Ved at undersøge specifikke proteiner i blodet kan forskere på ganske få minutter identificere hæmoglobinvarianter, der er forbundet med alvorlige arvelige blodsygdomme som for eksempel seglcelleanæmi eller beta-thalassæmi. Metoden kan erstatte langsomme specialanalyser og give familier svar, mens graviditeten stadig kan handles på.
For mange gravide familier kan ventetiden på svar være den længste uge i deres liv.
I dag må patienter og familier ofte vente helt op til en uge på et endeligt svar på, om et barn er ramt af en alvorlig arvelig hæmoglobinsygdom – altså sygdomme, hvor blodets evne til at transportere ilt er nedsat, som for eksempel seglcelleanæmi eller beta-thalassæmi.
“Når det gælder sygdomme i de røde blodlegemer hos den gravide, vil man helst hurtigt finde ud af, om barnet er i risiko eller ej,” fortæller professor og forskningsleder Nicolai J. Wewer Albrechtsen fra Klinisk Biokemisk Afdeling og Copenhagen Center for Translational Research på Bispebjerg og Frederiksberg Hospital. “Er det tilfældet, skal man nemlig sætte ind med videre udredning, genetisk rådgivning og eventuel forberedelse af fødslen.”
Netop den ventetid har forskerne nu fundet en måde at skære drastisk ned. I stedet for at vente på genetiske analyser kan de ved hjælp af avanceret proteinanalyse afgøre på få minutter, om barnets hæmoglobin fungerer normalt – eller bærer præg af alvorlig sygdom.
Som at læse en bageopskrift - i stedet for at smage på kagen
Seglcelleanæmi og beta-thalassæmi skaber på hver deres måde problemer for den, der lider af dem.
Ved beta-thalassæmi betyder genetiske mutationer, at kroppen ikke producerer tilstrækkeligt med hæmoglobin til at transportere ilt rundt. Ved seglcelleanæmi er hæmoglobinet derimod deformt og fungerer ikke, som det skal.
Normalt undersøges disse sygdomme ved først at analysere de røde blodceller biokemisk og derefter følge op med genetisk screening for fejl i de gener, der styrer kroppens hæmoglobinproduktion. Det er en grundig, men langsom og ressourcekrævende proces, som udføres på hospitalerne.
“Denne tilgang har man brugt i rigtig mange år,” forklarer Nicolai J. Wewer Albrechtsen. “At aflæse genetikken svarer lidt til at læse en bageopskrift for at finde ud af, om en kage smager rigtigt eller ej. Ofte er det nemmere bare at smage på kagen – og det er det, vi gør ved at kigge på proteinerne.”
Hurtigere, mere biologisk præcist – og klar til rutinebrug
I stedet for at analysere DNA har Nicolai J. Wewer Albrechtsen og hans kolleger udviklet en metode til at undersøge selve hæmoglobinet i blodet.
Hæmoglobin er et protein, og proteiner kan analyseres med massespektrometri, hvor forskerne måler proteinernes masse og kemiske sammensætning. Ved hjælp af maskinlæring kan de genkende karakteristiske mønstre i proteinernes masse, som svarer til kendte sygdomsvarianter af hæmoglobin.
Metoden kaldes proteomics – studiet af, hvilke proteiner der er til stede i kroppen, og hvordan de fungerer.
Hvis et protein vejer mere eller mindre, end det skal, afspejler det ændringer i aminosyresammensætningen, som er direkte konsekvens af genetiske variationer.
Det kan påvirke hæmoglobinets struktur og dermed dets evne til at transportere ilt. Ved avancerede analyser kan forskerne endda gå baglæns og ud fra proteinets opbygning sige noget om, hvilke fejl der ligger i den genetiske kode.
“DNA’et siger ikke, om man er syg eller ej. Det gør proteinerne, som har den biologiske funktion, og derfor er det lettere bare at undersøge proteinerne fremfor DNA’et for at afgøre, om man lider af disse blodsygdomme. Det er det, som vi nu viser, at vi kan gøre. Derudover kan vi udføre sådan en massespektrometri-undersøgelse på 21 minutter og automatiseret,” siger Nicolai J. Wewer Albrechtsen.
Den nye analyse er dermed hurtig nok til at indgå i rutineudredning samme dag, som blodprøven tages. Ifølge forskerne koster undersøgelsen omkring 200 kroner – en pris, der gør teknologien realistisk som standardanalyse på hospitaler.
Den kliniske anvendelighed er understøttet af et tæt samarbejde med klinikere fra Rigshospitalet, herunder hæmatolog Andreas Glenthøj, som har bidraget til den kliniske validering af metoden. Forskningen er offentliggjort i HemaSphere.
Når proteiner afslører sygdom, før genetiske svar er klar
Ifølge Nicolai J. Wewer Albrechtsen peger studiet dermed på en metode, der kan få betydning for undersøgelser af flere andre sygdomme hos børn – blandt andet i hjerte, hjerne og lever.
“Hvis sygdommen skyldes et protein, der ikke fungerer som det skal, giver det mere mening at måle proteinet direkte,” siger han.
Det er med andre ord en slags blodprøve 2.0, hvor sygdomme kendetegnet ved genetiske fejl, der skaber dysfunktionelle proteiner, kan opdages på få øjeblikke.
Teknologien er dermed et meget præcist mål for, om særligt børn har bestemte hæmoglobinsygdomme.
Omvendt kan man også sige, at hvis man kun undersøger generne, ser man på opskriften – ikke på det færdige protein, som faktisk skal udføre arbejdet i kroppen.
Det er dog ikke sikkert, at disse genetiske fejl rent faktisk betyder noget, fordi både generne og proteinerne ofte bliver klippet, foldet og ændret, inden proteinerne får deres endelige form.
Det kan sagtens være, at fejlene bliver skåret fra eller rettet inden da.
“Vi har i mange år haft et dogme om, at vi undersøger for medfødte sygdomme ved at kigge på DNA’et, men måske skal vi interessere os mere for proteinerne, der indeholder den biologiske funktion. Det handler om at smage på kagen og finde ud af, om den smager rigtigt, i stedet for at prøve at finde ud af det ved at læse bageopskriften,” siger Nicolai J. Wewer Albrechtsen.
Hvis tilgangen vinder indpas, kan den ændre måden, vi diagnosticerer medfødte sygdomme på – ved at smage først og læse opskriften bagefter.
