Полезные ресурсы:

1. Периодические лихорадки - https://periodicfever.ru/useful-resources/

Общие принципы лабораторной диагностики наследственных болезней обмена веществ

На клиническом уровне диагноз НБО может быть только заподозрен, и  дальнейшая диагностика целиком зависит от применения необычайно широкого спектра биохимических и молекулярно-генетических методов. В большинстве случаев только  сочетанная интерпретация всех полученных результатов дает возможность точно определить форму заболевания.

Стратегия  достоверной диагностики  НБО  включает несколько этапов:

1. Выявление  дефектного звена метаболического пути  посредством анализа (количественного, полуколичественного или качественного) соответствующих метаболитов
2. Выявление дисфункции белка посредством оценки его количества и/или активности
3. Выяснение природы мутации, т.е. характеристика мутантного аллеля на уровне гена

Такая стратегия  используется не только для решения научных проблем, касающихся изучения нормального метаболизма, молекулярных механизмов патогенеза НБО, выявления гено-фенотипических корреляций, она необходима прежде всего для практической диагностики НБО. Верифицировать диагноз на уровне белка и мутантного гена необходимо как для проведения пренатальной диагностики, медико-генетического консультирования отягощенных семей, так и в ряде случаев для назначения адекватной терапии. Например, при недостаточности дигидроптеридинредуктазы клинический фенотип и уровни фенилаланина будут неотличимы от классической формы ФКУ, но подходы к терапии этих заболеваний принципиально отличаются. Важность локусной дифференциации НБО для медико-генетического консультирования может быть продемонстрирована на примере  мукополисахаридоза II типа (болезнь Хантера). По спектру экскретируемых гликозаминогликанов невозможно дифференцировать между собой  мукополисахаридозы II, I и VII типов, но  из этих заболеваний только болезнь Хантера наследуется по Х-сцепленному рецессивному типу, что имеет принципиальное значение для прогноза потомства в отягощенной семье. Безусловна приоритетность  молекулярно-генетических методов при установлении гетерозиготного носительства, а также  в пренатальной диагностике заболеваний, при которых мутантный фермент не экспрессируется в клетках ворсин хориона.

Этап исследования метаболитов

Оценка метаболитов в биологических жидкостях — необходимый этап диагностики аминоацидопатий, органических ацидурий, мукополисахаридозов, митохондриальных и пероксисомных болезней, дефектов метаболизма пуринов и пиримидинов и т.д. Хроматографические методы анализа играют важнейшую роль в диагностике НБО. Это обусловлено тем, что современный арсенал хроматографических технологий чрезвычайно широк и позволяет эффективно и информативно разделять сложные многокомпонентные смеси, к которым в том числе относится и биологический материал. Для селективного скрининга НБО успешно используется тонкослойная хроматография, позволяющая получать информацию на качественном уровне. Этот метод хроматографии применим для разделения аминокислот, пуринов и пиримидинов, углеводов, олигосахаридов. Для количественного анализа маркеров-метаболитов НБО успешно применяются такие хроматографические методы как газовая и высокоэффективная жидкостная хроматографии, а также хроматомасс-спектрометрия (ГХ, ВЭЖХ и ХМС соответственно). ГХ и ВЭЖХ являются универсальными методами разделения сложных смесей соединений, отличаются высокой чувствительностью и воспроизводимостью. В обоих случаях разделение осуществляется в результате различного взаимодействия компонентов смеси с неподвижной и подвижной фазами  хроматографической колонки. Для ГХ подвижной фазой является газ-носитель, для ВЭЖХ —  жидкость (элюент). Выход каждого соединения фиксируется детектором прибора, сигнал которого преобразуется в пики на хроматограмме. Каждый пик характеризуется временем удерживания и площадью. Следует отметить, что ГХ проводится, как правило, при высокотемпературном режиме, поэтому ограничением для ее применения является термическая неустойчивость соединений. Для ВЭЖХ не существует подобных ограничений, т.к. в этом случае анализ проводится в мягких условиях. ХМС представляет собой комбинированную систему ГХ или ВЭЖХ с масс-селективным детектором, что позволяет получать не только количественную, но и качественную информацию, т.е. дополнительно определяется структура соединений в анализируемой смеси.

Одним из перспективных направлений в развитии программ диагностики НБО является  применение методов, позволяющих количественно  определять множество метаболитов, являющихся маркерами разных групп НБО.  К таким методам относится тандемная  масс-спектрометрия (ТМС). ТМС позволяет охарактеризовать структуру, молекулярную массу и провести количественную оценку 3000 соединений одновременно. При этом  не требуется длительной подготовки проб для проведения анализа (как, например, для   ГХ), а время исследования занимает несколько секунд.

Этап исследования мутантных белков

Исследование мутантных белков может проводиться с помощью различных методов:

1. Определение активности фермента с применением естественных субстратов
2. Определение активности фермента с использованием искусственных субстратов
3. Нагрузка культивируемых фибробластов накапливаемыми субстратами
4. Измерение концентрации белка с помощью иммунохимических методов

Материалом для измерения активности ферментов при НБО  являются прежде всего лейкоциты периферической крови: практически при всех лизосомных болезнях накопления, метилмалоновой ацидурии, некоторых гликогенозах. Для диагностики GM2-ганглиозидозов, недостаточности биотинидазы  используют плазму или сыворотку крови. В некоторых случаях объектами исследования являются  мышечная или печеночная ткань: ферменты дыхательной цепи митохондрий, гликогенозы. Также широко используется для диагностики культура кожных фибробластов.

Этап исследования мутантных  генов

Развитие методов молекулярной биологии явилось настоящей революцией в области клинической биохимии. Разработка стандартных протоколов молекулярных исследований и автоматизация используемых методов являются сегодня законченным комплексом диагностических подходов и становятся наряду с биохимическими методами рутинной процедурой в клинических лабораториях. Быстрое развитие исследований в области расшифровки генома человека и определение ДНК- последовательности генов делает сейчас возможным ДНК-диагностику различных наследственных заболеваний. Методы ДНК-диагностики и анализа структуры нормальных генов и их мутантных аналогов при наследственных болезнях обмена начали использоваться в течение последнего десятилетия.

Для ДНК-диагностики наследственных заболеваний используются два основных подхода — прямая и косвенная ДНК-диагностика. Прямая ДНК-диагностика представляет собой исследование первичной структуры поврежденного гена и выделение мутаций, ведущих к заболеванию. Для детекции молекулярных повреждений в генах, обуславливающих наследственные  болезни, используется стандартный арсенал методов молекулярной биологии. В зависимости от характеристики и типов мутаций, частот их встречаемости при различных наследственных заболеваниях, те или иные методы являются наиболее предпочтительными.

Для диагностики НБО  в тех случаях, когда биохимический дефект точно известен,  легко и достоверно определяем с использованием биохимических методик,  ДНК-методы вряд ли займут приоритетное место. В этих случаях применение ДНК-анализа является скорее научно-исследовательским, а не диагностическим подходом. Однако после точно установленного диагноза методы ДНК-анализа будут полезны для последующей пренатальной диагностики, идентификации гетерозиготных носителей в семье и прогноза заболевания у гомозигот, а также для отбора больных с целью проведения казуальной терапии в будущем (фермент-заместительной и генотерапии). Также в случаях, когда биохимический дефект точно не известен, биохимическая диагностика затруднена, недостаточно достоверна или требует инвазивных методов исследования, методы ДНК-диагностики являются единственными и незаменимыми для точной постановки диагноза.

В общем виде тактика проведения диагностики НБО в каждом конкретном случае должна планироваться совместно с врачом-биохимиком и врачом-генетиком. Необходимыми условиями успешной и быстрой диагностики является понимание этиологии, механизмов патогенеза заболевания, знание специфических биохимических маркеров.