Еволюцията на генетиката, десет години след картографирането на човешкия геном
Еволюция на генетиката/Снимка: Ройтерс
Франсис Колинс, един от генетиците, които помогнаха за дешифрирането на картата на човешкия геном, реши миналото лято да се подложи на генетичен анализ и беше много изненадан от откритото. Колинс има предразположение към диабет тип 2, за което никога не е подозирал. Има три компании, които извършват такива тестове и Колинс използва всяка от тях, за да се увери, че резултатите съвпадат. Резултатът винаги е бил един и същ, съобщава Ройтерс в голям доклад.
В резултат Колинс отслабна с 11 килограма, но не смята подобни тестове за полезни, поне не още. Същото важи и за изследването на човешкия геном, който все още е в зародиш.
Някои учени смятат, че светът е в „златен век“ на геномната медицина, в който анализът на структурата на ДНК може да разкрие предразположението към заболявания като рак, диабет или сърдечно-съдови заболявания и може също така да предложи какъв тип лечение е подходящ за всеки отделен случай. въпреки това, Проектът за човешкия геном, който беше завършен преди десет години и включваше около 3 милиарда долара, все още не е дал впечатляващи резултати.
Ето кратък преглед на резултатите, които изследователите са успели да постигнат досега:
- персонализиран кръвен тест, който може да доведе до разпространение на раковите клетки в организма или до рецидив на болестта, от д-р Берт Вогелщайн от университета „Джон Хопкинс“ в Балтимор и колеги;
- генетичен тест, наречен Oncotype DX, който помага да се идентифицират пациенти с рак на гърдата, които не могат да бъдат лекувани с химиотерапия;
- Д-р Джеймс Лупски от Медицинския колеж Baylor в Хюстън изследва собствената си генетична карта и геномни последователности на членовете на семейството си, включително починалия си дядо, за да идентифицира причината за рядко генетично заболяване, наречено синдром на Charcot-Marie-Tooth;
- Генетичните тестове вече могат да идентифицират пациенти, които не реагират на някои антикоагулантни лечения.
Въпреки това Колинс вярва, че това са лесни за постигане цели и истинската работа тепърва започва.
Някак си, това поле е жертва на собствения си успех. Компаниите са в постоянна конкуренция и се стремят да произвеждат оборудването, което всяка специализирана лаборатория ще има като стандарт. Но това секвениране на генома създава това, което настоящият директор на Националния институт за изследване на човешкия геном д-р Ерик Грийн нарича „информационно цунами“, което преодолява мозъка на учените и капацитета на компютрите.
Парадоксално е, че хората всъщност имат относително малък брой гени, ДНК разширения, които програмират клетките да произвеждат протеини. Хората имат само 20 500 гена, в сравнение с 30 000 за мишки или 50 000 за ориз. Това беше една от големите изненади, генерирани от проекта за човешка геномика.
В резултат на това по-голямата част от интересуващата се информация се съдържа в т. Нар. „ДНК боклуци“., което съставлява почти две трети от човешкия генетичен код. "В генома има тъмна материя, която все още чака да бъде открита.", Обясни Колинс.
Част от този „лов“ започва в сграда в западен Лондон, където поредица от доброволци са готови да разкрият своите най-скрити тайни. Въпреки че мнозина са дарявали кръв и преди, този път те даряват свои собствени ДНК структури и медицински досиета, минали и бъдещи, в подкрепа на огромен експеримент, който ще ги последва до края на живота им.
Всичко това звучи сякаш е взето от роман на Оруел, но доброволците са готови да участват в този експеримент, който би могъл да бъде от голяма полза за техните синове и внуци.
Изследователите избраха да работят с група доброволци на възраст между 40 и 69 години, именно защото, работейки с тази възрастова група, няма да им се налага да чакат твърде дълго, докато се появят симптомите на заболявания от голям интерес като рак, артрит, диабет, сърдечно-съдови заболявания или деменция.
Към днешна дата 450 000 британци са се записали в експеримента, и целта от 500 000 доброволци вероятно ще бъде постигната през юли. Координаторът на научните изследвания д-р Рори Колинс казва, че само по този начин учените ще могат да установят как начинът на живот взаимодейства с дългия списък с редки генетични вариации, които предизвикват често срещани заболявания.
"Ако търсите ефектите на хиляди и хиляди различни генетични вариации, които произвеждат умерени ефекти и взаимодействат с много негенетични фактори, тогава трябва да можете да проведете много голямо проучване", обясни той. „Едва сега технологията е в състояние да извършва такива експерименти.“.
Такива генни банки съществуват и в други страни, като Китай или Швеция, но британската е най-голямата по отношение на броя на изследваните фактори. Изследователите се надяват да надминат резултатите от други подобни изследвания, като тези, разработени от исландската компания Decode. Там, Учените от Рейкявик обогатиха литературата с данни за определени вариации в структурата на ДНК, които са свързани с шизофрения, рак и други състояния, чрез изучаване на генетичното наследство на исландците.. Той е претърпял много малка промяна в населението на Исландия от викингите, преди около 1000 години.
Исландският опит беше едно от първите големи усилия в областта на геномиката, което предостави технологията, необходима за разбиране на взаимодействието между гените и различните заболявания. Много специализирани компании по света се отказаха само след няколко години, но не всички.
Human Genome Sciences Inc. изглежда най-накрая готов за този тест. Акциите на компанията рязко се покачиха от миналата година, когато бяха записани изненадващо добри резултати след тестване на експериментално лупусно лекарство, наречено Benlysta. Ако бъде одобрено, Benlysta ще бъде първото ново лечение за това сериозно автоимунно заболяване през последните 50 години.
Но подобни постижения са рядкост, отново инвеститорите все още се притесняват, че производителите на лекарства надценяват перспективите за геномика, като се има предвид, че новите лекарства се нуждаят от 1015 години, за да достигнат до пазара.
В действителност, последното десетилетие се оказа едно от най-лошите в историята на фармацевтичната индустрия. Проблемът, пред който са изправени компаниите и инвеститорите, е този повече информация води до по-голяма сложност, разбива надеждите за относително просто решение на сложни заболявания.
Рак и генетика
За много пациенти с рак най-големият страх е, че хирургът няма да пропусне нищо и болестта ще се разпространи обратно в тялото. Понастоящем единственият начин да разберете дали това е така или не е да изчакате туморът да нарасне достатъчно голям, за да бъде открит от медицинското оборудване.
Това обаче може скоро да се промени. Генетичен тест, който може да анализира ДНК последователности, взети от тумора, може да предупреди лекарите и да привлече вниманието им, ако са пропуснали нещо. „Това може да стане възможно само с появата на следващото поколение на така наречената технология за секвениране“, каза д-р Берт Вогелщайн от университета „Джон Хопкинс“ в Балтимор.
Разработването на теста се възползва от напредъка на технологията, необходима за секвениране на генома. Най-новите постижения в тази област могат да картографират ДНК кода само за няколко седмици, а разходите възлизат на само 5000 долара., в сравнение с 13-те години и три милиарда долара Колинс и неговите сътрудници, необходими за картографиране на първия човешки геном.
Фогелщайн казва, че бързият спад на разходите ще се отрази в разумна тестова цена, така че те биха могли да бъдат достъпни на пазара след около две години. След кратко време всички пациенти с рак ще могат да наблюдават заболяването си и да разберат предварително дали се разпространява в организма.
„Ракът е може би най-доброто заболяване за започване на подобен подход“, казва генетикът Ричард Лифтън от Медицинското училище в Йейл. "Причината е, че вече знаем, че това заболяване до голяма степен зависи от промените в ДНК.".
"Първото генетично секвениране на форма на рак беше извършено през 2008 г. Миналата година бяха извършени още 100 такива секвенции. Тази година ще бъдат извършени няколкостотин, ако не и 1000", каза Матю Майерсън от института за рак на Дана-Фарбер.
Лифтън е на мнение, че, През следващите две години учените ще имат на разположение генетичното секвениране на всички основни форми на човешкия рак. "Много от тях ще идентифицират нови гени, чиято роля в еволюцията на рака не сме знаели преди", каза той. „Някои от тях ще се окажат изключително важни за разработването на нови лечения“, или нови тестове, както предлага Колинс.
Д-р Ерик Грийн никога не е виждал подобно нещо. На среща, която той нарече "маниак на последователността", състояла се на остров Марко, Флорида, през февруари, компания в началото на пътя, наречена Ion Torrent, направи демонстрация на апарата за секвениране на ДНК. „Той е с размерите на принтер“, каза той. „Възникна секвениране в хотелска стая“.
Експериментът изуми експерти, които бяха използвали камери с футболни размери, за да декодират човешкия геном в своите научни начинания.
Грийн каза, че неговият институт е насочил средства към Гилфорд, Кънектикът, а Сан Франциско е финансирал Ion Torrent с 50 000 долара за устройството за секвениране. „Експериментът може да се провали“, каза Грийн, но той и други бяха изненадани от метода на компанията за откриване на отделни молекули водород чрез компактна система за последователност на гените A, C, T, G. ДНК.
В друга стая е устройството за секвениране, направено от Pacific Biosystems. "Това е Дивият Запад", каза Грийн. „Това е емблематично за процеса, който в момента преминава тази област с не една, не две, не три, а множество технологии.“ Те правят това, което компаниите и изследователите искат, а цените намаляват. "Тук става дума за смесица от наука и бизнес.", Обясни Грийн. "Това, което се случва, спира дъха ви".
Ако дешифрирането на картата на човешкия геном ще трансформира медицината, това трябва да стане бързо и лесно. „Можем да си представим това декодирането на генетичната структура един ден ще бъде част от набора от рутинни анализи ". "Това, което правят тези компании, подсказва начина, по който изглежда бъдещето на медицината", каза Грийн.
Д-р Ричард Гибс, директор на Центъра за последователност на човешкия геном в Медицинския колеж Бейлор, Хюстън, казва, В момента около 20-30 компании работят върху разработването на нови технологии.
Но всичко това не означава, че хората трябва да бързат да декодират своята ДНК структура на компании, специализирани в момента за подобни процедури. "Някои компании, които извършват подобни тестове, се борят да предоставят научно ценни данни. Към момента обаче все още не разполагаме с научни данни, които да докажат, че те са наистина полезни", обясни Франсис. Флинтер, член на британската комисия по човешката генетика.
Комисията за човешка генетика, която включва членове на компании, които извършват такива ДНК тестове, казва, че трябва да се уверят, че клиентите разбират точно какъв е техният подход и какви резултати да очакват. Това също предполага това тестовете трябва да се извършват само за нелечими заболявания като Хънтингтън или Паркинсон, а клиентите трябва да получат консултации преди и след теста.. Що се отнася до другите тестове, хората трябва да са наясно с ограниченията и относителната роля, която играят в тяхната еволюция, генетика и начин на живот.
"За по-голямата част от хората решенията за начина на живот вероятно ще окажат значително влияние върху здравето.", - каза Флинтър. Колинс се абонира. В крайна сметка, най-сериозните заболявания, с които се сблъсква населението на развитите страни: рак, сърдечно-съдови заболявания, инсулт, диабет, всички могат да бъдат предотвратени до голяма степен чрез упражнения, избягване на тютюн чрез ядене на храни с ниско съдържание на захар и високо съдържание на мазнини, за предпочитане зеленчуци и плодове.
Колинс обаче няма членове на семейството, които са имали диабет. „Всички в моето семейство имат тънка, атлетична форма, така че вероятно са противодействали на генетичните рискове с начина на живот, който са избрали да имат“, каза той.
"Не бях толкова слаб и атлетичен миналото лято, когато взех тестовете, и това привлече вниманието ми към нещо, на което отдавна трябваше да обърна повече внимание.".