211service.com
Kiedy nawet sekwencjonowanie genomu nie daje diagnozy
Sam D'Orazio
Czteroletni Beckett Edwards miał pracę, jeśli chodzi o testy genetyczne. A jego rodzina wciąż nie ma odpowiedzi.
Wkrótce po jego urodzeniu jego rodzice, Eric i Tricia, zauważyli, że jego mięśnie są wiotkie. W wieku dwóch i pół lat Beckett zaczął tracić słownictwo składające się z 40-50 słów. Teraz jest w stanie powiedzieć tylko kilka słów i głównie bełkocze.
Jak wszyscy rodzice, których dziecko nie czuje się dobrze, mieszkający w Los Angeles Eric i Tricia chcą diagnozy. Lekarze podejrzewają, że Beckett ma zaburzenie genetyczne, a odpowiedź leży w jego DNA. Testy genetyczne często pomagają lekarzom w postawieniu diagnozy i, w niektórych przypadkach, skierowaniu pacjentów na leczenie (patrz Powolny postęp w kierunku lepszej medycyny). Ta nadzieja zaprowadziła rodzinę Edwardsów w diagnostyczną odyseję, poprzez serię coraz bardziej szczegółowych testów – ostatecznie zsekwencjonowanie pełnego genomu Becketta. Ponieważ koszt sekwencjonowania genów spada, bardziej kompleksowe testy stały się realistyczną opcją dla pacjentów.
Lekarze Becketta jako pierwsi zasugerowali standardowe testy genetyczne, w tym jeden na dziedziczną chorobę o nazwie Prader-Willi, rzadką chorobę, która wydawała się pasować do niektórych jego objawów. Ale te testy dały wynik negatywny.
Po wykluczeniu kilku chorób rodzina przeszła do następnego etapu: sekwencjonowania całego egzomu. Obejmuje to sekwencjonowanie wszystkich znanych genów danej osoby – ex in exom oznacza ekspresję, co oznacza tylko DNA, którego zadaniem jest kierowanie produkcją białek. Egzom reprezentuje tylko 1,5 procent z sześciu miliardów liter DNA w genomie człowieka, ale mutacje w genach najprawdopodobniej powodują chorobę. Jill Mokry, doradca genetyczny w Baylor College of Medicine w Houston, nazywa ten egzom nisko wiszącym owocem genetyki.
Wszyscy trzej członkowie rodziny Edwardsów przeszli test sekwencjonowania całego egzomu. Ponieważ rodzice Becketta są zdrowi, wszelkie nietypowe mutacje DNA, które mieli, można wykluczyć jako przyczynę jego choroby. Sekwencjonowanie egzomów zostało po raz pierwszy wprowadzone do specjalistycznych klinik około siedem lat temu. Badania wykazały, że może postawić diagnozę w około 25 do 30 procent przypadków. Na przykład badanie opublikowane w Natura w marcu odkryli, że sekwencjonowanie całego egzomu z powodzeniem doprowadziło do diagnozy u 29% 150 pacjentów z neurologią pediatryczną, w porównaniu z 7% w przypadku standardowych testów genetycznych. Inne nauka od lutego wykazały, że test całego egzomu zidentyfikował przyczynę genetyczną u 26,5% z 200 osób dorosłych z dziedzicznymi problemami z sercem, w porównaniu z 18% w przypadku konwencjonalnych testów genetycznych.
Eric i Tricia myśleli, że egzom z pewnością utrzyma mutację genetyczną odpowiedzialną za objawy Becketta. Ale kiedy nie ujawniono również żadnego oczywistego winowajcy, lekarz z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles zalecił, aby rodzina złożyła wniosek Sieć chorób niezdiagnozowanych , badanie rozpoczęte przez National Institutes of Health, aby pomóc pacjentom z wcześniej niezidentyfikowanymi schorzeniami.
Beckett został przyjęty wkrótce po rozpoczęciu badania jesienią 2015 roku, aw zeszłym roku przeszedł test sekwencjonowania całego genomu. Sekwencjonowanie całego genomu zapewnia odczyt całego DNA na chromosomach danej osoby i może zidentyfikować prawie wszystkie formy zmienności genetycznej. Eric Edwards mówi, że dzięki temu testowi zdecydowanie myślał, że dostaną diagnozę.
Genom Becketta został zsekwencjonowany przez Instytut Biotechnologii HudsonAlpha w Alabamie, gdzie trwają badania porównujące sekwencjonowanie egzomu i genomu. Cena instytutu sekwencjonowania całego genomu wynosi około 6500 dolarów, podczas gdy sekwencjonowanie egzomu może kosztować od 5000 do 5500 dolarów, mówi Liz Worthey, genetyk z HudsonAlpha. Ponieważ koszty obu testów stały się tak podobne, Worthey zaleca, aby pacjenci, którzy nie otrzymali diagnozy, pominęli egzom i przeszli od razu do genomu.
Instytut przeanalizował pełne genomy 70 trudnych do złamania przypadków, które wcześniej otrzymały sekwencjonowanie egzomu bez uzyskania odpowiedzi. W 17 przypadkach, czyli około 24 procent, pełny genom ujawnił mutację genetyczną, która była ostateczną lub prawdopodobną przyczyną objawów pacjenta. U 47 innych, czyli około 67 procent, genomy pacjentów zawierały nietypowy wariant DNA, którego nie można było bezpośrednio powiązać z ich chorobą.
Często w genomie znajdujemy wariant, ale ten gen lub ten region po prostu nie jest związany z chorobą, o ile wiemy, więc nie będziemy w stanie nic powiedzieć na pewno, mówi Worthey.
Analiza przedstawiona w zeszłym miesiącu na dorocznym spotkaniu genetyki klinicznej w Phoenix wykazała, że sekwencjonowanie całego genomu może czasami dostarczyć diagnozy, podczas gdy poprzednie sekwencjonowanie całego egzomu nie było możliwe. Ale pokazuje również, że genom wciąż nie jest dobrze poznany i że naukowcy nie znają jeszcze wszystkich zmian w genomie, które mogą powodować chorobę.
Isaac Kohane z Wydziału Informatyki Biomedycznej Harvard Medical School mówi, że ludzie analizujący genom mogą po prostu przeoczyć przyczynę leżącą na widoku – tak zwany fałszywie negatywny wynik.
Nasza zdolność do rozróżnienia, co faktycznie może powodować chorobę, jest nadal dość prymitywna, mówi Kohane. Mamy więc nieznaną stawkę wyników fałszywie ujemnych.
Innym problemem jest to, że nie wszystkie interpretacje genomu są równe: różne zespoły badawcze mogą inaczej analizować wyniki sekwencjonowania tego samego pacjenta. Samo sekwencjonowanie jest zautomatyzowane za pomocą maszyny, a badacze używają specjalnego oprogramowania i narzędzi internetowych do przesiewania dużych ilości wytwarzanych danych (patrz Internet DNA ). Jednak nie wszyscy naukowcy są równie wykwalifikowani w analizowaniu plików genomowych, mówi Kohane.
Podobnie jak wykonanie biopsji guzka w piersi zasługuje na drugą opinię w celu rozpoznania raka, tak samo jak ponowne odczytanie genomu, mówi Kohane.
Rodzina Edwardsów wciąż ma kilka szans na postawienie diagnozy. Matthew Herzog, koordynator badań dla sieci chorób niezdiagnozowanych na UCLA, mówi, że naukowcy badają inne sposoby rozwiązywania nierozwiązanych przypadków, takie jak sekwencjonowanie RNA, które analizuje zmiany w sposobie transkrypcji DNA. Możliwe jest również zreplikowanie podejrzanych zmian DNA u myszy i danio pręgowanego, aby sprawdzić, czy powodują one objawy podobne do tych obserwowanych u człowieka.
Herzog i jego koledzy uważają, że zidentyfikowali pacjenta w Nowej Zelandii, który ma takie same objawy jak Beckett. Jeśli uda im się zsekwencjonować genom tego pacjenta, może to ujawnić mutację DNA, którą oboje mają wspólne dzieci.
Ale Eric Edwards przyznaje, że on i jego żona są w punkcie, w którym jesteśmy przygotowani, że możemy się nigdy nie dowiedzieć.