مراحل انجام آزمایش اگزوم

روش های توالی یابی آزمایشاتی هستند که قادر به شناسایی جهش های بسیار کوچک و حتی تغییرات تک نوکلئوتیدی نیز هستند. روش های توالی یابی اولین بار در دهه 1960 به وجود آمدند و با هدف بررسی کل ژن های یک موجود زنده و به خصوص انسان مورد استفاده قرار گرفتند. اما بعدها و با شناسایی پتانسیل بسیار بالای این روش ها در تشخیص جهش های ژنتیکی، روش های توالی یابی به عنوان روش های تشخیصی ژنتیکی نیز مورد استفاده قرار گرفتند. 

در این روش، یک رشته از مولکول دو رشته ای DNA مربوط به ژن مورد نظر انتخاب شده و از روی آن تعداد نسخه های متعددی ساخته می شود. سپس نوکلئوتیدهای موجود در یک رشته انتخابی از DNA به صورت تک به تک خوانده می شوند و در نهایت نتیجه این خوانش با یک محتوای ژنتیکی نرمال مقایسه شده و هرگونه تغییر در ترکیب مورد انتظار نوکلئوتیدها مشخص می شود. در برخی از روش های توالی یابی، هر یک از نوکلئوتیدهای سازنده DNA به یک رنگ فلوئورسنت متفاوت متصل هستند و از روی این رنگ ها می توان به نوع نوکلئوتید و در نهایت توالی قرارگیری نوکلئوتیدها پی برد. در این روش ها، اندازه قطعه ای که تعیین توالی می شود محدود است و همچنین به چند میکروگرم DNA (تقریبا برابر 17 سلول) نیاز است. برای رفع این محدودیت ها، یکی از پیشرفته ترین روش توالی یابی که تحت عنوان توالی یابی نسل بعد (NGS) شناخته می شود به وجود آمده است. 

روش های توالی یابی NGS پیشرفته ترین انواع روش های توالی یابی هستند که نسبت به روش های سنتی مزایایی دارند. از جمله این مزایا می توان به امکان توالی یابی ژنوم های بزرگتر اشاره کرد. ویژگی دیگر این روش ها این است که بر روی مقادیر کم DNA و حتی با DNA یک سلول منفرد نیز قابل انجام هستند. این روش های تشخیصی ژنتیکی بسیار سریع هستند و در عرض چندین ساعت می توانند محتوای ژنتیکی هدف را توالی یابی کنند. توالی یابی کل ژنوم (هول ژنوم)، امکان شناسایی علل بیماری های نادر ژنتیکی که تا امروز ناشناخته باقی مانده بودند را فراهم آورده است و همچنین به ما کمک کرده است تا منشأ حساسیت بیشتر بعضی از افراد به بیماری های ژنتیکی را با دقت بسیار بالایی شناسایی کنیم. 

توالی یابی هول ژنوم با استفاده از تکنیک NGS روش بسیار دقیقی است که می تواند برای تشخیص بیماری ها مورد استفاده قرار گیرد. اما برخی موانع در این مسیر وجود دارد که شامل زمان بر بودن و پر هزینه بودن این فرآیند و عدم ضرورت شناسایی نواحی خارج ژنی است. علاوه براین، بسیاری از افراد ناقل بیماری های ژنتیکی، مایلند که تنها تغییرات یک ژن خاص در آن ها مورد بررسی قرار بگیرد و نیازی به بررسی تمامی ژن های موجود در ژنوم خود ندارند. به این منظور از تست توالی یابی کل اگزوم (هول اگزوم) یا در اصطلاح آزمایش WES استفاده می شود. در آزمایش ژنتیک اگزوم، تنها نواحی کد کننده پروتئین از یک ژن یا تعداد محدودی از ژن ها تحت بررسی قرار می گیرد و در نهایت، تنها تغییرات در این نواحی خاص است که مشخص می شود. این نواحی معمولا ژن هایی هستند که به عنوان عامل ایجاد بیماری های ژنتیکی خاص شناسایی می شوند. بنابراین به افرادی که مشکوک به داشتن نقص ژنتیکی در ژن خاصی هستند، انجام توالی یابی هول اگزوم به جای استفاده از سایر روش های تشخیصی ژنتیکی توصیه می شود. 

هر یک از دو تست WES (هول اگزوم) و WGS (هول ژنوم) دارای مزایا و معایبی هستند که آن ها را منحصر به فرد کرده و کاربردهای خاصی را به هرکدام اعطا کرده است. توالی یابی کل ژنوم یک تست بسیار جامع برای بررسی کل محتوای ژنتیکی یک سلول است. این کار بسیار پرهزینه و زمان بر بوده اما ارزش تحقیقاتی بسیار بالایی به خصوص در مطالعات شناخت اساس بیماری ها، شناخت ارگانیسم های جدید و عامل ایجاد ویژگی های آن ها و نیز مطالعات سرطانی برای دستیابی به تغییرات ایجاد کننده سرطان دارند. در مقابل، توالی یابی اگزوم تنها محدود به توالی یابی نواحی کد کننده ژنوم است که معمولا ارزش بالینی بالایی دارد. این تست در مقایسه با توالی یابی کل ژنوم، نیاز به هزینه و زمان کمتری دارد. با این حال هر دو تست هول ژنوم و هول اگزوم بر روی خون قابل انجام هستند.

این روش نه تنها در بررسی جهش های بیماری زا در فرد کاربرد دارد، بلکه می توان از آن برای بررسی استعداد ابتلای یک فرد به بیماری هایی با بروز دیرهنگام مانند دیابت نیز استفاده کرد. احتمال خطای آزمایشات توالی یابی نسبت به سایر روش های تشخیص ژنتیکی بسیار کم است. در صورت حضور جهش عامل بیماری در منطقه مورد بررسی با دقت و اطمینان بالایی می توان آن را تشخیص داد. بنابراین می توان گفت که در تشخیص بیماری های ژنتیکی روش توالی یابی بسیار پرکاربرد است و حتی می تواند نقش بسزایی در شناسایی ناقلین بدون علامت جهش های ژنتیکی در یک خانواده داشته باشد.