A genetikai sors előrejelzései sokkal pontosabbak lettek

Amikor Amit Khera elmagyarázza, hogyan jósolja a betegséget, a fiatal kardiológus keze megérinti a levegőt, képzeletbeli oszlopokat rendezve: 30 000 ember szenvedett itt szívrohamot, 100 000 egészséges kontroll ott.

sokkal

Soha nem álltak rendelkezésre adatok annyi ember génjéről, mint manapság. És ez a rengeteg információ lehetővé teszi a kutatók számára, hogy kitalálják, bárki esélye van olyan általános betegségekre, mint a cukorbetegség, az ízületi gyulladás, az elzáródott artériák és a depresszió.

Az orvosok már tesztelik az egyes gének ritka, halálos mutációit. Gondoljon a BRCA emlőrák génre. Vagy az egybetűs mutáció, amely sarlósejtes vérszegénységet okoz. De a mutáció és a betegség - „az X génje” - közötti ilyen egy-egy kapcsolat nem fordul elő a leggyakoribb betegségeknél. Ehelyett ezeknek összetett okai vannak, amelyek a közelmúltig megfoghatatlanok maradtak.

Ne elégedj meg a történet felével.
Fizetési fal nélküli hozzáférés a technológiai hírekhez itt és most.

Az MIT Technology Review intelligens és független szűrőt biztosít a technológiával kapcsolatos információk áradatához.

Itt van az áttörés: új módszer arra, hogy DNS-jéből kitalálja a súlyos betegség esélyét. Van valami hátránya? Fogadsz. A technológia olyan társadalomhoz vezethet, ahol az emberek születésükkor genetikai fokozatot kapnak.

Azon a napon, amikor meglátogattam őt, Khera elkészítette az úgynevezett poligénes pontszámot - „poli” -ot, mert számításai több ezer gént tartalmaznak, nem csak egyet. Ez a bizonyos pontszám megjósolta a személy pitvarfibrilláció vagy szabálytalan szívverés kialakulásának esélyét. Gyakori rendellenesség, de gyakran csak akkor diagnosztizálják, ha valakit stroke-nal rohantak az ER-be.

Khera a képernyőjére mutatott. Ott hétjegyű számok jelentek meg, amelyek mindegyike egy névtelen DNS-donort jelent, a pontszámaik mellett. A kívülállóknak az átlag négyszerese volt a kockázata.

Khera, aki a massachusetts-i Cambridge-i Broad Institute szívorvosának és génvadászának Sekar Kathiresan laboratóriumában dolgozik, azt mondja, hogy az új eredmények most már akkora betegség-kockázatot azonosíthatnak, mint az orvosokat eddig foglalkoztató ritka genetikai hibák. Amit Khera kardiológus a Broad Institute csapatának tagja, amely a betegség alapján jósolja a DNS-t.

"Ahol látom, hogy ez megy, az az, hogy fiatalon alapvetően kap egy jelentési kártyát" - mondja Khera. - És ez a 10 betegség esetében azt fogja mondani, hogy itt van a pontszáma. A szívbetegségek esetében a 90., az emlőrák esetében az 50., a cukorbetegség esetében pedig a legalacsonyabb 10 százalékot képviseli. ”

Ilyen átfogó jelentéskártyákat még nem adnak ki, de a létrehozáshoz szükséges tudomány itt van. Olyan óriási adatbázisokba merülve, mint az Egyesült Királyság Biobankja, amely összegyűjti a DNS-t és mintegy 500 000 brit orvosi nyilvántartását őrzi, a genetikusok egyre több ember életébe pillantanak be, és összefüggéseket vonnak le genomjaik és betegségeik, személyiségük, sőt szokásaik között. Az álmatlanság okainak legutóbbi génvadászatában rekordszámú 1 010 010 ember vett részt.

A puszta anyagmennyiség lehetővé teszi, hogy a tudósok, mint Khera, meglássák, hogy a genetikai változatok komplex mintázata mennyi betegséghez és tulajdonsághoz kötődik. Ilyen mintákat rejtettek el a korábbi, korlátozottabb tanulmányok, de most megtérül az egyre kisebb jelek keresése az egyre nagyobb adatokban. Adja meg Kherának genomjának legegyszerűbb leolvasását - olyan, amelyet egy 100 dolláros DNS-leolvasó csipkel hoztak létre, mint egy színházjegy - és ő összeadhatja sérülékenységeit és erősségeit, ugyanúgy, mint egy főkönyvben.

Az ilyen előrejelzések - első találat-kihagyás esetén - egyre pontosabbak. Egy tavaly leírt teszt négy centiméteres távolságra tudja kitalálni az ember magasságát, egy genomban lévő 20 000 különálló DNS-betű alapján. Az előrejelzési technológia javulásával várhatóan tesztek áradata érkezik a piacra. A kaliforniai orvosok egy iPhone alkalmazást tesztelnek, amely ha feltölti genetikai adatait, megjósolja a koszorúér-betegség kockázatát. A Myriad Genetics szeptemberben indított kereskedelmi tesztje minden európai háttérrel rendelkező nő emlőrákos esélyeit becsli, nem csak azon keveseket, akik örökölték a BRCA gén törött verzióit. Sharon Briggs, a DNS-tesztek online áruházát működtető Helix vezető tudósa szerint ezeknek a termékeknek a többsége három éven belül felhasználja a kockázati pontszámokat.

"Nem arról van szó, hogy a pontszámok újak" - mondja Briggs. „Ez az, hogy sokkal jobbak. Több adat van. ”

Apró hatások

Amikor az emberi genom projekt befejezését követően egy évtizeddel ezelőtt elindították az első modern génkutatást, az orvosi kutatók még mindig abban reménykedtek, hogy néhány fő genetikai tettes meg fogja magyarázni a gyakori betegségeket, például a cukorbetegséget. "Arra számítok, hogy körülbelül 12 gén vesz részt [a cukorbetegségben], és hogy mindegyiket felfedezik a következő két évben" - Francis Collins, az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézetének vezetője és a szekvencia egyik vezető szereplője az emberi genom, amelyet magabiztosan deklaráltak 2006-ban.

Ha ez igaznak bizonyult, a gének kis listája egyértelmű, kézzelfogható célokat adott volna a gyógyszertervezőknek. Ez könnyen igazolhatta volna az egész vállalkozást, amelyet több száz millió amerikai dollárral finanszíroztak. Néhány betegség, például a makula degeneráció esetén a keresések meghozták eredményüket. Többnyire mégis a genetikusok rajzoltak üres hálókat. 2009-re Collins és mások elkezdtek morcosan beszélni „a hiányzó örökölhetőségről”.

Hol voltak a betegséget okozó gének? Mindenhol kiderül. 2014-re pedig a genetikai vizsgálatok végre elég nagyok voltak annak bizonyításához. Mivel a génkeresési vizsgálatokba beiratkozott cukorbetegek száma 661-ről 10 128-ról 81 412-re nőtt, a "slágerek" elkezdtek gördülni. 12 gén helyett ma már tudjuk, hogy a 2-es típusú cukorbetegséget legalább 400 hely befolyásolja. a DNS-ünk, és valószínűleg még sok más - mindegyiknek csak egy apró, nehezen kimutatható hatása van.

A gyakori betegségek végső okát kereső tudósok számára ez hatalmas csalódás. Ha a cukorbetegség, a depresszió vagy a skizofrénia okait a genom köré szórják, mint ennyi porcukor, ez azt jelenti, hogy messze vagyunk attól, hogy megértsük vagy meggyógyítsuk őket. "Senki sem akarta, hogy ez legyen a válasz" - mondja Mark Daly, a Broad Institute genetikusa. - De az van, ami van.

Bár az öröklés szórványos jellege miatt a betegség nehezen érthető, bár ugyanazok az adatok jóval megkönnyítik az előrejelzést. Modelljeinek elkészítéséhez Khera és Kathiresan 6,6 millió pozíciót használ fel az ember genomjában. Minden pozíció egyetlen DNS-betű. Lehet neked A, nekem pedig G. A nagy genetikai vizsgálatokból Khera most megtudhatja, mennyivel valószínűbb, hogy egy ilyen helyzetben lévő G-vel rendelkező személy szívrohamot kap. Talán 0,1 százalékkal emeli az esélyeket. Ez elhanyagolható összeg. Lehet, hogy egy másik pozícióban lévő G 0,2 százalékkal csökkenti a kockázatot. De ha összeadja az összes apró genetikai hatást, a hatás jelentőssé válhat.

Amikor például a szívkoszorúér-betegség előrejelzőjét építették, Kathiresan csapata felfedezte, hogy azoknak az embereknek, akiknek azt jósolták, hogy a legmagasabb kockázattal, a felső 2,5 százalékkal vannak kitéve, átlagosan négyszer nagyobb az esélye az eldugult artériák kialakulásának. Ez körülbelül megegyezik az artériák eldugulásának kockázatával, amelyet a familiáris hiperkoleszterinémia okoz. Ez az állapot égig érő koleszterinszinttel jellemezhető és egyetlen kritikus gén okozta. Ha az orvosok aggódnak emiatt - amit tesznek is -, miért ne figyelhetnének a genomiális kockázati pontszámok csúcsára is?

"Ez meggyőzött engem" - mondja Kathiresan. És azok száma, akiknek genomjóslata vörös riasztást vált ki, szintén sokkal nagyobb lesz. A családi koleszterémia 250 ember közül csak egyet érint. A genom pontszámok körülbelül nyolcszor annyi embert azonosítanának, akiknek magas a szívbetegség kockázata - véli.

Amiben még nem biztos, mondja Kathiresan, hogy hogyan lehet az új kockázati információkat az emberek kezébe adni. Fontolóra vette egy alkalmazás elindítását vagy a statisztikai modell eladását egy diagnosztikai cégnek. „Mindenki szeretné megszerezni a pontszámát. Mindenki azt kérdezi, hol van a szívbetegség terméke ”- mondja. - Mondom nekik, dolgozunk rajta.

A szívbetegség bizonyos szempontból a kockázati pontszámok felhasználásának legjobb esete. Ez azért van, mert megváltoztathatja a valós kockázatát - mondjuk úgy, hogy diétázik, vagy koleszterinszint-csökkentő sztatin tablettát vesz be. Sőt, a valószínűség már most is nagy része a szívgyógyászatnak. Khera, aki hetente egyszer fehér kabátot visel a betegek kezelésére a Massachusettsi Általános Kórházban, az ember életkorának, súlyának, koleszterinszintjének és szokásainak kombinációját felhasználva kitalálja a szívroham esélyét a következő 10 évben. Most genetikai pontszámokat lehet hozzáadni ezekhez a modellekhez, amelyek pontosabbá tehetik azokat. A genetikai vizsgálatok egyre erőteljesebbek, mivel több embert vonnak be. Itt egy sínen lévő robot keres 500 ezer brit önkéntes által az Egyesült Királyság Biobank részeként felajánlott fagyasztott DNS-minták között.

A DNS-előrejelzésekben az a hatalmas, hogy a legtöbb kockázati tényezőtől eltérően az élet bármikor mérhetők. - Ha egy csomó 18 éves gyermeket sorakoztat fel, egyiküknek sincs magas koleszterinszintje, egyiküknek sincs cukorbetegsége. Ez az összes oszlopban nulla, és nem lehet őket úgy rétegezni, hogy ki a leginkább veszélyeztetett ”- mondja Khera. "De egy 100 dolláros teszttel legalább olyan jó rétegződést kaphatunk, mint amikor valaki 50 éves, és sok betegség esetén."

Veszélyes tudás

A gyógyszergyártók elkezdtek észrevenni. Tavaly Anders Dale, a Kaliforniai Egyetem (San Diego) agykutatója bejelentette szándékát az Alzheimer-kór kockázati számológépének forgalmazására. Meg fogja találni, hogy egy személy kifejti-e a betegséget, és ha igen, milyen életkorban.

A szolgáltatás csak ezen a nyáron indul, de Dale szerint a gyógyszergyártók azonnal kapcsolatba léptek. Most hárman segít abban, hogy a klinikai vizsgálatok során az emberek DNS-ét Alzheimer-kórra teszteljék (nem volt hajlandó megnevezni őket). Az ilyen gyógyszerek kifejlesztésére fordított milliárdok ellenére mindenki eddig kipróbált. A probléma az, hogy amikor senki sem tudja, ki kapja meg a betegséget, nehéz megtudni, hogy működik-e egy megelőző gyógyszer. Ha a vállalatok csak a magas Alzheimer-kockázatú embereken tesztelhetnék a gyógyszereket, akkor sokkal könnyebb lenne. Lehetséges, hogy a jövőbeni gyógyszerek „90-es vagy annál magasabb poligénes pontszámmal rendelkezőknek” címkével jelennek meg.

Dale kereskedelmi partnerekkel dolgozik annak érdekében, hogy Alzheimer-kórjelzőjét online elérhetővé tegye, és akár 99 dollárt is felszámítson mindenkinek, aki használni akarja. Több mint tízmillió embernek megvan már a DNS-adata, mert feliratkozott a 23andMe vagy az Ancestry.com oldalra családfáinak kutatása céljából. Dale szerint kattintással képesek lesznek feltölteni az adatokat, és jelentést kapnak. Megkérdeztem tőle, miért akarják az emberek idő előtt tudni egy olyan betegségről, amely jelenleg nem kezelhető. "Lehet, hogy terveket akarnak készíteni" - mondta.

A DNS-alapú IQ tesztek valószínűleg a következő években lesznek elérhetőek. A kritikusok attól tartanak, hogy „valóban rettenetes szociálpolitika” következhet be.

Más orvosok úgy vélik, hogy a kockázati pontszámok megadják az embereknek a szükséges erőfeszítést, hogy jobban átgondolják jólétüket. "Szeretem a poligénes kockázati pontszámok ötletét, mert a jövő az egészség, nem az orvostudomány" - mondja Steven Tucker, Szingapúrban dolgozó orvos. Szereti, ha a betegei hordható eszközöket és nyomkövetőket használnak, és a kockázati pontszámokat össze lehet vonni ezekkel. Például valaki, akinek nagy a pitvarfibrilláció kockázata, intelligens órát viselhet, beépített szívmonitorral. "Betegeim kezelni akarják a jövőt" - mondja Tucker. "Ha pontosabban meg tudja határozni, akkor nagyobb eséllyel tehet róla."

Ennek ellenére az új genomiális jövőbámulás értéke élesen vitatott. Ez azért van, mert a pontszámok nem egyéni bizonyosságok; csupán durva valószínűségek, amelyek nagy populációkból származnak. Azoknak az embereknek, akik magas pontszámot kaptak Khera pitvarfibrillációs előrejelzőjével, például csak egy kis kisebbség, 7 százalék fejlesztette volna ki 55 évesen az állapotot.

Ez a bizonytalanság számít, mert ha az emberek kockázati pontszámokat kapnak, akkor azok alapján fogják meghozni a döntéseket. Tavaly ősszel a Myriad Genetics lett az első nagy diagnosztikai vállalat, amely poligénes kockázati tesztet vezetett be az amerikai piacon. A riskScore néven 81 változatot mér, hogy megbecsülje a nők esélyét az emlőrákra. A magas pontszámmal rendelkező nők extra mammográfiát végezhetnek; az alacsony kockázatúak kihagyhatják őket. Amit még senki sem tud, az az, hogy ezek a döntések kevesebb rákos halálhoz vezetnek-e. Ennek kiderítéséhez drága, hosszú távú tanulmányokra lesz szükség, amelyeket a tesztet eladó Myriad még nem végzett.

Patrick Sullivan az észak-karolinai egyetemen, Chapel Hill-ben, ahol a Pszichiátriai Genomikai Konzorciumot vezeti. A csoport több mint 900 000 megerősített mentális betegségben szenvedő ember DNS-adataival rendelkezik, köztük több mint 60 000 skizofréniában szenvedő emberrel. Ismert, hogy ezt a betegséget nagy mértékben befolyásolják a gének. Ha például egy azonos ikernél skizofrénia alakul ki, akkor a másiknak is 50 százalék az esélye.

De Sullivan szerint vakmerő lenne elmondani a látszólag egészséges embereknek, hogy a skizofrénia DNS-pontszáma magas vagy alacsony-e. Gondoljunk csak ezekre az ikrekre, mondja: ugyanaz a DNS és ugyanaz a pontszám, de még az is valószínű, hogy a skizofrénia előrejelzése téves lenne. Ilyen hibás előrejelzést adni valakinek „szörnyű ötlet” - mondja Sullivan. "Amit azt akar, hogy tegyen, megkülönböztesse, kinek van és kinek nincs, és még nem tartunk ott."

DNS IQ teszt

A betegség előrejelzése mellett a genetikusok modelleket készíthetnek bármilyen mérhető emberi tulajdonság előrejelzésére, beleértve a viselkedést is. Ez a személy bűncselekmény és bűnismétlés célja? Vajon neurotikus, depressziós vagy okosabb lesz-e az átlagnál?

A pontozási technológia a tudósok szerint hamarosan kényelmetlen megvilágításba helyezi az ilyen kérdéseket. Januárban két vezető pszichológus azzal érvelt, hogy a közvetlen fogyasztói DNS IQ tesztek hamarosan „rutinszerűen elérhetővé” válnak, és megjósolják a gyermekek „tanulási, okosítási és problémamegoldási képességét”. Úgy vélik, hogy a szülők tesztelik a kisgyermekeket, és az eredményeket felhasználják az iskolai tervek elkészítéséhez.

Egyesek számára a ködös genetikai horoszkópok használata annak eldöntésére, ki megy egyetemre és ki kerül a szakiskolába, rendkívül rossz ötletnek tűnik. Eric Turkheimer, a Virginia Egyetem prominens pszichológusa a Gloomy Prospect című blogján azt mondja, hogy az a veszély áll fenn, hogy a pontszámokat túlértelmezik, hogy „valóban rettenetes szociálpolitikát ajánljanak”. Úgy gondolja, hogy ez a „biológiailag determinisztikus diszkrimináció lehető legrosszabb fajtája” lenne. Turkheimer szerint a poligénes pontszámok „kevesebbek, mint amennyire a szemre tűnik”, és körülbelül olyan korrekt, mint „megjósolni az IQ-t egy unokatestvérétől, akivel még nem találkozott”.

Az ilyen nézetek nem állítják meg a genetikai kutatás gyors ütemét. Tavalyig soha egyetlen génváltozatot sem kötöttek közvetlenül az IQ teszt eredményeihez. Azóta több mint 300 000 ember DNS-ét érintő tanulmányok 206 variánst kapcsoltak az intelligenciához. Ez azt jelenti, hogy a genetikai pontszámok már az ember IQ-teszten nyújtott teljesítményének 10 százalékát tehetik ki. Ez néhány éven belül elérheti a 25 százalékot, mivel több adat halmozódik fel. Az egyik amerikai cég, a Genomic Prediction azt állítja, hogy az IVF embrióit intelligencia szempontjából tesztelni akarja, így a szülők elvethetik azokat, akik várhatóan mentálisan alkalmatlanok.

Dystopia, kétes gyógyszer vagy áttörés a megelőzésben? A genomikus jóslat mind a három lehet. Világos, hogy mivel a prediktorok létrehozásához szükséges adatok szabadon elérhetővé válnak az interneten, 2018 a DNS-jövendőmondás kitörési éve lesz.