Genomikas pioniera Kreiga Ventera jaunākajā produkcijā

Uzņēmums Human Longevity Inc. (HLI) Lajolla, Kalifornijā, vairāk nekā divi desmiti iekārtu strādā visu diennakti, ik pēc 15 minūtēm veicot viena cilvēka genoma sekvencēšanu, maksājot mazāk nekā 2000 USD par vienu genomu. Visa darbība ērti iederas trīs istabās. Vēl 2000. gadā, kad tā dibinātājs J. Kreigs Venters pirmo reizi sekvencēja cilvēka genomu (savu), tas izmaksāja 100 miljonus ASV dolāru, un ēkas izmēra datora izveide prasīja 50 miljonus ASV dolāru deviņus mēnešus.

Ventera mērķis ir sekvencēt vismaz vienu miljonu genomu, kas, šķiet, aizņems lielāko desmitgades daļu, un izmantot no tiem iegūtos datus, kā arī informāciju par dažu DNS donoru veselības vēsturi un citu medicīnisko pētījumu rezultātiem. testi — lai atrastu labākus veidus, kā ārstēt un novērst dažādus traucējumus, kas bieži sastopami gados vecākiem cilvēkiem, sākot no vēža līdz sirds slimībām.

69 gadus vecais Venters ir piesaistījis 300 miljonus ASV dolāru no investoriem, tostarp GE Ventures, biotehnoloģiju uzņēmuma Celgene un Illumina, kas piegādā sekvencēšanas iekārtas. Un HLI sadarbojas ar Lielbritānijas farmācijas gigantu AstraZeneca un Dienvidsanfrancisko Roche meitasuzņēmumu Genentech, kas abi nodrošina pacientu paraugus sekvencēšanai.

Rebekas Klārkas ilustrācija

Sēdēdams aiz rakstāmgalda savā birojā divus stāvus virs sekvencēšanas laboratorijas, sarkanais pūdelis Darvins mierīgi guļ pie kājām, Venters savā datorā ir izvilcis attēlus, kas parāda, kā vienā agrīnā eksperimentā HLI zinātnieki spēja sekvencēt 1000 cilvēku genomus un pēc tam. rekonstruēt viņu sejas, tikai pamatojoties uz ģenētiskajiem datiem. Mēs varam paredzēt jūsu seju, augumu, ķermeņa masas indeksu, acu krāsu, matu krāsu un tekstūru, viņš saka, brīnoties par to, cik cieši viena no rekonstruētajām sejām atbilst faktiskā pētījuma dalībnieka fotoattēlam.

Bet Venters saka, ka spēja izveidot seju no genomiem tikai liecina par ģenētikas pilno spēku. Neatkarīgi no tā, vai tā ir jūsu sejas forma vai [saslimta] aorta, vai muguras smadzeņu sašaurināšanās, mēs vēlamies to izmērīt, lai mēs varētu paredzēt šos apstākļus nākotnē, izmantojot ģenētisko kodu, viņš saka.

Genomikas izpratne joprojām ir sākumstadijā, ierobežojot spēju izveidot ciešas saiknes starp gēniem un slimībām. Pat labi raksturoti gēni ne vienmēr ved pētniekus uz sasniegumiem medicīnā. Piemēram, Venters atklāja, ka viņam ir labvēlīgs gēna variants, ko sauc CETP (holesterilestera pārneses proteīns), kas iepriekš bija saistīts ar dabiski veselīgu holesterīna līmeni un līdz ar to arī mazāku sirdslēkmes un insultu risku. 2000. gadu sākumā vairāki farmācijas uzņēmumi mēģināja izstrādāt zāles, lai pazeminātu sliktā holesterīna līmeni, mērķējot uz kaitīgo gēna variantu, kas izraisa augstu neveselīgā holesterīna līmeni. Viņiem visiem neizdevās.

Tas pierāda, ka vienkāršas korelācijas ne vienmēr darbojas. Viņš saka, ka visa joma mācās, ka tas ir sarežģīti.

300 miljoni dolāru

Riska kapitāls, kas ieguldīts uzņēmumā Venteru2019s Human Longevity Inc.

Venters aptver sarežģītību, apgalvojot, ka genoma informācijas apvienošana ar citiem veselības datiem atbloķēs šīs saites. Saskaņā ar vienošanos ar AstraZeneca zāļu kompānija dalīsies ar 500 000 anonīmiem DNS paraugiem no pacientiem, kuri piedalās klīniskajos pētījumos ar HLI, kas sekvencēs un analizēs pacientu DNS. Tehnoloģija ļauj mums nolasīt katru genoma burtu, bet spēja noteikt secību atšķirības starp simtiem tūkstošu pacientu būtiski ietekmēs gan slimību, gan zāļu atbildes reakciju, saka Rūta Mārča, kas vada farmācijas uzņēmuma iniciatīvu par personalizētu. medicīna un biomarķieri. HLI ir tehnoloģija, lai pamanītu datu modeļus un balstītos uz tiem, nevis tikai aplūkotu nejaušus gēnus.

Lai saprastu katra no aptuveni 20 000 cilvēka genoma gēnu nozīmi veselībai, zinātniekiem ir jāsalīdzina ģenētiskie dati ar citu informāciju par tiem pašiem cilvēkiem: dati, kas atklāj, kā viņu gēnus ietekmē vides faktori un uzvedība, ieraksti, kas parāda, kā viņi gēnu. ir reaģējuši uz zālēm, MRI attēliem un citiem medicīnisko pārbaužu rezultātiem un citiem. Tikai atklājot modeļus starp šiem datu punktiem, Venter uzskata, ka HLI iegūs ieskatu, ko ārsti var izmantot, lai praktizētu precīzo medicīnu, pielāgojot ārstēšanas izvēli katra pacienta precīzam ģenētiskajam sastāvam.

Ģenētisko datu petabaitu korelācija ar īpašiem veselības stāvokļiem un pēc tam modeļu skenēšana starp miljoniem indivīdu, kuru genomus vāc HLI, ir milzīgs skaitļošanas izaicinājums. Tāpēc Venters nolīga Francu Ohu, Google bijušo mašīntulkošanas vadītāju, kurš ir vislabāk pazīstams kā Google tulkotāja izstrādes vadītājs. Tā ir programmatūra, kas tulko jebkuru vietni pasaulē angļu valodā tik ātri, cik to spēj jebkurš daudzvalodīgs cilvēks.

Učs saka, ka izaicinājums ir saistīt veselības stāvokli ar 6,4 miljardiem burtu, kas veido ģenētisko kodu. Šo kodu var uzskatīt par vienu valodu, MRI attēlus par citu valodu un tā tālāk.

Piemēram, cilvēkiem ar Alcheimera slimību hipokamps bieži saraujas gadus pirms simptomu parādīšanās. Izmantojot mašīnmācību, lai salīdzinātu pilnus genomus ar smadzeņu attēliem, varētu atklāt ģenētiskas variācijas, kas saistītas ar Alcheimera slimības risku. Tas varētu radīt mērķus jaunām zālēm vai agrīnas noteikšanas ierīcēm. Vai arī, saka Očs, tas varētu atklāt, kāpēc daži cilvēki ar zināmiem ģenētiskiem riska faktoriem neslimo. Viņš saka, ka var būt arī citas aizsargājošas ģenētiskas izmaiņas.

Neatkarīgi no tā, vai tā ir jūsu sejas forma... vai muguras smadzeņu sašaurināšanās, mēs vēlamies to izmērīt, lai varētu paredzēt šos apstākļus.

Viens no HLI galvenajiem mērķiem ir izveidot pretvēža vakcīnas, kas ir pielāgotas pacienta ģenētiskajai uzbūvei un konkrētajam vēža veidam. Ideja būtu vispirms ārstēt pacientus, sakārtot viņu audzējus, kā arī visus viņu genomus un pēc tam dot viņiem vakcīnu, kas novērstu viņu slimības atkārtošanos, saka Kens Blūms, HLI prezidents un onkoloģijas iniciatīvas vadītājs. Tas stimulētu imūnsistēmu un sagatavotu to citam vēža uzbrukumam, tāpēc tas neatkārtosies, skaidro Blūms.

Venters paredz dienu, kad mēs visi varēsim sekvencēt mūsu genomus un izmantot tos veselības aprūpes uzlabošanai. 2015. gada oktobrī viņš laida klajā šī modeļa prototipu ar nosaukumu Health Nucleus. Pacienti pavada dienu uzņēmuma La Jolla galvenajā mītnē, veicot genoma sekvencēšanu un medicīniskās pārbaudes. Health Nucleus klienti, kuri par pakalpojumu maksā 25 000 USD, sāk savu dienu privātā apartamentā, kas ir izrotāts ar ādas krēsliem, 90 minūtes apspriežot savas ģimenes vēsturi ar personāla ārstu un paņemot asins paraugus. Pēc tam viņiem tiek veikta virkne augsto tehnoloģiju attēlveidošanas testu, kas parasti netiek nozīmēti veseliem cilvēkiem, piemēram, visa ķermeņa MRI skenēšana un 4-D ehokardiogrāfija, kas uzņem attēlus ar laika zīmogu, kas atspoguļo visu sirds formu. laika gaitā. Viņi dodas mājās ar Band-Aid izmēra ierīci uz krūtīm, kas mēra viņu sirds ritmu divas nedēļas. Visi klienti iegūst piekļuvi mobilajai lietotnei, kurā viņi var noklikšķināt uz sevis 3D iemiesojuma, lai uzzinātu, kuri no viņu gēniem korelē ar iespējamiem veselības stāvokļiem, kas var ietekmēt viņu sirdi, smadzenes un citus svarīgus orgānus. Līdz šim pierakstījušies aptuveni 220 pacienti.

Šī pieeja ir radījusi virkni ētisku un sabiedrisku problēmu, saka Arturs Kaplāns, Ņujorkas Universitātes Langonas medicīnas centra bioētikas profesors, kurš Venteru pazīst daudzus gadus un savulaik strādājis par padomdevēju vienā no viņa pasākumiem. Kurš maksās par visām šīm pārbaudēm un personalizētajām zālēm? Vai tas vispār ir naudas vērts? Kaplāns norāda, ka ikvienam, kurš šodien vēlas genoma sekvencēšanu, ir jāmaksā no savas kabatas, jo apdrošināšanas kompānijas reti atlīdzina pacientiem par ģenētisko testēšanu vai konsultācijām. Tātad vismaz šobrīd pastāv ekonomiskās atšķirības attiecībā uz piekļuvi šiem īpaši pielāgotajiem veselības režīmiem. Tikai bagātie šobrīd var maksāt par genoma sekvencēšanu, saka Kaplāns.

Pagaidām tas varētu būt patiesi, taču Venters ir nolīgis aktuārus, lai palīdzētu pierādīt HLI personalizētās pieejas ekonomiku, cerot piesaistīt apdrošināšanas kompānijas. Pat ja tas maksā 25 000 USD vienam pacientam, viņš saka, ka tas pārsniedz simtiem tūkstošu dolāru tērēšanu ķīmijterapijai un citām ārstēšanas metodēm, kas galu galā neglābs dzīvības. Tātad 25 000 USD pret simtiem tūkstošu dolāru, 40 gadi, lai dzīvotu, un divi gadi, lai dzīvotu, viņš saka. Cik no šiem gadījumiem jums jāsaka, ka ir ekonomiskāk novērst slimību, nevis tikai to ārstēt?

paslēpties