211service.com
Ģimene uzzina savu genomu noslēpumus
2009. gada novembrī Rietumu ģimene uzsāka neparastu ģimenes projektu. Vecākiem Džonam un Džūdijai, kā arī pusaudžiem Annai un Polam tika sekvenēti genomi, un viņi piesaistīja Stenfordas universitātes zinātnieku komandu, lai interpretētu apvienoto 24 miljardu DNS burtu nozīmi šajos genomos.
Secības komanda: Džons Vests, priekšā, veica savas ģimenes genoma sekvencēšanu. Stenfordas pētnieku komanda, tostarp Euan Ashley, vidū un Rick Dewey, palīdzēja to interpretēt.
Rezultāti, kas šodien publicēti žurnālā PLoS ģenētika , ir pirmais mēģinājums analizēt veselīgas ģimenes genomu, varoņdarbs, kas sniedz ģimenes locekļiem norādes par viņu turpmāko slimību risku, norāda uz dzīvesveida izmaiņām, kas var palīdzēt mazināt šos riskus, un izceļ zāles, kas, visticamāk, palīdzēs vai kaitēt viņiem. Viena no galvenajām ģimenes sekvencēšanas priekšrocībām ir tā, ka tā ģenerē daudz precīzākus datus, ļaujot zinātniekiem filtrēt sekvencēšanas kļūdas. Plašāk runājot, projekts dod mājienus uz personīgās genomikas nākotni, aptverot gan profilaktiskās medicīnas potenciālu, gan izaicinājumus, interpretējot genoma nozīmi cilvēkiem, kuri lielākoties ir veseli.
Liela daļa no projekta tika izstrādāti racionalizēti rīki cilvēka genoma plašās sarežģītības interpretēšanai. Šādi rīki kļūst arvien nozīmīgāki, jo samazinās sekvencēšanas izmaksas — no aptuveni miljona dolāru par genomu 2007. gadā līdz 4000–10 000 ASV dolāru tagad, un pieaugot analīzei pieejamo sekvencēto genomu skaitam. (Džons Vests, bijušais Solexa vadītājs, 2007. gadā Illumina iegādājās sekvencēšanas starta uzņēmums, 2009. gadā maksāja Illumina 40 000 USD par vienu genomu.)
Dati iznāk biezi un ātri, un mums kā zinātnieku un klīnicistu kopienai ir jādomā, ko mēs ar tiem darīsim, saka. Eians Ešlijs , kardiologs un Stenfordas komandas vadītājs. Pēc tam, kad pagājušajā gadā palīdzēja kolēģim Stīvenam Kvekam interpretēt viņa genomu — projektā, kurā tika sintezēti gadu desmitiem vērti izkliedēti pētījumi par cilvēka genomu un noskaidrots, kā tos piemērot dzīvam, elpojošam cilvēkam, Ešlijas komanda sāka saņemt zvanus gan no privātpersonām, gan pētniekiem. un lūdz palīdzību genomu interpretācijā.
Patiešām, genoma sekvencēšana ir kaut kādā lūzuma punktā. Sekvencēšanas izmaksas tagad ir līdzvērtīgas diagnostikas testiem, kas analizē tikai dažus gēnus, kas nozīmē, ka tiem, kuriem ir aizdomas par iedzimtiem traucējumiem, tagad ir ekonomiski lietderīgi sekvenēt visu genomu, nevis tikai aizdomīgus gēnus. Pat ja šīs ļoti paredzamās un praktiski īstenojamās [variācijas] kopumā tiek uzskatītas par retām, ikviens ir pakļauts riskam, un viņiem vajadzētu būt tikpat gataviem tērēt šim mērķim, tāpat kā ugunsgrēka apdrošināšanai un citiem maz ticamiem gadījumiem, saka Džordžs Čērčs, Hārvardas ģenētiķis, kurš piedalījās abos gadījumos. Rietumu un Quake projektiem. Baznīcas grupa ir veikusi līdzīgu 64 genomu analīzi personīgā genoma projekta ietvaros, kas ir bezpeļņas centieni sekvencēt un interpretēt tūkstošiem genomu.
Ešlija, Vests un divi citi līdzstrādnieki kopš tā laika ir nodibinājuši jaunuzņēmumu ar nosaukumu Personīgi lai komercializētu viņu izstrādātos rīkus. Uzņēmuma sākotnējā uzmanība tiks pievērsta pētnieku genoma sekvenču analīzei, bet galu galā tā mērķis ir pāriet uz klīnisko sfēru. Kas notiks, kad būs tūkstošiem tādu ģimeņu kā mēs? saka Vests. Mēs vienojāmies, ka būtu lietderīgi to izveidot kā uzņēmumu.
Ģimenes genoms: Rietumu ģimene, kas šeit parādīta atvaļinājumā Aļaskā, ir pirmā veselīgā ģimene, kuras visu locekļu genomi ir sekvencēti un interpretēti medicīniskiem nolūkiem.
Vests pirmo reizi izjuta genoma medicīnas spēku 2003. gadā pēc plaušu embolijas, asins recekļa, kas migrēja uz viņa plaušām. Viņš uzzināja, ka viņam ir mutācija gēnā, ko sauc par Faktors V Leiden, kas izraisa patoloģisku asins recēšanu un ir sastopama aptuveni 2 līdz 3 procentiem ASV iedzīvotāju.
Izrādās, ka ar to var diezgan viegli tikt galā, ja zināt par to, saka Vests, kurš pēc mutācijas atklāšanas veica vienkāršas dzīvesveida izmaiņas, izvairoties no noteiktiem pārtikas produktiem un pārliecinoties, ka pārvietojas garos lidojumos. Viņš saka, ka uzzināt par šo risku, saņemot e-pastu ar savu genoma secību, ir labāk nekā uzzināt, nonākot slimnīcā.
Vests domāja, vai līdzīgas atziņas var atrast viņa vai viņa ģimenes locekļu genomā.
Rietumu ģimene ir vieni no pirmajiem 23andMe lietotājiem, kas ir tieši patērētājiem domāts uzņēmums, kas piedāvā dažu visizplatītāko ģenētisko variāciju ģenētisko analīzi. Viņi uzzināja, ka Džons savu asinsrecējošo mutāciju ir nodevis meitai Annei. Viņa arī izmantoja zināšanas, pieņemot lēmumus par veselības aprūpi. Kad viņas ārsts ieteica lietot kontracepcijas tabletes, lai attīrītu ādu, Anne zināja, ka viņai nevajadzētu lietot estrogēnu saturošus medikamentus, kas var palielināt recēšanas risku.
Mēs visi zinām, ka mūsu ģimenē ir slimības, saka Ešlija. Secība ļauj mums zināt, kādus riskus esat mantojis un no kura indivīda.
Kad izmaksas nokritās pietiekami zemā līmenī, Wests pilnībā iesaistījās visa genoma sekvencēšanā. Viena no galvenajām ģimenes sekvencēšanas priekšrocībām ir tā, ka tā ģenerē daudz precīzākus datus. Salīdzinot starppaaudžu genomus, zinātnieki var identificēt iespējamās kļūdas, meklējot vietas, kur bērna genoms atšķiras no vecāku genoma. Pagājušajā gadā Lerojs Huds un līdzstrādnieki sekvencēja četru cilvēku ģimeni, cenšoties identificēt ģenētiskās variācijas, kas ir pamatā retam stāvoklim, ko sauc par Millera sindromu, ko mantojuši abi bērni. Viņi lēš, ka kļūdas ir 1000 reižu biežāk sastopamas nekā patiesās mutācijas.
Precizitāte patiešām tiek uzlabota, izmantojot uz ģimeni balstītu secību, saka Ēriks Topols , Scripps Translational Science Institute vadītājs Sandjego, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Topols prognozē, ka šī pieeja kļūs arvien izplatītāka, pieaugot visa genoma sekvencēšanai.
Lielākā daļa medicīniski nozīmīgu secības noteikšanas pasākumu līdz šim ir bijuši vērsti uz bērniem ar retām ģenētiskām slimībām; mērķis ir atrast slimības cēloni — parasti vienu mutāciju —, nevis izsijāt pārējā genoma nozīmi. Taču Ešlijas komandai tika uzdots pievērsties genomam, jo to varētu darīt nākotnes primārās aprūpes ārsts: meklēt pēc iespējas vairāk noderīgas medicīniskās informācijas un izmantot to, lai ieteiktu veidus, kā novērst veselības problēmas, kad vien iespējams.
Stenfordas komanda koncentrējās uz parastajām ģenētiskajām variācijām (tās ir vairāk nekā 5 procentiem iedzīvotāju), ģenētiskām variācijām, kas ir saistītas ar zāļu metabolismu un tādējādi var ietekmēt noteiktu zāļu efektivitāti un blakusparādību risku. Tā arī meklēja retas variācijas, kas var būt saistītas ar nopietniem iedzimtiem traucējumiem, piemēram, cistisko fibrozi. Tajā tika izmantotas datu bāzes, ko izstrādājuši divi komandas locekļi, Atuls Butte un Russ Altmans , kas ietver pētījumus, kas apkopoti no tūkstošiem zinātnisku rakstu.
Komanda atklāja, ka gan Annei, gan Džonam ir otra variācija, kas saistīta ar asinsreces traucējumiem. Tomēr vēl nav skaidrs, vai šī mutācija veicināja Džona iepriekšējās medicīniskās problēmas, izceļot vienu no genoma interpretācijas problēmām. Klupšanas akmens ir visu dažādo ar slimību saistīto variantu apvienošana, saka Ešlija. Mums ir labs individuālo efektu novērtējums, bet grūtāk ir mēģināt izstrādāt vairāku variantu efektu.
Māte Džūdija atklāja, ka viņai ir mutācija, kas saistīta ar miegainības stenozes risku, artēriju, kas savieno sirdi un smadzenes, sašaurināšanos, ko viņa bija nodevusi abiem bērniem.
Daži zinātnieki, ārsti un politikas veidotāji ir pauduši bažas, ka ģenētiskā testēšana, kas izceļ paaugstinātu izplatīto slimību risku, liks cilvēkiem veikt nevajadzīgas diagnostikas pārbaudes, apliekot ar nodokļiem jau tā pārslogoto medicīnas sistēmu. Tomēr Vests uzskata, ka paredzamā pārbaude patiešām palīdzēs efektīvāk sadalīt medicīniskos resursus un novērst dārgas komplikācijas, kā arī nepieciešamību pēc nopietnākas ārstēšanas vēlākā dzīvē. Hospitalizācija un ārstēšana insulta, sirdslēkmes vai embolijas gadījumā maksā desmitiem tūkstošu dolāru. Viņš saka, ka no tūkstošiem iespējamo testu ģenētiskā testēšana izceļ dažus, kam sekot līdzi.
Viena no medicīnas jomām, ko genoma analīze var pārveidot visātrāk, ir farmakoloģija. Pētnieki ir veikuši plašu analīzi par gēnu, kas metabolizē dažādas zāles, variāciju ietekmi. Piemēram, Vests katru dienu lieto asins šķidrinātāju varfarīnu — zāles, kas rūpīgi jādod, lai neizraisītu pārmērīgu asiņošanu. Analizējot zāļu metabolismā iesaistīto gēnu variācijas, pētnieki varēja paredzēt optimālo devu, kādu Vests bija nonācis vairākus gadus iepriekš, izmantojot darbietilpīgu izmēģinājumu un kļūdu procesu. Izmantojot šāda veida analīzi, jūs varat sākt saskaņot apstākļus ģimenē un sniegt norādījumus par narkotikām, saka Topols. Tas ir unikāli un ievērības cienīgi.
Analīzes ietvaros pētnieki izstrādāja alternatīvu atsauces secības versiju - cilvēka genoma projektā radīto genoma secību, ko ģenētiķi izmanto, lai salīdzinātu jaunus genomus. Tas neuztver daudz ģenētisko variāciju, un tam nav etniskās informācijas, saka Frederiks Djūijs , viens no projekta pētniekiem. Viņi izmantoja HapMap un 1000 genomu projektu, divus starptautiskus projektus, kas paredzēti cilvēka ģenētiskās daudzveidības katalogam, lai izveidotu visaptverošāku atsauces secību.