 07059. Mart 2009 B u ç a l ı ş m a E u r o G e n t e s t, A v r u p a B i r l i ğ i F P 6 t a r a f ı n d a n desteklenmiştir. Kontrat Numarası: 512148. Resimler; Rebecca J Kent www.rebeccajkent.com rebecca@rebeccajkent.com Hastalar ve Aileler için Bilgiler
2 Genetik Laboratuvarında Yapılan İşlemler güvencesi kapsamında belirlenen eylem planını uygularlar. 11 Bu broşürde genetik laboratuvarına gönderilen bir örneğin hangi işlemlerden geçirildiğine ilişkin bilgiler yer almaktadır. Tartışılan temel konular: Genetik testlerin gerçekleştirilmesi için laboratuvarda kulanılan yöntemler, Neden bazı genetik testler çok zaman alırken, bazıları daha kısa zamanda sonuçlanır, Neden bazı durumlarda laboratuvar sonuca ulaşamaz. Genetik test yaptırmanızı gerektiren durumlar hakkında detaylı bilgi için lütfen Genetik Test Nedir? isimli broşüre bakınız. Genetik Test Nedir? Genetik testlerin çoğunda vücudumuzun büyümesi, gelişmesi ve fonksiyonunu yerine getirebilmesi için gerekli bilgileri sağlayan molekül olan DNA kullanılır. DNA; spesifik bilgilere karşılık gelen genleri kodlayan bir dizidir. İnsanlar kromozom olarak bilinen ipliksi yapılar üzerinde yer alan 30,000 farklı gene sahiptir. İnsanda 46 tane kromozom vardır. Kromozomlarımızın 23 tanesini annemizden, 23 tanesini babamızdan olmak üzere ebeveynlerimizden alırız. Böylelikle 23 kromozomun iki kopyasına, yani 23 çift kromozoma sahip oluruz. Eğer, genetik hayatın kitabı olarak düşünülürse; bu kitapta DNA harfler, genler kelimeler, kromozomlar ise bölümlerdir. Test tamamlandıktan sonra örneğime ne olur? Hasta test sonrası örneğinin atılmasını istemediği sürece, laboratuvar genellikle örnekleri saklar. Laboratuvarlar örneğinizin durumu hakkında size bilgi verirler ve bireyler istedikleri takdirde örneklerinin yok edilmesini veya kendilerine teslim edilmesini talep edebilirler. Diğer hastalıklara ilişkin testler hastanın rızası olmaksızın gerçekleştirilmez. Yeni testler geliştirildiğinde, laboratuvarlar bu testleri hastanın izni alınarak saklanan örneklere uygulayabilirler (örneğin yapılan ilk test sonuçsuz kaldığında). Bu durumda hasta ve klinisyen doktor geliştirilmiş yeni bir testin varlığı konusunda bilgilendirilebilir. Laboratuvarlar, bireyler aksini istemedikleri sürece DNA örneklerini, kayıtlarını ve kimlik bilgilerini silerek yeni bir test geliştirmek amacıyla kullanabilir ya da kalite güvencesi ağı kapsamında paylaşılabilir. Saklanan diğer klinik örneklerde olduğu gibi DNA da, hastanın tıbbi kayıtlarının bir parçası olarak gizlilik içerisinde saklanmaktadır. Bunun anlamı; DNA ya erişim yalnızca uygun bir profesyonel sağlık çalışanı aracılığıyla mümkündür. Bazı kişiler polisin kendi DNA sına ulaşmasından endişelenmektedir. Bu oldukça nadir karşılaşılan bir istektir. Eğer polis genetik laboratuvarından DNA örneğine ulaşmayı isterse (hastanın diğer tıbbi kayıtlarında olduğu gibi) bu ancak mahkeme kararıyla mümkündür.
10 Eğer ailede daha önce bulunmuş bir mutasyon yoksa ya da hastalıkla ilişkili çok sayıda gen varsa, sonuca ulaşmak için daha çok çaba gereklidir. Genin sadece bir bölgesine odaklanmak yerine tüm genin ya da birden fazla genin analiz edilmesine ihtiyaç vardır. Bu birkaç ayı alabilen uzun bir süreç olabilir. Süre genin büyüklüğü ve laboratuvarın olanakları gibi çok sayıda etkene bağlıdır. Bilinen en uzun genlerden biri olan distrofin genindeki mutasyonlardan kaynaklanan Duchenne Musküler Distirofisi örneğinde olduğu gibi, binlerce olası mutasyon vardır. Bu nedenle aileye özgün mutasyonun belirlenmesi uzun ve zahmetli bir süreç olabilir. Diğer yandan Huntington hastalığında olduğu gibi huntingtin genindeki mutasyonlar genellikle aynı küçük bölgededir. Bu nedenle bilim insanları gen içerisinde hangi bölgeye bakacaklarını bilirler ve dolayısıyla test kısa zamanda sonuçlanır. Resim 1: Genler, Kromozomlar ve DNA 3 DNA nın kalitesi de önemli bir faktördür. Bazen laboratuvarlar öncelikle özel bir mutasyonu taşıdığı daha önce belirlenmiş olan bir kişinin DNA sını kontrol ederler. Eğer DNA kalitesi kötü ise mutasyonun belirlenmesi iki ya da üç kat daha fazla zaman alır. Bazı durumlarda yeteri kadar DNA yoksa test tamamlanamayabilir. Test sonuçları yanlış olabilir mi? Genetik test bireyin kendisi ve akrabaları hakkında önemli sonuçlar doğurabileceği için aileye dikkatlice yaklaşılmalıdır. Sonuç, doğruluğundan emin olmak için birçok defa kontrol edilmektedir. Mutasyon belirlendiğinde emin olmak için bir kez daha kontrol edilir (testin birçok basamağında makineler kullanılmasına rağmen, bilim adamları daima sonuçları kontrol ederler). Araştırmacılar sonucu kontrol etmek için sıklıkla başka bir tekniği kullanırlar. Ayrıca örneklerin karışmasını önlemek üzere gerekli önlemler de vardır. Birçok laboratuvar kaliteli ve güvenilir test gerçekleştirdiğinden emin olmak için, kalite Gen ya da kromozomlardaki değişimler mutasyon olarak bilinmektedir. Mutasyonu bir cümledeki birkaç kelime ya da hecenin değişimi olarak düşünebilirsiniz. Mutasyonlar oldukça yaygındır ve hepimiz birkaç mutasyon taşırız. Mutasyonun etkisi iyi veya kötü olabilir ya da hiçbir etkiye sahip olmayabilir. Bu; çevresel faktörlere, şans faktörüne ya da diğer genlerdeki mutasyonlara bağlıdır. Mutasyonlar vücudun düzgün çalışması için gerekli doğru bilgileri ileten gen ya da kromozomları etkilediğinde problemlere neden olabilirler. Bu nedenle, genetik testler belli bir gen ya da kromozomdaki mutasyonları bulmayı amaçlar. Bu testler genellikle kan ya da bazen başka dokular kullanılarak gerçekleştirilir. (Bazı durumlarda DNA elde etmek için tükrük kullanılması olasıdır. Yine de bilim insanları genellikle kaliteli ve bol miktarda DNA ya gereksinim duyarlar. Bu nedenle kan daha çok tercih edilen bir dokudur). Hastadan kan veya başka bir örnek alınarak, genlerin veya kromozomların analiz edilmesi için laboratuvara gönderilir.
4 Genetik klinikleri genellikle kendi laboratuvarlarına sahiptirler. Bununla birlikte çok sayıda farklı hastalık için oldukça fazla sayıda genetik test olduğundan her laboratuvar bütün testleri yapamaz. Bu durum özellikle nadir görülen hastalıklar için geçerlidir. Bu nedenle, test yapılmak üzere alınan örnek doktor tarafından ilgili hastalığı çalışan başka bir laboratuvara gönderilebilir. Yapılan bir genetik testin, sadece test edilen hastalık hakkında bilgi sağlayabileceği unutulmamalıdır. Bütün genetik hastalıkları gösteren genel bir test yoktur. Genetik kliniklerinde yapılan testlerin amacı birey ya da ailenin sağlık durumuyla ilgili bilgi sağlamaktır. Genetik testler bazen biyolojik babanın belirlenmesine dair bilgi verici olabilmesine rağmen, genetik klinikleri genellikle babalık testi gibi diğer durumlar için test yapılmasını istemezler. Genetik Laboratuvarları İki temel tipte genetik laboratuvarı vardır. Birisi genleri, diğeri kromozomları test eder. 1) Sitogenetik Eğer doktorlar kromozomlardan birinin işe karışmasıyla ortaya çıkan bir genetik hastalıktan şüphelenirlerse, Sitogenetik laboratuvarından hastanın kromozomlarının incelenmesini isteyebilirler. Kan, deri veya amniyosentez ya da CVS den elde edilen örnekler kromozomların i n c e l e n m e s i i ç i n kullanılabilirler. İlk olarak hücreler laboratuvarda kültür ortamında ço ğaltılır lar, sonrasında hücreler lam (özel bir cam) üzerine alınır ve mikroskopta incelemeyi k o l a y l a ş t ı r m a k i ç i n kromozomlar boyanırlar. 9 olmasından kaynaklanır. Bu mutasyonlara sınıflanamayan varyantlar denir ve bu sonucu almak tüm taraflar için hayal kırıklığı yaratabilir. Bu durumda laboratuvarın, yanlış tanı konulmaması için, bu mutasyonun zararlı olduğunu söylememesi gerekir. Laboratuvarlar her zaman mutasyonları belirleyebilirler mi? Bazı durumlarda problemin nedenini bulmak için test yapılsa da mutasyon bulunamayabilir. Bunun bazı nedenleri vardır: Bazen genetik test ile belirli bir hastalığa neden olan en yaygın mutasyonlar taranır. Eğer hasta nadir görülen bir mutasyona sahip ise laboratuvar bunu bulamayabilir. Bilim adamları genetik hastalıklara neden olan bütün genleri henüz tanımlayamamışlardır. Hasta aslında var olduğu düşünülenden farklı bir hastalığa sahip ise, araştırmacılar hastalıktan asıl sorumlu olan geni gözden kaçırabilirler. Genetik testlerde kullanılan teknikler ve genetik hakkındaki bilgimiz hızlı bir şekilde gelişmektedir. Dolayısıyla eğer bir mutasyon belirlenememiş olsa bile, bilim insanlarının yeni tekniklerle gelecekte bunu belirleyebilme olasılığı vardır. Niçin bazı genetik testler çok zaman alırken bazıları daha kısa zamanda sonuçlanır? Ailede başka bir kişide aynı durumun olması veya genin hangi bölgesine bakılacağının bilinmesi durumunda laboratuvar tam olarak hangi mutasyonu aradığını biliyorsa, işler oldukça kolaylaşır. Bu durumda testin sonuçlanması bir ya da iki hafta sürer.
8 Mutasyonun zararlı etkiye sahip olduğu nasıl anlaşılır? Bu çok önemli bir sorudur. Genetik laboratuvarlarının bir deyişi vardır herhangi bir kimse mutasyonu bulabilir, fakat herkes onu yorumlayamaz. Mutasyonlar farklı derecelerde etkiye sahip olabilirler ve mutasyonun nasıl bir etkiye sahip olduğunu bilmek hastalık, gen ve kromozom hakkında uzman deneyimi ve ayrıntılara dikkat etmeyi gerektirir. Bu durumda bir laboratuvar, mutasyonun iyi veya kötü etkisinin olduğunu ya da hiçbir etkisinin olup olmadığını nasıl anlamaktadır? Figür 2: Kromozomların mikroskoptaki görünüşü 5 Her şeyden önce bir uzman (örneğin klinik genetik uzmanı) hastayı, akrabalarını, aile öyküsünü ve daha önce yapılmış olan bütün tetkikleri inceler. Bu bilgiler genetik uzmanına hangi gen ya da kromozomun araştırılması gerektiği hakkında ipuçları verir. Örneğin genetik uzmanı; hastalığın klinik bulgularını göstermesi ve ailede benzer başka hastaların olması nedeniyle kistik fibrozis hastalığından şüphelenirse, hastadan örnek alarak test edilmesi için laboratuvara gönderir. Aynı zamanda laboratuvara hastanın aile öyküsü ile hasta hakkındaki önemli olabilecek bilgileri bildirir ve kistik fibrozise neden olan mutasyonların taranmasını ister. Eğer laboratuvar kistik fibrozise neden olduğu bilinen mutasyonu tespit ederse, hastaya kistik fibrozis tanısı konulur. Bazı durumlarda çocuk hastalıktan e t k i l e n m i ş o l m a s ı n a r a ğ m e n, ebeveynlerin her ikisi de mutasyonu taşımazlar. Bu durumda muhtemelen mutasyon, bebeğin oluşumuyla birlikte ilk kez ortaya çıkmıştır. Bu duruma Latince den gelen de novo veya yeni mutasyon denir. B a z ı d u r u m l a r d a l a b o r a t u v a r, mutasyonun hastalığa neden olup olmayacağını bilemeyebilir. Bu durum DNA kodundaki değişimin belirsiz Sitogenetikçiler ilk olarak kromozomların sayısını kontrol ederler. Bazı hastalıklar ilave kromozomlardan kaynaklanır. Bunun en yaygın örneklerinden birisi Down sendromudur. Down sendromlu kişiler genellikle hücrelerinde bir ilave kromozoma sahiptirler. Sitogenetikçiler aynı zamanda kromozomların yapısını da kontrol ederler. Bir kromozomda kırılma ve şeklinde yeniden bir düzenlenme ile kromozom yapısında değişiklik meydana gelebilir. Böylece oluşan bu yeni durum, kromozomal materyalin kaybı ya da artışına neden olabilir. Bu değişiklikler belirlenemeyecek kadar küçük de olabilirler. Bazen mikroskopta görülemeyecek kadar küçük olan değişimleri belirleyebilmek için ya da mikroskopta görülebilen küçük değişimleri başka bir teknikle teyit etmek için Floresan In-Situ Hibridizasyon (FISH) olarak bilinen başka bir teknik de kullanılmaktadır.
6 Figür 3: Belirli bir sıraya göre düzenlenmiş kromozomlar: Karyotip 7 doğru direktiflerin verilmesini engellerse, genetik bir hastalığa neden olabilirler. Kromozomların aksine, DNA mikroskopta görünmez. Moleküler genetikçiler hücrelerden DNA yı elde ederler ve ilgilenilen genin kodunu okumak için DNA yı kullanarak çok özel kimyasal reaksiyonları gerçekleştirirler. Mutasyonları belirlemek için birçok farklı teknik kullanılmaktadır. DNA dizisini kontrol etmek yaygın kullanılan yöntemlerden birisidir. Fig. 4: DNA Dizi analizi: Farklılığa dikkat ediniz! Sitogenetik test uzun bir süreç olabilir. Öncelikle hücrelerin çoğaltılmasına ihtiyaç vardır ve bu en az bir hafta sürer. Sonrasında preparatların hazırlanması ve kromozomların mikroskop altında tek tek incelenebilmesi için yaklaşık bir haftaya daha ihtiyaç vardır. 2) Moleküler Genetik Eğer doktorlar bir gendeki değişimden(mutasyondan) kaynaklanan bir genetik hastalıktan şüphelenirlerse, Moleküler Genetik laboratuvarından ilişkili gen için DNA nın incelenmesini isteyebilirler. DNA daki bilgiler A, C, G, T gibi dört harf ile oluşturulan bir kod olarak yazılır. Eğer istenirse hecelemedeki değişimleri ya da hataları belirlemek için Moleküler Genetik laboratuvarı özel bir gendeki kodun belli bir dizisini inceleyebilir. Tek bir gen 10,000 ya da daha fazla harf içerebilir. Moleküler genetikçiler kodu okuyabilme ve değişikliği belirleyebilme kabiliyetine sahiptirler. Eğer gendeki bu değişiklikler vücuda Normal DNA Dizisi Hastaya ait DNA Dizisi Şekilde bir gene ait kısa bir dizi görmektesiniz. Eğer resmi renkli olarak görüyorsanız DNA daki her bir harfi farklı renkte göreceksiniz. Soldaki resim normal diziyi gösterirken sağdaki resim bir hastaya aittir. Soldaki resimde her bir harf bir pik e sahipken, sağdaki resimde hastanın belirli bir pozisyon için iki pik e sahip olduğunu görebilirsiniz, şöyle ki; G (siyah pik) ve C (mavi pik). Bu iki pik bu noktada kromozom çiftlerinden birisinde bir mutasyon olduğunu gösterir.