Diagnostykę molekularną można prosto zdefiniować jako technikę diagnostyczną służącą do określenia, wykrywania a następnie analizy krótkich fragmentów kwasów nukleinowych pochodzących z próbek pacjentów, w celu uzyskania pewnych informacji klinicznych. Ogólnie, wykorzystywana jest ona w przypadku rozwiązywania dwóch zasadniczych grup klinicznych: wykrywana patogenów oraz w testach genetycznych.

W pierwszym przypadku, zastosowanie odpowiednich narzędzi molekularnych umożliwia wyszukanie specyficznych sekwencji kwasu nukleinowego w próbce pacjenta. Kiedy dojdzie do wykrycia takiej cząsteczki, można przypuszczać iż dana osoba przeszła infekcję danym patogenem, co zawęża dalsze postępowanie terapeutyczne. Odnośnie testów genetycznych, możliwe jest stwierdzenie u  chorego zmian występujących na poziomie materiału genetycznego, odpowiedzialnych za pojawienie się specyficznego obrazu chorobowego.

Metody diagnostyki molekularnej mogą zostać zastosowane w sposób bezpośredni (w przypadku znajomości sekwencji genu jego prawidłowa forma stosowana jest jako sonda w celu wykrycia pojawiających się mutacji) oraz pośredni (jeżeli nie wiemy jaki gen odpowiedzialny jest za obraz chorobowy, analiza sprzężeń oraz analiza asocjacji usprawnia wyselekcjonowanie odpowiednich fragmentów materiału genetycznego).

Do narzędzi diagnostycznych stosowanych w przypadku znanych mutacji możemy zaliczyć:

• Metody służące wyznaczeniu dużych rearanżacji genowych m.in.: Southern blotting oraz PCR-Multiplex (delecje) czy ilościowe oznaczenie metodą PCR (duplikacje)
• Analiza polimorfizmu długości miejsc restrykcyjnych (ang. restriction fragment length polymorphism – RFLP), stosowana w przypadku mutacji punktowych usytuowanych w obrębie miejsca restrykcyjnego (krótkiej sekwencji rozpoznawanej przez specyficzne enzymy restrykcyjne). Może ona wykazać odmienny układ fragmentów kwasu nukleinowego po zastosowaniu określonego enzymu, wskazując na pojawienie się zmiany w zapisie sekwencji.
• Metoda tworzenia sond w oparciu o oligonukleotydy allelo-specyficzne (ang. allele specific oligonucleotides - ASO) oraz amplifikacja allelo-specyficzna (ang. allele-specific amplification – ASA) umożliwiają znalezienie zmian znajdujących się poza miejscem restrykcyjnym poprzez tworzenie odpowiednich sond oraz starterów odpowiadających allelowi zdrowemu i zmutowanemu.

W przypadku nieznanych mutacji stosuje się:

• Techniki przesiewowe, m.in. badanie heterodupleksów (PCR-HD) i analiza polimorfizmu konformacji fragmentów jednoniciowych (ang. single strain conformation polymorphism – SSCP) służą identyfikacji zmian zawartych we fragmentach DNA poddanych badaniu poprzez porównanie wielkości/ konformacji badanych cząsteczek kwasów nukleinowych
• Sekwencjonowanie, pozwalające na analizę sekwencji fragmentu materiału genetycznego. Porównanie zapisu poszczególnych nukleotydów umożliwia określenie zmian jakie zaszły w sekwencji DNA.
• Analiza sprzężeń, stosowana w przypadku braku znajomości genu odpowiedzialnego za rozwój choroby. Do celu metody należy znalezienie markera dziedziczonego wspólnie z fragmentem materiału genetycznego. Analiza materiału pobranego od rodziny umożliwia rozpoznanie reguły, z jaką marker genetyczny jest segregowany do komórek potomnych.
• Analiza asocjacji, powiązana z porównaniem rozkładu alleli dla różnych polimorfizmów pomiędzy grupą niespokrewnionych chorych a grupą kontrolną. Umożliwia wykrycie różnic w rozkładzie alleli w przypadku chorób warunkowanych wieloma genami.

Zastosowanie diagnostyki molekularnej do wykrywania podstaw molekularnych chorób jest coraz częstsze. Sama technologia rozwija się szybko. W tej kwestii wypowiada się Justyna Żelisko-Schmidt, ekspert firmy Diagenode: