Etter at prøven er tatt, må den behandles på ulike måter i et laboratorium før den kan analyseres av forskerne. Her ser vi doktorgradstipendiat Tuva Barøy i laboratoriet.

Slik jakter forskerne på ukjente sykdommer i genene

Et barn blir alvorlig sykt – ingen greier å finne ut av hva som er galt. På Ullevål sykehus driver forskere en utrettelig leteaksjon i barnets gener for å komme fram til en etterlengtet diagnose.

8.10 2015 05:01

DNA blir ofte kalt Boken om deg. Det er rett og slett fordi disse lange kjedene med molekyler er blåkopien som forteller nesten alt om hvordan du ser ut, hvordan kroppen din fungerer og en rekke andre detaljer som alt i alt gjør deg til akkurat deg.

Men noen ganger oppstår det stavefeil; og en setning som egentlig burde gi mening, blir helt uforståelig. En slik stavefeil kalles en mutasjon, og i noen tilfeller kan den få dødelige konsekvenser.

Korrekturleser DNA

Ofte er feilen så liten at det kan sammenlignes med to bokstaver i et ord som har blitt forvekslet. Og å finne fram til denne feilen er ingen enkel oppgave. Boka er nemlig delt inn i 46 kapitler, ett for hvert kromosom.

Skriver du ut all informasjonen, alle instruksene fra hvert kapittel, ender du opp med mellom 48 og 250 millioner bokstaver. Da blir det plutselig litt av en oppgave å skulle finne fram til noen få forvekslede bokstaver.


Doktorgradstipendiat Tuva Barøy har sammen med blant annet Eirik Frengen, analysert uendelige mengder med genetiske varianter for å komme til bunns i hva som forårsaker alvorlige sykdommer.

Men det finnes modige eksperter der ute som forsøker å gjøre akkurat dette. Eirik Frengen og Tuva Barøy er en del av en forskergruppe ved Oslo Universitetssykehus som jobber med 50 familier hvor et eller flere av barna er alvorlig syke – uten at noen vet hvorfor.

Frengen er professor ved Universitetet i Oslos Avdeling for medisinsk genetikk, og Barøy er doktorgradsstipendiat ved Oslo universitetssykehus.

Hittil har de greid å oppklare halvparten av tilfellene i tillegg til å oppdage en ny sykdom som forårsakes av én hittil ukjent mutasjon.  

– Vi er kjempefornøyd med å ha funnet forklaringen på sykdommen hos halvparten av pasientene. Det viser at dette funker, sier Eirik Frengen til forskning.no.

Finn én feil blant mange

La oss bla raskt gjennom Boken om deg. Endeløse rekker av bokstaver flakker forbi øynene våre og gir i grunn liten mening. Men for cellene i kroppen vår er dette like lettlest som instruksjonene som følger med et kinderegg. Og etter hvert har trente forskerøyne greid å gi noe mening til den innfløkte fortellingen.

Forskere vet blant annet at de i visse deler av boka kan finne oppskrifter for å lage proteiner: Kroppens byggesteiner. Disse oppskriftene er det vi kaller gener. Og inne i oppskriftene finnes det noen beskrivelser som er viktigere enn andre.

Beskrivelsene kalles ekson.

Det er eksonene forskerne spesielt interesserte i. Her kan nemlig en bitte liten stavefeil ha enorme utslag.

Nettopp der var det én enkelt mutasjon som forårsaket kortvoksthet, grå stær, epilepsi og en rekke andre plager hos tre av fem barn i én familie. Denne feilen var ukjent helt til forskerne fant fram til den.

Men veien dit er hverken enkelt eller raskt unnagjort. For hver må forskerne nemlig analysere 200 000 eksoner med et stort antall genetiske variasjoner. 

Det begynner med en blodprøve fra barnet og foreldrene. Først må forskerne hente ut DNA-et fra cellene slik at det kan analyseres. Etter å ha behandlet prøvene mater de innholdet inn i maskiner som leser av all informasjonen fra prøvene. Så blir informasjonen overført til en datamaskin .Etter ulike filtreringer og kvalitetssikring av informasjonen kan forskerne endelig sette seg ned og analysere et utdrag fra pasientens arvemateriale.

– Etter det foregår arbeidsdagen stort sett foran datamaskinen, sier Barøy.

Nåla i høystakken

Nå handler det om å ha tunga rett i munnen. Husk: I utgangspunktet kan hver mutasjon potensielt være sykdomsgivende. Heldigvis finnes det noen kjennetegn på de mest lovende kandidatene.

– Vi leter ofte etter noe som finnes i to kopier hos barnet, men bare i en kopi hos foreldrene sånn at man har arvet én kopi fra hver og blitt syk, forklarer Frengen.  


Her ligger prøvene på is, så de ikke blir ødelagt før de blir lagt inn til dataanalyse.

Noen ganger finner forskerne fram til spesifikke stavefeil i gener hvor det er kjent at liknende feil kan gi sykdom. Da er sannsynligheten stor for at det er denne mutasjonen som er skyld i det 

hele. Men verre blir det når forskerne oppdager en mutasjon i et gener hvor ingen har funnet mutasjoner før.

– Det som er begrensende her, er jo kunnskapen. Veldig mange av genene som vi sitter og ser på i denne sammenhengen, finnes det ingen eller svært lite funksjonell kunnskap om, forteller Frengen. 

Når Frengen og Barøy sitter med listen som kan inneholde mutasjonen som kan være sykdomsgivende, må de nemlig lese seg opp på fagstoff for hvert enkelt gen for å se om én av dem kan være akkurat den nåla i høystakken som de leter etter.

– Vi har eksempler hvor vi i utgangspunktet ikke har funnet noe, men så har vi gått tilbake etter en stund og sett at det har kommet ut nye publikasjoner. Plutselig ser vi at «oi her er det ny informasjon om dette genet», da kan det være interessant å analysere dataene på nytt, fortsetter Frengen.

Nåla i en annen høystakk


Den enorme maskina kan analysere DNA-prøvene som Frengen og Barøy har hentet ut av blodprøvene til de syke barna og foreldrene deres. Den kan dure og gå i flere dager før den er ferdig med analysene.

Med de massive mengdene med data forskerne analyserer, så skulle man kanskje tro at veien til diagnosen bare er et spørsmål om tid og grundig arbeid. Men sannheten er at det finnes enda større områder forskerne ikke har undersøkt.

– Vi ser at vi har dekket over 95 prosent av de eksonene vi ønsket å undersøke, men det betyr jo at det finnes omtrent fem prosent vi ikke har fått sett på. Da snakker vi om 10 000 eksoner som ikke har blitt undersøkt, påpeker Frengen.

Og som om det ikke var nok, er det også verdt å merke seg at alt som ligger utenfor eksonene, heller ikke har blitt undersøkt.

– Ligger den sykdomsgivende mutasjonen der, så vil vi ikke kunne finne den med denne metoden, forklarer Frengen.

Diagnostisk tilbud

Disse grundige gjennomgangene av DNA er på ingen måte vanlig prosedyre når sykdom skal oppdages i dag. Men forskerne tror metoden deres blir tatt i bruk oftere om ikke alt for lenge.

Men selv om forskergruppen har oppdaget mutasjoner i syv gener som hittil ikke har vært kjent for å gi sykdom, kan det fortsatt ta lang tid før disse blir anerkjent og dermed undersøkt når diagnosen skal settes.


Eirik Frengen er én av forskerne som går systematisk gjennom deler av DNAet hos barn og foreldre hvor barnet er alvorlig sykt.

– Det som er utfordringen, er at vi kan ikke slå i bordet og si at «se her, nå har vi årsaken til sykdommen». Den diagnostiske enheten hos oss, for eksempel, vil ikke ta det for god fisk med én gang, forteller Frengen.

– De vil vente til det kommer fram flere uavhengige observasjoner før de konkluderer med at det faktisk er mutasjonen vi har funnet som er årsak til sykdom, fortsetter han.

Det er det god grunn til. Fallhøyden ved slike diagnoser kan være svært høy. Skulle for eksempel foreldrene til et sykt barn vente et barn til, vil de som regel vite om dette barnet også har arvet den alvorlige sykdommen. Dersom en test viser at barnet ikke har arvet den samme mutasjonen, men likevel viser seg å være sykt, har feilen plutselig blitt svært alvorlig.

– En slik situasjon må vi jobbe hardt for å unngå. Én ting er hva man kan tillate seg å diskutere og spekulere i en vitenskapelig artikkel, men fallhøyden er en helt annen i en diagnostisk test, påpeker Frengen.

Arvelige, men ufarlige

De aller fleste mutasjoner som oppstår i DNA-et vårt, er likevel relativt uskyldige.

– Vi er alle bærere av mutasjoner. Noen av dem har vi fått fra våre foreldre, og noen av de har oppstått hos deg, forklarer Frengen.

– Hvis man undersøker en enkeltperson, finner man alltid noen titalls nyoppståtte mutasjoner, fortsetter han.

I tilfellet hvor forskerne oppdaget en ny sykdom hos familien med tre syke barn, antar de at mutasjonen har gått i arv etter å ha oppstått hos en fjern slektning mange generasjoner tilbake i tid.

Referanser:

Prosjektgruppa består av Eirik Frengen, Tuva Barøy, Dorina Misceo og Petter Strømme. 

Barøy, T. (et al.) A novel type of rhizomelic chondrodysplasia punctata, RCDP5, is caused by loss of the PEX5 long isoform [abstract]. Human Molecular Genetics (2015)

Joe Hanson: The book of you. ted.ed.com  

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Annonse

DNA og mutasjon

DNA, eller deoksydribonukleinsyre er et kjemisk stoff som finnes i alle celler hos mennesker, planter, dyr og alle andre levende skapninger.

DNA er et molekyl som er bygd opp i lange kjeder og består av mindre deler som kalles nukleotider. Kjeden holdes sammen av bindinger mellom ulike baser. Det finnes en bestemt orden for hvilke baser som passer sammen.

Strekker man ut hele mengden med DNA hos et menneske, ville det målt 220 cm.

Mengden med DNA varierer fra art til art, men er stort sett den samme hos den individuelle arten. Likevel finnes det variasjoner her også.

Når celler skal reproduseres, tas det en kopi av DNAet slik at de nye cellene kan utstyres med de samme instruksene. Det er nå det kan oppstå feil. Disse feilene kalles mutasjoner, og kan ha både gode og dårlige konsekvenser. En mutasjon kan for eksempel gjøre en art mer tilpasningsdyktig, men det kan også forårsake dødelig sykdom.

Kilde: Store medisinske leksion

Emneord