Quando se fala em investigação genômica, existe uma gama de testes que analisam o DNA para identificar possíveis alterações. Entre os principais exames genéticos utilizados na prática clínica, está o microarray (ou microarranjo), cuja tecnologia de alta resolução permite investigar milhares de regiões do genoma humano simultaneamente.
Com a colaboração da Dra. Ilária Cristina Sgardioli, biomédica do setor de Genômica do Sabin, este artigo pretende abordar a metodologia de análise cromossômica por microarray, destacando sua funcionalidade e a importância de sua aplicação nas pesquisas de rastreio. Acompanhe!
O que é o microarray e qual a metodologia utilizada?
Técnica altamente avançada na área de genômica, o exame de microarray baseia-se na detecção de Variações de Número de Cópias (do inglês, Copy Number Variations – CNVs) presentes no genoma humano.
Essas variações podem desencadear condições genéticas e ocorrem por diversos fatores, como erros durante os processos de recombinação, replicação ou reparo do DNA, e se caracterizam por duplicações (ganhos) ou deleções (perdas) de conteúdo genômico. Além disso, podem causar manifestações clínicas relevantes, principalmente quando envolvem regiões críticas, um ou mais genes e grandes segmentos cromossômicos.
Dessa maneira, as CNVs representam desde variantes polimórficas benignas, até condições clínicas mendelianas ou esporádicas. Elas também podem estar associadas a doenças complexas, em razão de mecanismos moleculares como dosagem gênica, ruptura de genes, fusão gênica ou efeito posicional.
A caracterização clínica detalhada do paciente é de extrema importância, sendo fundamental para fins de correlação genótipo-fenótipo. Entretanto, algumas CNVs permanecem sendo classificadas como variantes de significado incerto (do inglês Variants of Unknown Significance – VUS), ou seja, as informações disponíveis na literatura e nos bancos de dados utilizados até o momento da análise não possibilitam classificá-las como benignas ou patogênicas.
Como o exame é realizado e para quem é indicado?
O exame de microarray é realizado a partir do DNA de sangue total coletado com tubo de EDTA ou heparina sódica. Assim, são realizadas a extração e o processamento do DNA para obtenção dos dados genômicos, que serão posteriormente analisados e interpretados. Para a coleta, não é necessário jejum, bem como procedimento especial para a realização do exame.
O teste destina-se à investigação de pacientes com suspeita clínica de síndromes de microdeleções e/ou microduplicações. É, ainda, recomendado para diversos quadros sindrômicos a esclarecer, como anomalias congênitas múltiplas, deficiência intelectual, atraso de desenvolvimento neuropsicomotor, baixa estatura, transtorno do espectro autista (TEA) e dificuldades de aprendizado.
Quais as vantagens oferecidas pelo microarray?
Realizado com arrays de alta densidade, o exame é desenvolvido com cerca de 750 mil marcadores, para garantir cobertura estratégica em regiões clinicamente relevantes do genoma humano, como em genes sensíveis à dosagem, ou ainda regiões bem estabelecidas com síndromes de microdeleções e microduplicações já descritas.
Assim, o exame possibilita a identificação, em alta resolução, de CNVs, mosaicismo — a depender da porcentagem e região envolvida — e regiões de ausência de heterozigose.
Quais as limitações apresentadas pelo exame?
Embora seja considerado um teste de primeira linha em diversos protocolos de investigação, é importante ressaltar que a técnica de microarray apresenta algumas limitações, não sendo capaz de fazer a detecção nas seguintes situações:
- CNVs menores que a resolução da plataforma utilizada;
- Mosaicismo de tecido e/ou de baixa frequência;
- Rearranjos cromossômicos equilibrados e/ou envolvendo regiões de heterocromatina e/ou braço curto de cromossomos acrocêntricos;
- Mutações de ponto, pequenas inserções e deleções (Indels), rearranjos gênicos complexos ou mutações por expansão de repetições trinucleotídicas;
- Eventos epigenéticos;
- Localização, orientação ou quando há alteração da matriz de leitura por efeito posicional de duplicações;
- Alterações em regiões pseudoautossômicas não permitem determinar se elas estão presentes nos cromossomos X ou Y;
- Eventos relacionados à inativação dos alelos dos cromossomos X não são avaliados, não possibilitando determinar sua proporção ou a penetrância em variantes encontradas nesses cromossomos;
- Informações de regiões de homozigose não permitem um diagnóstico conclusivo, entretanto, podem sugerir a ocorrência de eventos de dissomia uniparental ou sugerir condições autossômicas recessivas;
- Em caso de transfusão de granulócitos ocorrida em intervalo inferior a duas semanas antes da coleta da amostra ou transplante de medula óssea/células hematopoiéticas a qualquer tempo, o resultado poderá não ser representativo da constituição genética do paciente.
Como é realizado o diagnóstico?
Como se trata de uma importante ferramenta diagnóstica, a interpretação adequada dos dados obtidos é fundamental para o exame de microarray. A análise criteriosa dos dados é realizada de acordo com as recomendações do American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) e da Sociedade Brasileira de Genética Médica e Genômica (SBGM).
As variantes encontradas são comparadas em bancos de dados da população geral (DGV) e em bancos de dados de indivíduos afetados (DECIPHER, ClinGen, OMIM e GeneReviews), bem como em revisões da literatura médico-científica. As CNVs são classificadas de acordo com os conhecimentos científicos até o momento da emissão do laudo, e estão sujeitas a atualizações à medida que novas informações científicas são disponibilizadas.
Os resultados são descritos em consonância com o sistema de nomenclatura padrão ISCN (International System Human Cytogenetic Nomenclature). Cabe destacar que o resultado sem alterações não descarta a possibilidade de ainda haver alguma causa genética para o quadro clínico do indivíduo, além de não descartar pequenas deleções ou duplicações que possam estar localizadas na região de intervalo entre marcadores, ou em regiões que não possuem cobertura de marcadores (regiões de heterocromatina constitutiva e braço curto de cromossomos acrocêntricos).
Atualmente, o exame de microarray configura uma das principais técnicas de investigação do DNA, por se tratar de um método de rastreamento de todo o genoma humano. A tecnologia empregada difere de outros exames utilizados para detecção de CNVs em aspectos como qualidade, sensibilidade, precisão e resultados mais conclusivos, que contribuem com o diagnóstico mais efetivo para suspeitas de síndromes de microdeleções e microduplicações.
O Sabin já utiliza a tecnologia de microarray para análise cromossômica. A relação completa de exames pode ser conferida aqui. E que tal complementar seus conhecimentos assistindo a uma aula exclusiva do curso de medicina diagnóstica realizado pelo Sabin? Indicamos a aula “Exames de citogenética – cariótipo, array e MLPA. Como usá-los na prática médica”. Aproveite para se atualizar ainda mais!
Referências:
Grupo de Trabalho da Sociedade Brasileira de Genética Médica e Genômica (SBGM) sobre exames genéticos – 2018/2020. Parecer técnico da Sociedade Brasileira de Genética Médica e Genômica sobre testes genéticos – Volume 1 – Recomendações sobre qualidade técnica e laudo dos principais exames em genética médica. Diretoria da SBGM gestão 2018/2021.
Hehir-Kwa JY, Pfundt R, Veltman JA, de Leeuw N. Pathogenic or not? Assessing the clinical relevance of copy number variants. Clin Genet. 2013 Nov;84(5):415-21.
Kearney HM, Thorland EC, Brown KK, Quintero-Rivera F, South ST; Working Group of the American College of Medical Genetics Laboratory Quality Assurance Committee. American College of Medical Genetics standards and guidelines for interpretation and reporting of postnatal constitutional copy number variants. Genet Med. 2011;13(7):680-5.
South ST, Lee C, Lamb AN, Higgins AW, Kearney HM, Working Group for the American College of Medical Genetics and Genomics Laboratory Quality Assurance Committee. ACMG standards and guidelines for constitutional cytogenomic microarray analysis, including postnatal and prenatal applications: revision 2013. Genet Med. 2013; 15(11):901-9.
Riggs ER, Andersen EF, Cherry AM, Kantarci S, Kearney H, Patel A, Raca G, Ritter DI, South ST, Thorland EC, Pineda-Alvarez D, Aradhya S, Martin CL. Technical standards for the interpretation and reporting of constitutional copy-number variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) and the Clinical Genome Resource (ClinGen). Genet Med. 2020 Feb;22(2):245-257.
Vermeesch JR, Fiegler H, de Leeuw N, Szuhai K, Schoumans J, Ciccone R, Speleman F, Rauch A, Clayton-Smith J, Van Ravenswaaij C, Sanlaville D, Patsalis PC, Firth H, Devriendt K, Zuffardi O. Guidelines for molecular karyotyping in constitutional genetic diagnosis. Eur J Hum Genet. 2007 Nov;15(11):1105-14 4).
