211service.com
Bazy danych DNA są zbyt białe. Ten człowiek chce to naprawić.
Polowanie Carlosa D. Bustamante na różnice genetyczne między populacjami powinno pomóc nam lepiej zrozumieć i leczyć choroby.
15 października 2018 r.
Zdjęcie Carlosa D. Bustamante
W ciągu 15 lat, odkąd Human Genome Project po raz pierwszy ujawnił nasz plan DNA, zebrano ogromne ilości danych genetycznych od milionów ludzi w wielu różnych częściach świata. Zadaniem Carlosa D. Bustamante jest przeszukiwanie danych genetycznych w poszukiwaniu wskazówek dotyczących wszystkiego, od starożytnej historii i wzorców migracji ludzi po przyczyny, dla których ludzie o różnych przodkach są tak zróżnicowani pod względem reakcji na powszechne choroby.
Kariera Bustamante'a z grubsza obejmowała okres od zakończenia Projektu Ludzkiego Genomu. Profesor genetyki i nauki o danych biomedycznych na Uniwersytecie Stanforda i zdobywca nagrody geniusza MacArthura w 2010 roku, pomógł wydobyć złożoną zmienność genetyczną w różnych populacjach. Te warianty oznaczają, że przyczyny chorób mogą się znacznie różnić między grupami. Częścią motywacji dla Bustamante, który urodził się w Wenezueli i przeniósł się do Stanów Zjednoczonych, gdy miał siedem lat, jest wykorzystanie tych spostrzeżeń do zmniejszenia dysproporcji medycznych, które wciąż nas nękają.
Ta historia była częścią naszego wydania z listopada 2018 r.
- Zobacz resztę numeru
- Subskrybuj
Ale chociaż jest to obszar, który ma potencjał do ulepszenia medycyny, jest również pełen kontrowersji dotyczących interpretacji różnic genetycznych między populacjami ludzkimi. W epoce, która wciąż ma obsesję na punkcie rasy i pochodzenia etnicznego – i jest zmącona częstym nadużywaniem nauki do definiowania cech różnych grup – Bustamante pozostaje niezrażony w poszukiwaniu zniuansowanych różnic genetycznych, które wykazują te grupy.
Być może jego optymizm wynika z jego osobowości – niewiele zdań mija bez fantastycznego lub niezwykle ekscytującego. Ale jest to również uznanie przez niego, jako genetyka populacyjnego, niesamowitej możliwości, jaką daje zrozumienie różnic w ludzkich genomach dla poprawy zdrowia i walki z chorobami.
Dawida Rotmana, Przegląd technologii MIT redaktor generalny, dyskutował z Bustamante, dlaczego tak ważne jest włączenie większej liczby osób do badań genetycznych i zrozumienie genetyki różnych populacji.
Jak dobrzy jesteśmy w upewnianiu się, że zbierane przez nas dane genomowe są inkluzywne?
Jestem optymistą, ale jeszcze go nie ma.
W naszym artykule z 2011 roku statystyki, które mieliśmy, były takie, że ponad 96% uczestników badań asocjacyjnych całego genomu było pochodzenia europejskiego. W obserwacji w 2016 r. liczba ta wzrosła z 96% do około 80%. Więc jest coraz lepiej. Niestety, a może na szczęście wiele z tego wynika z wejścia Chin do genetyki. W dużej mierze było to spowodowane szeroko zakrojonymi badaniami w populacjach chińskich i wschodnioazjatyckich. Na przykład Latynosi stanowią mniej niż 1% badań asocjacyjnych całego genomu. Więc musimy działać lepiej. Ostatecznie chcemy, aby medycyna precyzyjna przynosiła korzyści wszystkim.
Poza kwestią sprawiedliwości, dlaczego różnorodność danych genomowych jest ważna? Czego bez niej tęsknimy?
Przede wszystkim nie ma to nic wspólnego z poprawnością polityczną. Ma to wiele wspólnego z biologią człowieka i faktem, że populacje ludzkie i wielka diaspora ludzkich migracji odcisnęły swoje piętno na genomie człowieka. Genetyczne podstawy zdrowia i choroby mają wspólne elementy w populacjach ludzkich i rzeczy, które są unikalne dla różnych populacji.
Jak to się rozgrywa?
Cukrzyca jest świetnym przykładem. Jeśli spojrzymy na genetykę cukrzycy, są one różne w różnych częściach świata. Na początku 2010 roku Broad [Institute of MIT and Harvard] przeprowadził badanie z Narodowym Instytutem Medycyny Genomicznej w Meksyku, aby zbadać genetykę cukrzycy. Rzeczywiście, znaleźli wariant genetyczny, który ma 25% częstości w Meksyku, którego nie widać w populacjach europejskich, wschodnioazjatyckich lub afrykańskich. Występuje w dużej mierze tylko w obu Amerykach i podkreśla dużą część różnic etnicznych w cukrzycy.
Nie możemy używać genetyki w celu zdefiniowania historii, które opowiadamy o sobie.
Przeprowadziliśmy badania nad pozornie nieszkodliwymi cechami, takimi jak blond włosy. Nie ma już uderzającego fenotypu. Niektórzy ludzie mają blond włosy, a niektórzy nie. A przyczyna blond włosów w Melanezji jest zupełnie inna niż w Europie – i to są blond włosy. Dlaczego więc myślisz, że cukrzyca, choroby serca, wszystkie te inne złożone cechy mają identyczne przyczyny u wszystkich ludzi? To nie ma sensu.
Okazuje się, że najwyższa częstość występowania astmy [w USA] występuje u osób o pochodzeniu portorykańskim, następnie u osób o pochodzeniu afroamerykańskim, a następnie u osób o pochodzeniu europejskim. Osoby z najniższym wskaźnikiem astmy to osoby pochodzenia meksykańskiego. Masz dwie populacje latynoskie na przeciwległych końcach spektrum.
Dlaczego wyszczególnienie tych różnic genetycznych jest przydatne w medycynie?
Jeżeli genetyczna etiologia choroby jest inna, daje nam to możliwość odkrycia nowych celów leków. Daje nam nową biologię, którą można wykorzystać nawet dla tych, którzy niekoniecznie cierpią na tę chorobę. To ważne dla odkrywania leków. Jeśli myślisz o tym jak o szukaniu ropy, my szukaliśmy ropy tylko na Morzu Północnym. Istnieje wiele innych miejsc do przeszukania, z których wszyscy korzystają.
Po drugie, odkrywamy, że poligeniczne oceny ryzyka [prognozy ryzyka choroby oparte na testach genetycznych] dla europejskiego pochodzenia nie przekładają się łatwo na inne populacje. Jeśli nie mamy szerokiej reprezentacji w genetyce medycznej i populacyjnej, ryzykujemy poszerzenie dysproporcji zdrowotnych, co będzie fatalnym wynikiem dla medycyny precyzyjnej i zdrowia precyzyjnego.
Czy nie jesteś więc rozczarowany brakiem postępów w uwzględnianiu większej liczby populacji w danych genomicznych?
Właściwie jestem bardzo podekscytowany. Wykonaliśmy świetną robotę, szukając celów narkotykowych w Europie. Islandia przodowała, Wielka Brytania, a teraz Finlandia. Więc wykorzystujemy wszystkie te zasoby – niesamowite. A co z Ameryką Łacińską? A co z Afryką? A co z Azją Południową? Wszystkie te miejsca mają mnóstwo wkładu w nasze zrozumienie zdrowia i chorób.
Jest to zarówno moralny obowiązek, jak i stracona szansa naukowa, jeśli nie pójdziemy do pracy w tych populacjach.
Wielu badaczy genetyki od dawna twierdzi, że rasa nie ma podstaw naukowych. Ale debata wydaje się nie znikać .
W kontekście globalnym nie ma modelu trzech, pięciu, a nawet dziesięciu ras ludzkich. Istnieje szerokie kontinuum zmienności genetycznej o określonej strukturze i istnieją skupiska izolowanych populacji. Trzy, pięć lub dziesięć ras ludzkich po prostu nie jest dokładnym modelem; jest to o wiele bardziej model kontinuum.
Ludzie to niezwykle zróżnicowany gatunek, zarówno pod względem fenotypowym, jak i genetycznym. To bardzo klasyczna genetyka populacyjna. Jeśli przejdę od Przylądka Horn aż na szczyt Finlandii, każda wioska wygląda jak wioska obok, ale w skrajnych sytuacjach ludzie są inni.
Ale jako genetyk populacyjny?
Nie uważam rasy za sensowny sposób charakteryzowania ludzi.
Ale chodzisz po trudnej linii, prawda? Wskazujesz na znaczenie wariancji między różnymi populacjami, ale nie chcesz wzmacniać starych kategorii rasowych.
Nie możemy używać genetyki w celu zdefiniowania historii, które opowiadamy o sobie. Społeczne determinanty zdrowia są często o wiele ważniejsze niż genetyczne determinanty zdrowia, ale to nie znaczy, że determinanty genetyczne nie są ważne. Musisz więc zrozumieć złożoność i dowiedzieć się, jak przetłumaczymy to na szerszą publiczność.
Właściwie jestem optymistą. Myślę, że świat staje się mniej rasistowski. Jeśli porozmawiasz z następnym pokoleniem ludzi, od milenialsów w dół, te odrażające ideologie zostaną odrzucone. Oznacza to, że daje nam to przestrzeń do zastanowienia się, jaką rolę odgrywa genetyka w zdrowiu, chorobach i ewolucji człowieka w sposób, który możemy trzeźwo zrozumieć i rozwiązać w ważnych problemach.
Nie możemy pozwolić, aby genetyka została porwana przez politykę tożsamości. Jeśli zaczynasz dopuszczać do głosu politykę i inne interesy, po prostu zamulasz wody. Musisz pozwolić, aby dane prowadziły. Musisz pozwolić wynikom prowadzić. A reszta przyjdzie.
Błąd danych w badaniach DNA
Medycyna precyzyjna dla niektórych staje się coraz bardziej precyzyjna, ale wielu pozostawia w tyle. Pozostali często ludzie z latynoamerykańskimi, afrykańskimi, rdzennymi Amerykanami i innymi przodkami, którzy są niedostatecznie reprezentowani w bazach danych genomowych.
Zdecydowanie większość danych z badań asocjacyjnych całego genomu, które miały kluczowe znaczenie w wykrywaniu wariantów genetycznych powiązanych z powszechnymi chorobami, pochodzi od osób o europejskim pochodzeniu. W 2011 roku Carlos D. Bustamante i jego koledzy wskazali na różnice i wynikające z nich zagrożenie, że medycyna genomiczna przyniesie korzyści nielicznym uprzywilejowanym. W kolejnych latach gromadzenie danych genomowych eksplodowało, ale rozbieżności pozostają. W 2016 r. Alice Popejoy, która była doktorantką na Uniwersytecie Waszyngtońskim, a obecnie jest stażem podoktorskim w laboratorium Bustamante, zaktualizowała wyniki w czasopiśmie Natura , znajdując niewielki postęp dla większości grup ludności.
Jednym ze skutków tego braku danych jest to, że testy genetyczne mogą być mniej istotne i dokładne w przypadku osób z grup niedostatecznie reprezentowanych. Coraz popularniejsze konsumenckie testy genetyczne mogą być mylące lub po prostu błędne, a medyczne testy genetyczne niektórych powszechnych chorób są często niejednoznaczne. Podobnie, mówi Popejoy, fałszywie dodatnie i fałszywie ujemne wyniki w diagnozach genetycznych są częstsze u osób o pozaeuropejskim pochodzeniu, ponieważ wyniki są interpretowane przy użyciu baz danych, które są niekompletne lub stronnicze w stosunku do europejskiego pochodzenia.