Ģenētiskā likteņa prognozes tikko kļuva daudz precīzākas

Uz DNS balstīti poligēnie rādītāji kļūst labāki, lai prognozētu intelektu, izplatītu slimību riskus un daudz ko citu. Autors

• Antonio Regalado arhīva lapa

2018. gada 21. februāris

SELman dizains

Kad Amits Khera paskaidro, kā viņš prognozē slimības, jaunā kardiologa rokas pieskaras gaisam, sakārtojot iedomātas cilvēku kolonnas: 30 000 šeit pārcietuši sirdslēkmes, tur 100 000 veselu cilvēku.

Nekad nav bijuši pieejami dati par tik daudziem cilvēku gēniem kā šodien. Šī bagātīgā informācija ļauj pētniekiem uzminēt jebkuras personas iespēju saslimt ar tādām izplatītām slimībām kā diabēts, artrīts, aizsērētas artērijas un depresija.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2018. gada marta numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Ārsti jau pārbauda retas, nāvējošas mutācijas atsevišķos gēnos. Padomājiet par BRCA krūts vēža gēns. Vai viena burta mutācija, kas izraisa sirpjveida šūnu anēmiju. Taču šādas savstarpējas saiknes starp mutāciju un slimību — X gēnu — nav novērojamas vairumā izplatīto slimību. Tā vietā tiem ir sarežģīti cēloņi, kas līdz nesenam laikam ir palikuši nenotverami.

Lūk, izrāviens: jauns veids, kā no DNS uzminēt nopietnas slimības iespējamību. Vai ir kādi trūkumi? Jūs derēt. Šī tehnoloģija varētu radīt sabiedrību, kurā cilvēki dzimšanas brīdī iegūst ģenētiskās atzīmes.

Dienā, kad es viņu apmeklēju, Khera veidoja tā saukto poligēno punktu skaitu — poli, jo viņa aprēķinos ir iesaistīti tūkstošiem gēnu, nevis tikai viens. Šis konkrētais rādītājs paredzēja cilvēka iespēju attīstīt priekškambaru mirdzēšanu vai neregulāru sirdsdarbību. Tas ir izplatīts traucējums, taču to bieži diagnosticē tikai pēc tam, kad kāds ir steidzami nogādāts ātrās palīdzības nodaļā ar insultu.

Khera norādīja uz savu ekrānu. Tur kopā ar rezultātiem parādījās septiņu ciparu skaitļi, no kuriem katrs apzīmē anonīmu DNS donoru. Ārpus robežām risks bija četras reizes lielāks par vidējo.

Khera, kurš strādā sirds ārsta un gēnu mednieka Sekara Kathiresana laboratorijā Plašajā institūtā Kembridžā, Masačūsetsā, saka, ka jaunie rādītāji tagad var identificēt tikpat lielu slimības risku kā retās ģenētiskās nepilnības, kas līdz šim ir nodarbinājušas ārstus.

Kardiologs Amits Khera ir daļa no Broad Institute komandas, kas prognozē slimību no DNS. SIMONS SIMARDS

Es redzu, ka tas notiek, jo agrā vecumā jūs saņemsiet atskaites karti, saka Khera. Un tas teiks par šīm 10 slimībām, lūk, jūsu rezultāts. Jūs atrodaties 90. procentilē attiecībā uz sirds slimībām, 50. vietā attiecībā uz krūts vēzi un zemākajiem 10 procentiem attiecībā uz diabētu.

Šādas visaptverošas ziņojumu kartītes vēl netiek izsniegtas, taču zinātne to izveidei ir klāt. Iedziļinoties milzīgās datubāzēs, piemēram, Apvienotās Karalistes Biobank , kas apkopo DNS un glabā apmēram 500 000 britu medicīniskos ierakstus, ģenētiķi ielūkojas arvien vairāk cilvēku dzīvē un iegūst korelācijas starp viņu genomiem un viņu slimībām, personību un pat paradumiem. Jaunākajās gēnu medībās bezmiega cēloņu noteikšanai tika iesaistīti rekordlieli 1 310 010 cilvēki.

Milzīgais materiāla daudzums ļauj tādiem zinātniekiem kā Khera redzēt, kā sarežģīti ģenētisko variantu modeļi ir saistīti ar daudzām slimībām un iezīmēm. Šādi modeļi tika paslēpti agrākos, ierobežotākos pētījumos, taču tagad arvien mazāku signālu meklēšana arvien lielākos datos atmaksājas. Sniedziet Kheram visvienkāršāko sava genoma nolasījumu — tādu, kas izveidots ar 100 USD vērtu DNS nolasīšanas mikroshēmu, kas atbilst teātra biļetes izmēram, un viņš varēs saskaitīt jūsu ievainojamības un stiprās puses tāpat, kā to izdarītu virsgrāmatā.

Šādas prognozes, sākotnēji trāpīts vai garām, kļūst precīzākas. Viens pagājušajā gadā aprakstītais tests var uzminēt cilvēka augumu četru centimetru robežās, pamatojoties uz 20 000 atšķirīgiem DNS burtiem genomā. Prognožu tehnoloģijai uzlabojoties, ir sagaidāms, ka tirgu sasniegs testu plūdi. Kalifornijas ārsti veic pārbaudes iPhone lietotne kas, augšupielādējot savus ģenētiskos datus, paredz jūsu koronāro artēriju slimības risku. Komerciālā testā, ko septembrī uzsāka Myriad Genetics, ir novērtēta krūts vēža iespējamība jebkurai sievietei no Eiropas izcelsmes, ne tikai tām dažām, kuras ir mantojušas bojātas krūts vēža versijas. BRCA gēns. Sharon Briggs, Helix vecākā zinātniece, kas pārvalda DNS testu tiešsaistes veikalu, saka, ka lielākā daļa šo produktu izmantos riska rādītājus trīs gadu laikā.

Nav tā, ka rezultāti ir jauni, saka Brigss. Tas ir tas, ka viņi kļūst daudz labāki. Ir vairāk datu.

Sīkas ietekmes

Kad viņi pirms desmit gadiem uzsāka pirmos modernos gēnu meklējumus pēc Cilvēka genoma projekta pabeigšanas, medicīnas pētnieki joprojām cerēja, ka daži galvenie ģenētiskie vainīgie izskaidros tādas izplatītas slimības kā diabēts. Es ceru, ka [diabēta gadījumā] ir iesaistīti aptuveni 12 gēni un ka tie visi tiks atklāti nākamo divu gadu laikā, saka Frensiss Kolinss, tagad ASV Nacionālā veselības institūta vadītājs un viens no vadošajiem spēlētājiem cilvēka sekvencēšanas jomā. genoms, pārliecinoši deklarēts 2006. gadā.

Ja tā būtu izrādījusies patiesība, nelielais gēnu saraksts būtu devis zāļu dizaineriem skaidrus, taustāmus mērķus. Tas būtu viegli attaisnojis visu uzņēmumu, kas finansēts ar simtiem miljonu ASV nodokļu dolāru. Dažu slimību, piemēram, makulas deģenerācijas, gadījumā meklējumi atmaksājās. Tomēr lielākoties ģenētiķi ievilka tukšos tīklus. Līdz 2009. Collins un citi bija sākuši drūmi runāt par trūkstošo pārmantojamību.

Kur bija slimību izraisošie gēni? Visur, izrādās. Un 2014. gadā ģenētiskie pētījumi beidzot bija pietiekami lieli, lai to pierādītu. Tā kā gēnu meklēšanas pētījumos iesaistīto cilvēku skaits ar cukura diabētu pieauga no 661 uz 10 128 uz 81 412 12 gēnu vietā, kā mēs tagad zinām, 2. tipa diabētu ietekmē vismaz 400 atrašanās vietas mūsu DNS un, iespējams, daudzas citas vietas — katrai no tām ir tikai niecīga, grūti nosakāma ietekme.

Zinātniekiem, kuri meklē parasto slimību galveno cēloni, tā ir milzīga vilšanās. Ja diabēta, depresijas vai šizofrēnijas cēloņi tiek izkaisīti ap genomu kā tik daudz pūdercukura, tas nozīmē, ka mēs esam tālu no to izpratnes vai ārstēšanas. Neviens negribēja, lai tā būtu atbilde, saka Marks Deilijs, Broad Institute ģenētiķis. Bet tas ir tas, kas ir.

Lai gan mantojuma izkliedētais raksturs var padarīt slimību grūti uztveramu, tomēr tie paši dati padara to daudz vieglāk prognozējamu. Lai izveidotu savus modeļus, Khera un Kathiresan izmanto 6,6 miljonus pozīciju cilvēka genomā. Katra pozīcija ir viens DNS burts. Tas varētu būt A jums un G man. No lieliem ģenētiskiem pētījumiem Khera tagad var noskaidrot, cik liela ir sirdslēkmes iespējamība cilvēkam, kuram ir G šajā pozīcijā. Varbūt tas palielina izredzes par 0,1 procentu. Tā ir niecīga summa. Varbūt G citā pozīcijā samazina risku par 0,2 procentiem. Bet, ja jūs saskaitāt visas niecīgās ģenētiskās ietekmes, efekts var kļūt ievērojams.

Piemēram, kad viņi izstrādāja koronārās sirds slimības prognozi, Katiresana komanda atklāja, ka cilvēkiem, kuriem tā paredzēja vislielāko risku, proti, 2,5 procentiem, bija četras reizes lielāka iespēja saslimt ar artēriju aizsērēšanu. Tas ir aptuveni vienāds ar artēriju aizsērēšanas risku, ko izraisa ģimenes hiperholesterinēmija, stāvoklis, ko raksturo debesīs augsts holesterīna līmenis un ko izraisa viens kritisks gēns. Ja ārsti par to uztraucas (ko viņi dara), kāpēc gan nepievērst uzmanību augstākajiem genoma riska rādītājiem?

Tas ir tas, kas mani pārliecināja, saka Katiresana. Un arī to cilvēku skaits, kuru genoma prognozes rada sarkano brīdinājumu, būs daudz lielāks. Ģimenes holesterīna slimība skar tikai vienu no 250 cilvēkiem. Viņš uzskata, ka genoma rādītāji identificētu aptuveni astoņas reizes vairāk cilvēku, kuriem ir augsts sirds slimību risks.

Kathiresan saka, ka viņš vēl nav pārliecināts par to, kā jauno informāciju par risku iegūt cilvēku rokās. Viņš ir apsvēris iespēju palaist lietotni vai pārdot statistikas modeli diagnostikas uzņēmumam. Ikviens vēlas iegūt savu rezultātu. Ikviens jautā, kur ir produkts sirds slimībām, viņš saka. Es viņiem saku, mēs pie tā strādājam.

Sirds slimības dažos veidos ir labākais scenārijs riska rādītāju izmantošanai. Tas ir tāpēc, ka jūs varat mainīt savu reālās dzīves risku, piemēram, ievērojot diētu vai holesterīna līmeni pazeminošas statīnu tabletes. Turklāt varbūtības jau ir liela sirds medicīnas sastāvdaļa. Khera, kurš reizi nedēļā uzvelk baltu halātu, lai ārstētu pacientus Masačūsetsas vispārējā slimnīcā, izmanto cilvēka vecuma, svara, holesterīna līmeņa un tādu paradumu kombināciju kā smēķēšana, lai uzminētu sirdslēkmes iespējamību nākamo 10 gadu laikā. Tagad šiem modeļiem var pievienot ģenētiskos rādītājus, padarot tos precīzākus.

Ģenētiskie pētījumi kļūst arvien spēcīgāki, jo tajos tiek iesaistīti vairāk cilvēku. Šeit robots uz sliedēm meklē sasaldētu DNS paraugus, ko 500 000 britu brīvprātīgo ziedojuši Apvienotās Karalistes biobankas ietvaros. Apvienotās Karalistes Biobanka

Atšķirībā no vairuma riska faktoru DNS prognozēm ir spēcīga ietekme uz to, ka tās ir izmērāmas jebkurā dzīves laikā. Ja jūs sarindojat 18 gadus vecus jauniešus, nevienam no viņiem nav augsts holesterīna līmenis, nevienam no viņiem nav cukura diabēta. Tā ir nulle visās kolonnās, un jūs nevarat tās stratificēt pēc tam, kurš ir visvairāk apdraudēts, saka Khera. Bet ar 100 $ testu mēs varam iegūt vismaz tikpat labu noslāņošanos kā tad, ja kādam ir 50 gadi, un daudzām slimībām.

Bīstamas zināšanas

Zāļu kompānijas sākušas pamanīt. Pagājušajā gadā Kalifornijas Universitātes Sandjego smadzeņu pētnieks Anders Deils paziņoja par nodomu laist tirgū Alcheimera slimības riska kalkulatoru. Tas uzminēs, vai cilvēkam būs slimība, un, ja jā, tad kādā vecumā.

The apkalpošana netiks palaists līdz šovasar, taču Deils saka, ka zāļu uzņēmumi nekavējoties sazinājās. Tagad viņš palīdz trim no viņiem pārbaudīt cilvēku DNS Alcheimera slimību klīniskajos pētījumos (viņš atteicās tos nosaukt). Neskatoties uz miljardiem, kas iztērēti šādu zāļu izstrādei, katrs līdz šim izmēģinātais ir izgāzies. Problēma ir tā, ka tad, kad neviens nezina, kurš saslims, ir grūti zināt, vai profilaktiskās zāles iedarbojas. Ja uzņēmumi varētu testēt zāles tikai cilvēkiem ar augstu Alcheimera slimības risku, tas būtu daudz vienkāršāk. Iespējams, ka turpmāk zāles tiks apzīmētas ar apzīmējumu Ieteicams tiem, kam ir 90 un vairāk poligēnu rādītāji.

Deils sadarbojas ar komerciālajiem partneriem, lai tiešsaistē ievietotu Alcheimera prognozi un iekasētu tikai 99 USD no visiem, kas vēlas to izmantot. Vairāk nekā desmit miljoniem cilvēku jau ir DNS dati, jo viņi ir reģistrējušies vietnē 23andMe vai Ancestry.com, lai pētītu savus ciltskokus. Deils saka, ka viņi varēs augšupielādēt datus ar klikšķi un saņemt ziņojumu. Es viņam jautāju, kāpēc cilvēki vēlas laicīgi uzzināt par slimību, kas pašlaik nav ārstējama. Viņi, iespējams, vēlēsies izstrādāt plānus, viņš teica.

Uz DNS balstīti IQ testi, visticamāk, kļūs pieejami nākamajos gados. Kritiķi baidās, ka var rasties patiešām šausminoša sociālā politika.

Citi ārsti uzskata, ka riska rādītāji liks cilvēkiem vairāk domāt par savu labklājību. Man patīk ideja par poligēna riska rādītājiem, jo ​​nākotne ir veselība, nevis medicīna, saka Stīvens Takers, ārsts, kurš praktizē Singapūrā. Viņam patīk, ka viņa pacienti izmanto valkājamas ierīces un izsekotājus, un riska rādītājus var apvienot ar tiem. Piemēram, kāds, kam ir augsts priekškambaru mirdzēšanas risks, var valkāt viedo pulksteni ar iebūvētu sirds monitoru. Mani pacienti vēlas pārvaldīt nākotni, saka Takers. Ja varat to definēt precīzāk, pastāv lielāka iespēja, ka varat kaut ko darīt lietas labā.

Neskatoties uz to, jaunā genoma nākotnes skatīšanās vērtība tiek asi strīdīga. Tas ir tāpēc, ka rezultāti nav individuāla pārliecība; tās ir tikai aptuvenas varbūtības, kas iegūtas no lielām populācijām. Piemēram, no cilvēkiem, kuriem Khera priekškambaru fibrilācijas prognozētājs ir saņēmis augstus rezultātus, tikai nelielai daļai, 7 procentiem, slimība faktiski attīstīsies līdz 55 gadu vecumam.

Saistīts stāsts

Saistīts stāsts

Šī nenoteiktība ir svarīga, jo, ja cilvēkiem tiek piešķirti riska rādītāji, viņi pieņems lēmumus uz tiem. Pagājušā gada rudenī Myriad Genetics kļuva par pirmo lielo diagnostikas uzņēmumu, kas ASV tirgū ieviesa poligēna riska testu. To sauc par RiskScore, tas mēra 81 variantu, lai novērtētu sievietes iespējamību saslimt ar krūts vēzi. Sievietēm ar augstu rezultātu var tikt veikta papildu mammogramma; tie, kuriem ir zems risks, var tos izlaist. Neviens vēl nezina, vai šie lēmumi izraisīs mazāk vēža izraisītu nāves gadījumu. Lai to uzzinātu, būs nepieciešami dārgi ilgtermiņa pētījumi, ko Myriad, kas pārdod testu, vēl nav veicis.

Viens ārsts, kuram tas viss ir satraucošs, ir Patriks Salivans no Ziemeļkarolīnas Universitātes Čepelhilā, kur viņš vada Psihiatriskās genomikas konsorciju. Grupas rīcībā ir DNS dati no vairāk nekā 900 000 cilvēku ar apstiprinātām garīgām slimībām, tostarp vairāk nekā 60 000 ar šizofrēniju. Ir zināms, ka šo slimību ļoti ietekmē gēni. Ja vienam identiskam dvīnim, piemēram, attīstās šizofrēnija, pastāv 50 procentu iespēja, ka arī otrs saslims ar šizofrēniju.

Taču Salivans saka, ka būtu neapdomīgi pateikt šķietami veseliem cilvēkiem, vai viņu DNS rādītājs attiecībā uz šizofrēniju ir augsts vai zems. Padomājiet tikai par šiem dvīņiem, viņš saka: viņiem ir vienāda DNS un vienāds rādītājs, tomēr ir pat liela iespējamība, ka šizofrēnijas prognoze būtu nepareiza. Sniegt kādam tik kļūdainu prognozi ir šausmīga ideja, saka Salivans. Tas, ko jūs vēlaties, ir atšķirt, kam tas ir un kam nav, un mēs vēl neesam tur.

DNS IQ tests

Papildus slimību prognozēšanai ģenētiķi var izveidot modeļus, lai prognozētu jebkuru cilvēka iezīmi, ko var izmērīt, tostarp uzvedību. Vai šai personai ir lemta noziedzīga un recidīva dzīve? Vai tas būs neirotisks, nomākts vai gudrāks par vidējo?

Vērtēšanas tehnoloģija, pēc zinātnieku domām, drīz radīs neērtu gaismu šādiem jautājumiem. Janvārī divi vadošie psihologi apgalvoja, ka drīzumā būs pieejami tieši patērētāja DNS IQ testi, kas prognozēs bērnu spēju mācīties, spriest un risināt problēmas. Viņi uzskata, ka vecāki pārbaudīs mazuļus un izmantos rezultātus, lai izveidotu skolas plānus.

Dažiem izklausās neparasti slikta ideja, izmantojot miglainus ģenētiskos horoskopus, lai izlemtu, kurš mācīsies koledžā un kurš nonāks tirdzniecības skolā. Virdžīnijas universitātes ievērojamais psihologs Ēriks Turkheimers savā emuārā Gloomy Prospect norāda, ka pastāv briesmas, ka rādītāji tiks pārtulkoti, lai ieteiktu kādu patiesi šausmīgu sociālo politiku. Tas, viņaprāt, būtu sliktākais iespējamais bioloģiski deterministiskas diskriminācijas veids. Turkheimeram uzskata, ka poligēnie rādītāji ir mazāki, nekā šķiet, un ir tikpat godīgi, kā prognozēt savu IQ no brālēna, kuru neesat saticis.

Šādi viedokļi neaptur straujo ģenētiskās izpētes tempu. Līdz pagājušajam gadam neviens gēna variants nekad nebija tieši saistīts ar IQ testa rezultātiem. Kopš tā laika pētījumi, kuros iesaistīti vairāk nekā 300 000 cilvēku DNS, ir saistījuši 206 variantus ar intelektu. Tas nozīmē, ka ģenētiskie rādītāji tagad var veidot 10 procentus no cilvēka veiktspējas IQ testā. Dažu gadu laikā tas varētu sasniegt 25 procentus, jo uzkrājas vairāk datu. Viens ASV uzņēmums Genomic Prediction pat saka, ka vēlas pārbaudīt IVF embrijus, lai noteiktu intelektu, lai vecāki varētu izmest tos, kuriem, domājams, ir garīgi nepiemērots.

Distopija, apšaubāma medicīna vai izrāviens profilaksē? Genomiskā prognoze var būt visas trīs. Skaidrs ir tas, ka, tā kā prognozētāju izveidei nepieciešamie dati kļūs brīvi pieejami tiešsaistē, 2018. gads būs DNS zīlēšanas gads.

paslēpties