Tüm Ekzom Sekanslama (WES) Genetik Testi

Tüm Ekzom Sekanslama (WES) Nedir ?

Tüm Ekzom Sekanslama (WES) (Tüm Ekzom Dizileme), genomun “protein kodlayan bölgeleri”nin dizilenmesini içeren, tüm Dünya’da ve ülkemizde yaygın olarak kullanılan bir yeni nesil dizileme (NGS) tekniğidir. Ekzom sekanslama, bir insandaki protein üretimi için kullanılan tüm DNA segmentlerini içerir. “İnsan ekzom”u, tüm genomun %2’sinden azını temsil etmesine rağmen, bu test insanlarda bilinen hastalıklarla ilişkili varyantların ~%85’ini içerir.

“Ekzom dizileme” ekzonlarda var olan varyantları saptamak için yapılır. Ekzom sekanslama, bir bireyin genetik kodundaki DNA diziliminin sırasını belirlemek ve genetik bozuklukları tespit etmek amacıyla kullanılan bir tekniktir.

Bir Genetik hastalığa nasıl tanı koyuyoruz? Ne zaman ekzom dizilemeyi öneriyoruz?

Genetik hastalıklara tanı koymak için çok farklı yöntemler kullanılmaktadır.

• Önce detaylı aile bilgileri ve hasta kişinin öz geçmiş bilgileri çok detaylı alınır.
• Aile ağacında hastalığın ailedeki dağılımlarının incelenmesi tanıdaki önemli adımlardan biridir.
• Sonra sistemik muayene ve dismorfik özelliklerin değerlendirilmesi yapılır.
• Bize gelene kadar diğer kliniklerde yapılan bütün testler incelenir.

Tüm bu değerlendirmelerden sonra “ön tanı” düşünüldüğünde ayırıcı tanı için genetik testler planlanır.

Bu aşamada şüphelenilen hastalık:

“Tek gen hastalığı ise moleküler yöntemler ön plana geçer. Hastalık tanısı net olarak muayene ile konulmuşsa ve hastalığa yol açan tek bir gen varsa bu gen için çalışma planlanır. Şüphelendiğimiz hastalıkta hangi tip mutasyon daha sık gözleniyorsa ona yönelik yöntem seçilir. Bazı hastalıklarda geni dizilemek ön planda düşünülür. Bazen MLPA denilen bir yöntemle kayıp ve kazançların ön planda araştırılması gerekir. Hastalık bilgileri araştırılarak karar verilir.

Aşağıdaki başlıklarda tek gen çalışmak yetmez.

• Bazen tanıyı koymak çok kolay olmaz. Muayene bulguları çok silik olabilir
• Bulgular herhangi bir hastalık için spesifik değildir ve bu bulgular çok çeşitli hastalıklarda gözlenebilir.
• Bazen hastalık nettir ama bu hastalığa yol açan çok sayıda gen bulunmaktadır (Muayene ile hangi tip olduğunun ayrılamadığı durumlar olabilmektedir)
• Hastada hastalık nettir ama bu hastalıkla ilişkilendirilemeyen farklı bir veya birkaç bulgusu daha vardır. Yani birden fazla hastalık olma ihtimali olabilir.

İşte bu durumlarda tek bir gen çalışarak tanı koymak çok zordur. Özellikle de “çok genle ilişkili hastalıklarda” genleri tek tek çalışmak “ekzom dizileme” gibi büyük testleri yapmaya göre çok daha maliyetli ve çok daha fazla zaman alan testler olabilmektedir.

Bu durumlarda 20 bin genin tamamının “protein kodlayan bölgeleri”nin dizilenmesi şeklinde çalışılan TÜM EKZOM DİZİLEME – WES yöntemi tercih edilmektedir.

WES yönteminin sağladığı avantajlar nelerdir?

Birden fazla hastalığı varsa veya hastalığın şiddetini etkileyebilecek ek bir hastalığı varsa bunların tamamına tek testle tanı koymamızı sağlar.

“Atipik” kelimesi dosyada çok kullanılmışsa yani hastalık bulguları belirlenirken hekimlerin içine sinmeyen, tanımlayamadıkları veya hastalıkla ilişkisini kuramadıkları bulgular varsa bunun mutlaka bir sebebi vardır. Bu sebep; modifier denilen kliniği etkileyen farklı genlerdeki mutasyonlar olabileceği gibi tamamen farklı bir gendeki ek bir mutasyonla birden fazla hastalığın birlikte görülmesi de olabilir. Ekzom dizileme bu ihtimallere eksiksiz tanı koymamızı sağlar.

Özellikle bizim ülkemizde akraba evliliği çok fazla olduğu için birden fazla hastalığın bir hastada görülme oranı hiç az değildir. Bazı hastalarda 4-5 hastalığın olduğu bile gözlenebilmektedir. Bu sonuçlar ailenin bir sonraki çocuklarında hangi genetik testleri araştıracağımızı belirlemek için de çok önemlidir. Özellikle akraba evliliği olan çiftlerde eşlere bu testi yaptığımız zaman her iki eşin taşıyıcı olduğu genler belirlenir ve bu sonuçlara göre sonraki gebelikte tarama testleri planlanır.

Hastanın bulguları “Spesifik-belli bir hastalığı düşündürmüyorsa” bazen ön tanı koymak da zor olabilir. Ekzom sekanslama ile tüm genlere bakarak tanı koyma şansımız olur.

Tüm Ekzom Sekanslama (WES) Ne sağlar?

Tüm Ekzom Sekanslama (WES), bireylerin genetik materyalinin kodlayıcı DNA bölgelerinin (ekzomlar) tamamını belirleme sürecidir. WES’in sağladığı avantajlar şunlardır:

1. Genetik Hastalıkların Teşhisi:
   WES, genetik hastalıkların teşhisinde etkili bir araçtır. Özellikle nadir genetik hastalıkların nedenlerini bulmak ve anlamak için kullanılır.
2. Genetik Risk Faktörlerinin Belirlenmesi:
   WES, bireylerde genetik risk faktörlerini belirleyerek, genetik temelli hastalıkların ortaya çıkma olasılığını değerlendirebilir. Bu, bireylerin belirli hastalıklara karşı genetik yatkınlıklarını anlamalarına yardımcı olabilir. Ek olarak ülkemizdeki gibi akraba evliliklerinin yoğun olduğu ülkelerde gebelik öncesi tarama olarak çok kullanışlı bir yöntemdir. Hem eşlerin birlikte taşıdığı varyantları belirler hem de kadında X kromozomunda bulunan patojenik varyantları değerlendirmemizi sağlar. Böylece otozomal resesif ve X’e bağlı hastalıkların ihtimalini çok azaltmaktadır. Yine eşlerde var olup bulgusu hafif olan genetik hastalıkları belirlememizi de sağlar.
3. İlaç Yanıtının Tahmini:
   WES, bireylerin genetik profilleri üzerinden belirli ilaçlara nasıl yanıt verebileceklerini tahmin etmekte kullanılabilir. Bu, kişiselleştirilmiş tıp uygulamalarının geliştirilmesine olanak tanır.
4. Kanser Araştırmaları:
   WES, kanser hücrelerindeki genetik değişiklikleri inceleyerek, kanser oluşumunun ve ilerlemenin anlaşılmasına katkıda bulunabilir. Bu bilgiler, bireylerin kansere karşı genetik yatkınlıklarını belirlemede ve tedavi stratejilerini kişiselleştirmede kullanılabilir.
5. Genetik Araştırmalar ve Keşifler:
   WES, genetik araştırmalarda yeni genlerin keşfi ve genetik mekanizmaların anlaşılması için kullanılır. Bu, genetik bilimlerdeki ilerlemelerin kaydedilmesine ve genetik temelli sorunlara yönelik çözümlerin geliştirilmesine olanak tanır.

Tüm Ekzom Sekanslama (WES) Nasıl Yapılır? Süreç Nasıl İşler?

Tüm Ekzom Sekanslama (WES) genellikle aşağıdaki adımları içeren bir süreçtir:

1. DNA Örnek Hazırlığı:

• Bireyden genetik materyalin alınması için uygun bir biyolojik örnek (kan, tükürük, doku) alınır.
• Bu örnekten DNA, laboratuvar ortamında elde edilir.

2. Ekzom Zenginleştirme (Capture):

• Tüm genomun sadece küçük bir kısmını oluşturan ekzomlar, özel olarak tasarlanmış prob setleri veya hibridizasyon yöntemleri kullanılarak zenginleştirilir.
• Bu adım, genomdaki ekzon bölgelerini diğer bölgelerden ayırarak daha yoğun bir şekilde sekanslama yapmayı mümkün kılar.

3. Sekanslama:

• Zenginleştirilmiş ekzomlar, yüksek-throughput sekanslama teknolojileri kullanılarak dizilenir.
• Genetik materyaldeki baz çiftleri belirlenir ve bu bilgiler veri dosyalarına kaydedilir.
• Modern sekanslama platformları, milyonlarca baz çiftini aynı anda okuma kapasitesine sahiptir.

4. Veri Analizi:

• Elde edilen dizilim verileri, bilgisayar programları aracılığıyla analiz edilir.
• Genetik varyantlar, nokta mutasyonları, eklemeler, kayıplar gibi farklı türdeki genetik değişiklikler belirlenir.
• Bu veriler, referans genom ile karşılaştırılarak potansiyel anlamlı genetik varyantlar saptanır.

5. Yorumlama ve Raporlama:

• Analiz edilen genetik verilerin klinik önemi değerlendirilir.
• Potansiyel olarak hastalıkla ilişkilendirilebilecek genetik değişiklikler raporlanır.
• Klinik uzmanlar, bu bilgileri hastanın genetik profilini değerlendirerek anlamlandırır.

Tüm Ekzom Sekanslama, genetik hastalıkları anlamak, genetik risk faktörlerini belirlemek ve kişiselleştirilmiş tıp uygulamalarını desteklemek için kullanılan güçlü bir genomik araştırma tekniğidir.

Ekzom Sekanslama Verilerinin Değerlendirilmesi?

• Ekzom sekanslama verilerinin değerlendirilmesi; bireylerin klinik bulguları ve aile öykülerine göre güncel bilimsel veriler ışığında yapılmaktadır.
• İnsanlarda var olan yaklaşık 20.500 genden günümüzde yaklaşık 8000 tanesinin hastalıklar ile ilişkisi bilinmektedir. Hastada araştırılan hastalıklar/bulgular, literatürde bildirilen vakaların bulguları yönünden değerlendirilip, tespit edilen varyantların patojeniteleri in siliko değerlendirme araçları analizleri (SIFT, PolyPhen-2, MutationTaster, MetaLR..) ile ACMG (American College of Medical Genetics) kriterlerine göre rapor edilmektedir.
• Bu çalışmalar sonucu, hastanın tanısına yönelik varsa tedavi yöntemlerinin belirlenmesi, aile bireylerinde tarama yapılarak hastalık/taşıyıcılık riski olan bireylerin tespit edilmesi ve ailenin sonraki gebeliklerinde bu hastalığın önlenebilmesine olanak sağlar.
• Bu analizlerin sonuçlanması normal şartlar altında yaklaşık 1-2 ay kadar sürmektedir.
• ANALİZ: Her ne kadar burada 3-4 madde de anlatılıp kolay gibi görünse de çok detaylı yapılması gereken deneyimin çok önemli olduğu bir aşamadır. Bazı merkezler bazı hazır analiz programlarını kullanmaktadır. Bu programların tanı oranları klinik bilgilerin katılarak manuel yapılan çalışmalar kadar yüksek olamamaktadır. Biz merkezimizde yıllar içinde edindiğimiz deneyim ve klinik bilgilerimizi katarak kendi geliştirdiğimiz yazılımı, manuel yöntemlerle birleştirerek analiz yapmaktayız. Bu sayede tanı oranlarımız Dünya ortalamalarının üstünde bulunmaktadır.

ÖZETLE;

• Ekzom sekanslama tekniği sadece seçilmiş birkaç genin değil, herhangi bir genin protein kodlayan bölgesindeki varyantları belirlememizi sağlamaktadır.
• Ekzom sekanslama, ile tüm genler değerlendirildiği için önceden tespit edilememiş bilinmeyen hastalıklar için yeni mutasyonları ve taşıyıcılıkları belirlemede başarılıdır.
• Özellikle hastalık gelişiminden önce önleyici olarak hareket etme veya henüz teşhis edilmemiş bir hastalık için tedaviye başlama kabiliyetini artırma potansiyeline sahiptir.
• Genetik hastalıklar ve kanser yatkınlık genleri dâhil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesinde verimli bir şekilde risk faktörlerinin belirlenmesi sağlanabilmektedir.
• Bu yöntem özellikle hastalarda klinik ve laboratuvar incelemeleri ile tanı konulamayan genetik hastalıkların ve çok sayıda genin sorumlu olduğu hastalıkların tespitine yönelik kullanılabilen yeni nesil dizilime yöntemlerinden birisidir.
• Ekzom dizileme verilerinin yorumlanması, hasta bulgularının çok iyi belirlenmesi, hastanın dosyasında bulunan tüm verilerin değerlendirilerek hedef genlerin belirlenmesi genomik, bilişim ve klinik tıpta uzmanlık gerektirmektedir.
• Buna ek olarak test ile ayrıca genetik kanser yatkınlıkları, akraba evliliği yapan bireylerin riskli gebelik/çocuk olma durumlarının değerlendirilmesi ve klinik takip gerektirebilecek hastalıkların tespiti gibi durumlar da yorumlanabilmektedir.
• Bu testin yapılma amacı yaklaşık 20 bin genin tek seferde, daha az maliyetle ve kısa sürede incelenmesidir.

Kaliteli Bir Ekzom Sekanslama Analizi İçin ;

• Laboratuvarda üretilen verinin çözünürlüğü
• Biyoinformatikte verinin detaylandırılması, kalite değerlendirmesi ve yüksek riskli varyantların belirlenmesi
• Hasta muayene ve değerlendirmesi konusunda deneyimli bir hekimin süreci gözden geçirmesi ve klinik bakış açısı
• Elde edilen verilerin teyidi, aile taraması ve tespit edilen varyantın patojenisitesinin değerlendirilmesi için gerekli ek analizler gerekebilir (RNA dizileme, Western Blot, hastadan röntgen, biyokimya gibi ek testlerin istenmesi ve değerlendirilmesi)
• Merkezin elindeki verilerden elde edilmiş istatistiklerinin olması
• Tanısı konulamayan ya da kuşkuda kalınan hastaların verilerinin uygun aralıklar ile gözden geçirilmesi ve güncel literatür eşliğinde yeniden yorumlamaların yapılması gereklidir.

Prenatal Ekzom
Prenatal tanı için yapılan yani gebe bir kadında fetüsün hasta olup olmadığını tespit etmek için yaptığımız ekzom dizilemenin yorumlanması daha fazla deneyim gerektirir. Fetal USG’de saptanan bir bulgu için veya ailedeki tanısız bir hastalık için yapılabilir. Tespit edilen patojenik ve yüksek olasılıkla patojenik değişiklikler raporlandırılır. Birden fazla veri bankası taranır. Fetüsün bulgusu dışında gebelik seyrini etkileyecek tedavi şeklini değiştirecek veya kliniği ağırlaştıracak ek bulgular saptanırsa detaylı olarak aile ve klinikçi bilgilendirilerek raporlandırılır. Aileye ve klinikçiye anlayabileceği şekilde bir rapor hazırlanır. Her rapor için aileye mutlaka genetik danışma verilmelidir.

Trio ekzom
Özellikle zamanla yarışılan prenatal ekzom çalışmalarında daha fazla ihtiyaç olmakla birlikte tanısız bir hastaya tanı koymak için yapılan ekzomlarda da tanı başarısını artırmak için anne-baba-çocuk/fetüs olacak şekilde “trio ekzom” yapılması tanı oranlarını yükseltmekte ve rapor sürelerinin kısalmasını sağlamaktadır.

Özellikle gebe takibinde fetal USG’de bir anomali saptandığında tanı akış şeması önce hızlı testle birlikte kromozom analizi, normal çıkarsa submikroskobik değişiklikleri (Kayıp ve kazançları) tespit etmek için SNP array bu da normal çıkarsa nokta mutasyonlarını saptamak için ekzom sekanslamaya geçiliyordu. Bu da zamanla yarıştığımız bir süreçte tanı sürelerinin uzamasına yol açıyordu. Bugün artık ekzom sekanslama analiz algoritmalarında yapılan düzenlemelerle array testine gerek kalmadan kayıp ve kazançlar da tespit edilebilmektedir. Bu yöntemin hem tek gen hastalıklarını hem de kayıp ve kazançları tespiti tanı sürelerimizi çok kısaltmakta toplam maliyeti azaltmakta ve daha az örnekle çalışılma kolaylığını da sağlamaktadır.