211service.com
Inside Genomics Najnowsza produkcja pioniera Craiga Ventera
W Human Longevity Inc. (HLI) w La Jolla w Kalifornii ponad dwa tuziny maszyn pracują przez całą dobę, sekwencjonując jeden ludzki genom co 15 minut przy koszcie poniżej 2000 USD za genom. Cała operacja mieści się wygodnie w trzech pokojach. W 2000 roku, kiedy jej założyciel, J. Craig Venter, po raz pierwszy zsekwencjonował ludzki genom (własny), kosztował 100 milionów dolarów, a ukończenie budowy komputera o wielkości 50 milionów dolarów zajęło dziewięć miesięcy.
Celem Ventera jest sekwencjonowanie co najmniej miliona genomów, coś, co prawdopodobnie zajmie większą część dekady, i wykorzystanie danych z nich wygenerowanych – wraz z informacjami o niektórych historiach zdrowia dawców DNA i wynikach innych badań medycznych. testy — aby znaleźć lepsze sposoby leczenia i zapobiegania wielu zaburzeniom powszechnym wśród starzejących się ludzi, od raka po choroby serca.
69-letni Venter zebrał 300 milionów dolarów od inwestorów, do których należą GE Ventures, firma biotechnologiczna Celgene i Illumina, która dostarcza maszyny do sekwencjonowania. HLI współpracuje z brytyjskim gigantem farmaceutycznym AstraZeneca i spółką zależną Roche z siedzibą w południowym San Francisco Genentech, które dostarczają próbki pacjentów do sekwencjonowania.
Ilustracja autorstwa Rebeki Clarke
Siedząc za biurkiem w swoim gabinecie dwa piętra nad laboratorium sekwencjonowania, jego czerwony pudel Darwin śpi spokojnie u jego stóp, Venter wyświetlił na swoim komputerze obrazy, które pokazują, jak w jednym z wczesnych eksperymentów naukowcy z HLI byli w stanie zsekwencjonować 1000 genomów ludzi, a następnie zrekonstruować ich twarze wyłącznie na podstawie danych genetycznych. Możemy przewidzieć twoją twarz, twój wzrost, twój wskaźnik masy ciała, twój kolor oczu, kolor włosów i teksturę, mówi, zdumiewając się, jak bardzo jedna ze zrekonstruowanych twarzy pasuje do zdjęcia rzeczywistego uczestnika badania.
Ale Venter mówi, że umiejętność robienia twarzy z genomów tylko wskazuje na pełną moc genetyki. Niezależnie od tego, czy chodzi o kształt twojej twarzy, [chorą] aortę, czy zwężenie rdzenia kręgowego, chcemy to zmierzyć, abyśmy mogli przewidzieć te warunki w przyszłości na podstawie kodu genetycznego, mówi.
Zrozumienie genomiki jest wciąż w powijakach, co ogranicza zdolność do tworzenia trwałych powiązań między genami a chorobami. Nawet dobrze scharakteryzowane geny nie zawsze prowadzą naukowców do przełomowych odkryć w medycynie. Na przykład Venter odkrył, że ma korzystny wariant genu o nazwie CETP (białko przenoszące estry cholesterolu), które wcześniej wiązało się z naturalnie zdrowym poziomem cholesterolu, a co za tym idzie, z niższym ryzykiem zawału serca i udaru mózgu. Na początku XXI wieku kilka firm farmaceutycznych próbowało opracować leki obniżające poziom złego cholesterolu, celując w szkodliwy wariant genu, który prowadzi do wysokiego poziomu niezdrowego cholesterolu. Wszyscy zawiedli.
Dowodzi to, że proste korelacje nie zawsze się sprawdzają. Cała dziedzina uczy się, że jest z tym złożoność, mówi.
300 milionów dolarów
Kapitał wysokiego ryzyka zainwestowany w Venteru2019s Human Longevity Inc.
Venter akceptuje złożoność, argumentując, że połączenie informacji genomowych z innymi danymi dotyczącymi zdrowia odblokuje te powiązania. Zgodnie z porozumieniem z AstraZeneca, firma farmaceutyczna udostępni HLI 500 000 anonimowych próbek DNA pacjentów biorących udział w badaniach klinicznych, które będą sekwencjonować i analizować DNA pacjentów. Technologia pozwala nam odczytać każdą literę genomu, ale zdolność do wykrywania różnic w sekwencji między setkami tysięcy pacjentów będzie miała ogromny wpływ na zrozumienie zarówno choroby, jak i reakcji na leki, mówi Ruth March, która kieruje inicjatywą firmy farmaceutycznej w zakresie spersonalizowanych medycyna i biomarkery. HLI ma technologię do wykrywania wzorców w danych i budowania na nich, zamiast patrzeć tylko na losowe geny.
Aby zrozumieć znaczenie zdrowotne każdego z około 20 000 genów w ludzkim genomie, naukowcy muszą porównać dane genetyczne z innymi informacjami o tych samych ludziach: dane ujawniające wpływ czynników środowiskowych i zachowania na ich geny; zareagowały na leki, obrazy MRI i inne wyniki testów medycznych i nie tylko. Venter wierzy, że tylko dzięki odkryciu wzorców w tych punktach danych, HLI uzyska wgląd, który lekarze mogą wykorzystać w praktyce medycyny precyzyjnej, dostosowując wybór leczenia do dokładnego składu genetycznego każdego pacjenta.
Korelowanie petabajtów danych genetycznych z konkretnymi stanami zdrowia, a następnie skanowanie w poszukiwaniu wzorców wśród miliona osób, których genomy gromadzi HLI, jest ogromnym wyzwaniem obliczeniowym. Venter zatrudnił więc Franza Ocha, byłego szefa tłumaczeń maszynowych Google, który jest najbardziej znany z kierowania rozwojem Tłumacza Google, oprogramowania, które tłumaczy dowolną stronę internetową na świecie na angielski tak szybko, jak potrafi to każda wielojęzyczna osoba.
Wyzwaniem, mówi Och, jest skorelowanie warunków zdrowotnych z 6,4 miliarda liter, które składają się na kod genetyczny. Ten kod można traktować jako jeden język, obrazy MRI jako inny język i tak dalej.
Na przykład u osób z chorobą Alzheimera hipokamp często kurczy się wiele lat przed wystąpieniem objawów. Wykorzystanie uczenia maszynowego do porównywania pełnych genomów z obrazami mózgu może odkryć wariacje genetyczne związane z ryzykiem choroby Alzheimera. To może doprowadzić do powstania celów dla nowych leków lub urządzeń do wczesnego wykrywania. Lub, mówi Och, może to ujawnić, dlaczego niektóre osoby z pewnymi znanymi genetycznymi czynnikami ryzyka nie chorują. Mogą istnieć inne zmiany genetyczne, które mają działanie ochronne, mówi.
Niezależnie od tego, czy chodzi o kształt Twojej twarzy… czy zwężenie rdzenia kręgowego, chcemy to zmierzyć, abyśmy mogli przewidzieć te warunki.
Jednym z głównych celów HLI jest stworzenie szczepionek przeciwnowotworowych dostosowanych do genetycznej budowy pacjentów i ich konkretnego nowotworu. Pomysł polegałby na tym, aby najpierw leczyć pacjentów, sekwencjonować ich guzy, a także całe genomy, a następnie podać im szczepionkę, która zapobiegłaby nawrotowi choroby, mówi Ken Bloom, prezes HLI i szef jego inicjatywy onkologicznej. To przygotuje układ odpornościowy i przygotuje go na kolejny atak raka, więc to się nie powtórzy, wyjaśnia Bloom.
Venter wyobraża sobie dzień, w którym wszyscy będziemy mogli zsekwencjonować nasze genomy i wykorzystać je do poprawy naszej opieki zdrowotnej. W październiku 2015 r. uruchomił prototyp tego modelu, nazwany Health Nucleus. Pacjenci spędzają dzień w siedzibie firmy w La Jolla, sekwencjonują genom i poddają się badaniom medycznym. Klienci Health Nucleus, którzy płacą 25 000 USD za usługę, rozpoczynają dzień w prywatnym apartamencie, wyposażonym w skórzane krzesła, omawiając historię swojej rodziny z lekarzem personelu przez 90 minut i pobierając próbki krwi. Następnie są poddawane baterii zaawansowanych technologicznie testów obrazowania, które zwykle nie są przepisywane zdrowym osobom, takich jak rezonans magnetyczny całego ciała i echokardiografia 4-D, która wykonuje zdjęcia z oznaczeniem czasu odzwierciedlające pełny kształt serca nadgodziny. Wracają do domu z urządzeniem wielkości plastra na klatce piersiowej, które mierzy rytm ich serca przez dwa tygodnie. Wszyscy klienci mają dostęp do aplikacji mobilnej, w której mogą kliknąć swojego trójwymiarowego awatara, aby dowiedzieć się, które z ich genów są powiązane z potencjalnymi schorzeniami, które mogą wpływać na ich serce, mózg i inne ważne narządy. Do tej pory zapisało się około 220 pacjentów.
To podejście wywołało wiele etycznych i społecznych dylematów, mówi Arthur Caplan, profesor bioetyki w Langone Medical Center na Uniwersytecie Nowojorskim, który znał Ventera od wielu lat i kiedyś pracował jako doradca przy jednym ze swoich przedsięwzięć. Kto zapłaci za te wszystkie testy i spersonalizowaną medycynę? Czy to w ogóle warte swojej ceny? Caplan zwraca uwagę, że każdy, kto chce dziś sekwencjonowania genomu, musi płacić z własnej kieszeni, ponieważ firmy ubezpieczeniowe rzadko zwracają pacjentom koszty testów genetycznych lub porad. Tak więc przynajmniej na razie istnieje ekonomiczna dysproporcja w dostępie do tych wysoce dostosowanych schematów zdrowotnych. Tylko bogaci mogą teraz zapłacić za sekwencjonowanie genomu, mówi Caplan.
To może być na razie prawdą, ale Venter zatrudnił aktuariuszy, aby pomogli udowodnić ekonomiczność spersonalizowanego podejścia HLI, mając nadzieję na zaangażowanie firm ubezpieczeniowych. Mówi, że nawet jeśli kosztuje to 25 000 dolarów na pacjenta, jest to lepsze niż wydawanie setek tysięcy dolarów na chemioterapię i inne terapie, które ostatecznie nie uratują życia. A więc 25 000 dolarów vs. setki tysięcy dolarów, pozostało 40 lat życia vs. dwa lata życia, mówi. Ile z tych przypadków musisz powiedzieć, że bardziej opłacalne jest zapobieganie chorobom niż tylko leczenie?