Mitohondriji so celični organeli, vključeni v pomembne celične procese evkariontske celice. Njihova značilnost je lastni manjši genom (mtDNA), ostanek prvobitne aerobne prokariontske celice, ki je bil v procesu vključitve te celice v endosimbiotski odnos z evkariontsko celico, pred okoli 1,5 milijarde let, izrazito zreduciran. Večina genov za mitohondrijske proteine se tako nahaja v celičnem jedru. Širok nabor celičnih procesov, ki jih regulirajo mitohondriji, pa se odraža tudi v velikem številu raznovrstnih bolezni, ki so povezane z motnjo delovanja tega celičnega organela. V sklopu tega strokovnega članka se bomo na kratko dotaknili kliničnih fenotipov, ki so povezani z motnjo delovanja mitohondrijev, ter laboratorijskih diagnostičnih metod in postopkov, ki so trenutno aktualni za diagnostiko mitohondrijskih bolezni.

Genetska variabilnost v farmakogenih, to je genih, ki vplivajo na absorpcijo, porazdelitev, presnovo, učinkovanje in izločanje zdravil, lahko pomembno vpliva na posameznikov odziv na zdravilo ter posledično na učinkovitost zdravljenja in pojav neželenih učinkov zdravila. Kljub vedno večjemu številu na dokazih temelječih farmakogenetskih priporočil se farmakogenetsko testiranje le počasi uvaja v klinično prakso. Eden izmed razlogov so omejitve pri določanju farmakogenetskih različic. V klinični praksi se za njihovo določanje najpogosteje izvaja tarčno farmakogenetsko testiranje, osredotočeno le na določeno število genetskih različic in na le nekatere, najpogosteje preverjene farmakogene. V zadnjih letih se raziskave usmerjajo v preučevanje podatkov, pridobljenih s sekvenciranjem celotnega eksoma ali genoma, ki omogočajo testiranje več različic hkrati v relativno kratkem času in opredelitev kompleksnih farmakofenotipov. Kompleksni farmakofenotip lahko opredeljuje prisotnost več farmakogenetskih različic in/ali redkih različic, ki vplivajo na presnovo zdravil ali odgovor na zdravljenje. Metode, ki temeljijo na sekvenciranju, omogočajo identifikacijo redkih različic, pa tudi večjih strukturnih različic. Namen prispevka je predstaviti prednosti in pomanjkljivosti tarčnih metod genotipizacije, metod sekvenciranja celotnega eksoma in genoma ter poudariti pomen razvoja ustreznih bioinformatskih orodij za učinkovito farmakogenetsko analizo, ki bi pospešila prenos znanstvenih izsledkov v klinično prakso.

Sekvenciranje naslednje generacije (NGS) je v zadnjem desetletju postalo osrednja metoda v klinični diagnostiki prirojenih bolezni. Njegova visoka zmogljivost omogoča iskanje vzročnih patogenih sprememb skozi celoten genom, pri čemer pa sam postopek zaradi velike količine generiranih podatkov zahteva uporabo posebnih bioinformatskih orodij. Eden ključnih korakov v analizi je pravilna poravnava pridobljenih zaporedij na zaporedje referenčnega genoma, čemur sledi določitev prisotnih genetskih sprememb. Ozko grlo v analiznem postopku trenutno predstavlja anotacija sprememb, kjer je za odkrite spremembe v genomu treba določiti, če so patogene ali benigne, ter če lahko njihova prisotnost v genomu pojasni klinično sliko preiskovanca. Svojevrstno etično dilemo predstavlja tudi način ravnanja ob odkritju sprememb, ki so sicer patogene, vendar niso neposredno povezane s klinično sliko. V tem preglednem članku je opisan potek uporabe NGS v klinični diagnostiki prirojenih bolezni, ki je dodatno predstavljen na primeru bolnika s prirojeno katarakto.

Mitohondrijske bolezni so skupina heterogenih bolezni, večinoma povezanih s pomanjkanjem celične energije zaradi slabše mitohondrijske funkcije. So posledica genetskih sprememb na mitohondrijski DNA ali mitohondrijskih genov na jedrni DNA. Patološke genetske spremembe na mitohondrijski DNA so običajno enonukleotidne, manjše insercije in delecije ali večje strukturne preureditve mitohondrijske DNA. Diagnostika mitohondrijskih bolezni je zaradi klinične in genetske heterogenosti ter omejenih povezav med genotipom in fenotipom pogosto težavna. Tehnologija sekvenciranja naslednje generacije je izboljšala diagnostiko mitohondrijskih bolezni, zlasti tistih, ki so povezane z okvarami genov na jedrni DNA. S prihodom tehnologije sekvenciranja dolgih odčitkov se je izboljšala natančnost identifikacije strukturnih sprememb. V okviru mitohondrijskih bolezni lahko s tehnologijo sekvenciranja dolgih odčitkov izboljšamo analizo heteroplazmatskih delecij, identifikacijo velikih kompleksnih preureditev in natančnejšo lokalizacijo jedrno-mitohondrijskih zaporedij v jedrnem genomu. Tehnologija sekvenciranja naslednje generacije trenutno predstavlja standard pri molekularni diagnostiki mitohondrijskih bolezni, kljub temu pa bi lahko z izboljšanjem natančnosti tehnologije sekvenciranja dolgih odčitkov in razvojem novih bioinformatskih orodij tehnologijo učinkoviteje uporabljali v diagnostične namene.