Proste badanie krwi w celu przewidzenia przedwczesnych porodów może uratować życie dzieci

Powikłania porodu przedwczesnego są główną przyczyną zgonów dzieci poniżej piątego roku życia na całym świecie.

Za pomocą

• Bonnie Rochman strona archiwum

27 lutego 2019 r.

zdjęcia getty

Piętnaście milionów dzieci rodzi się każdego roku przedwcześnie. Córka Stephena Quake'a, Zoe, była jedną z nich: przybyła przez awaryjne cesarskie cięcie po tym, jak Quake i jego żona, Athina, udali się w środku nocy na pogotowie, miesiąc przed terminem Zoe. Pierwszą noc spędziła w inkubatorze, a jej ojciec, wówczas bioinżynier w Caltech, zastanawiał się, dlaczego narodziny nie mogą być bardziej przewidywalne.

To pytanie tkwiło w umyśle Quake'a. Na kilka miesięcy przed rozpoczęciem przez Zoe pierwszej klasy liceum jej tata ogłosił, że wykonał badanie krwi matki, które może zaalarmować kobiety, że będą rodzić przedwcześnie – przed ukończeniem 37. tygodnia ciąży. Od tego czasu uruchomił startup, aby skomercjalizować technologię i stworzyć tani, łatwy test, który kobiety mogłyby wykonać około szóstego miesiąca ciąży.

Ta historia była częścią naszego wydania z marca 2019 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Test wcześniactwa nie jest pierwszym podejściem Quake'a do zdrowia prenatalnego. Kiedy Athina była w ciąży z Zoe, przeszła amniopunkcję, inwazyjną biopsję igłową stosowaną w celu wykrycia zespołu Downa i innych schorzeń. Kiedy jest wykonywany przez lekarzy z dużym doświadczeniem, ryzyko poronienia jest niskie, ale istnieje – a to jest nerwowe dla przyszłych rodziców. Pomyślałem: O mój Boże, to okropne – że musisz zaryzykować utratę dziecka, aby zadać pytanie diagnostyczne, mówi.

Przekonany, że musi być lepszy sposób, Quake zajął się opracowywaniem nieinwazyjnych badań krwi, aby ocenić wiele z tych samych informacji, co amniopunkcja, ale z mniejszym ryzykiem ciąży. Wykorzystał fragmenty swobodnie pływającego DNA płodowego znalezione we krwi matki, aby uzyskać wgląd w genetyczną budowę płodu. Ponad dekadę później wiele firm biotechnologicznych oferuje wersję podobnych testów na zespół Downa i inne schorzenia kobietom w ciąży w klinikach na całym świecie.

Pomyślałem: O mój Boże, to straszne – że musisz zaryzykować utratę dziecka, aby zadać pytanie diagnostyczne.

Podobnie badania krwi, często nazywane biopsjami płynnymi, są opracowywane do wielu zastosowań, w tym do wykrywania raka we wczesnym stadium i wykrywania, czy zastępcze serce nie działa w organizmie biorcy przeszczepu. W 2014 roku Quake zidentyfikował dowody na obumieranie neuronów w krążeniu krwi pacjentów z chorobą Alzheimera, co jest wykorzystywane do opracowywania testów na choroby neurodegeneracyjne i autoimmunologiczne.

Przewidywanie przedwczesnego porodu byłoby kolejnym ważnym przełomem. Na całym świecie więcej niż jedno dziecko na 10 rodzi się przedwcześnie, co stanowi problem zdrowia publicznego, który przekracza granice społeczno-ekonomiczne i geograficzne. Niemowlęta w biednych krajach, takich jak Malawi, rodzą się zbyt wcześnie — kraj ten ma 18% wskaźnik przedwczesnych porodów, najwyższy na świecie — ale tak samo dzieci w Stanach Zjednoczonych, jak córka Quake'a w zamożnej południowej Kalifornii.

Powikłania przedwczesnego porodu są główną przyczyną zgonów dzieci poniżej piątego roku życia na całym świecie. Wcześniaki mogą zmagać się z infekcjami, trudnościami w nauce oraz problemami ze wzrokiem i słuchem. W biednych krajach dzieci urodzone znacznie przedwcześnie często nie przeżywają. W bogatych krajach zwykle tak się dzieje, ale czasami z długofalowymi konsekwencjami, w tym problemami behawioralnymi i zaburzeniami neurologicznymi, takimi jak porażenie mózgowe. Jest też czynnik ekonomiczny: dzieci urodzone przedwcześnie kosztują średnio 10 razy więcej w ciągu pierwszego roku życia niż te, których poród nie miał komplikacji.

Wystarczy zapytać Jen Sinconis, której bliźnięta przybyły bez ostrzeżenia w 24. tygodniu ciąży w 2006 roku. Ciąże bliźniacze są uważane za obciążone wysokim ryzykiem, ale ciąża Sinconis przebiegała spokojnie, dopóki nie zaczęła mieć, jak przypuszczała, skurczów Braxtona Hicksa, które mogą wystąpić z tygodniowym wyprzedzeniem. porodu, gdy macica przygotowuje się do porodu. Myliła się i jej bliźniacy przybyli w ciągu sześciu godzin.

Jeden z chłopców Sinconis na OIOM-ie. Dzięki uprzejmości Jennifer Sinconis

Aidan ważył 1 funt, 14 uncji (850 gramów) i musiał spędzić trzy miesiące w szpitalu; Ethan ważył 1 funt, 6 uncji i był w gorszej sytuacji. Przez większość pierwszego roku życia był na tlenie i ledwo uniknął konieczności wykonania tracheotomii. Sinconis otrzymała zastrzyk środka powierzchniowo czynnego, aby pomóc rozwinąć płuca jej synów, gdy tylko dotarła do szpitala, ale jeśli test był w stanie ostrzec jej lekarza, że ​​jest zagrożona wczesnym porodem, mogła otrzymać lek wcześniej. kiedy to mogło coś zmienić. Gdybym wiedział, że urodzą się przedwcześnie, całe nasze życie wyglądałoby inaczej, mówi Sinconis, kreatywny producent w siedzibie głównej Starbucks w Seattle.

Opieka medyczna chłopców kosztowała ponad 2 miliony dolarów i nie skończyła się, gdy opuścili szpital. Przez pierwsze trzy i pół roku życia pozostawali w izolacji w domu; Sinconis ledwo może śledzić liczbę lekarzy i terapeutów, których widzieli przez lata. Ona i jej mąż zostali zmuszeni do sprzedaży domu, likwidacji kont emerytalnych i oszczędnościowych, a ostatecznie ogłosili upadłość, aby poradzić sobie z prawie 450 000 dolarów, których nie pokryłoby ubezpieczenie. Teraz 12-letni chłopcy w większości dogonili rozwojowo inne dzieci w ich wieku. Ale ich rodzice dopiero zaczynają wychodzić z kłopotów finansowych. Jesteśmy bardzo spóźnieni na sposób przewidywania porodu przedwczesnego, mówi Sinconis.

Bliźniacy Jen Sinconis przybyli na 24 tygodnie w 2006 roku. Teraz 12, chłopcy są w większości zdrowi. Dzięki uprzejmości Jennifer Sinconis

Nowy test

Zoe, obecnie 17-letnia, jest już dorosła i całkowicie zdrowa, mówi Quake, profesor na Uniwersytecie Stanforda od 14 lat, ale odkąd się urodziła, zastanawiał się, jak przewidzieć przedwczesny poród. To było jak kolejna wielka góra do zdobycia, mówi. Zyskaliśmy pewność dzięki nieinwazyjnym badaniom prenatalnym. Poród przedwczesny był jak Mount Everest.

Quake wiedział, że nie ma sensownej diagnostyki, która pozwoliłaby określić, które kobiety w ciąży urodzą zbyt wcześnie. Największą wskazówką jest to, że urodziłaś wcześniej wcześniaka, coś mało przydatnego dla młodej mamy. Dodatkowo przedwczesny poród może być spowodowany wieloma czynnikami: infekcją, bliźniętami, a nawet stresem matki. Nie mamy pojęcia, co wywołuje przedwczesny poród, mówi Ronald Wapner, dyrektor genetyki rozrodu w Columbia University Irving Medical Center. Strzelaliśmy do niego.

Quake wiedział również, że bezpośrednie pomiary DNA nie pomogą. Analiza DNA dziecka odziedziczonego po rodzicach ma fundamentalne znaczenie dla testowania zespołu Downa, ponieważ może ujawnić obecność dodatkowego chromosomu. To pytanie genetyczne, mówi Quake. Jednak badania wykazały, że profil genetyczny dziecka w minimalnym stopniu przyczynia się do wcześniactwa. Zamiast tego Quake skupił się na molekularnym kuzynie DNA, RNA. Cząsteczki te są trudniejsze do wykrycia we krwi (są krótkotrwałe), ale dostarczyłyby bardziej trafnego odczytu, jak sądził Quake, ponieważ ich poziomy rosną i maleją w zależności od tego, co dzieje się w ciele danej osoby. Czy to możliwe, że ciąża zmierzająca do kłopotów brzmiała wczesnymi sygnałami alarmowymi?

Jasna cholera, czy moglibyśmy wymyślić sposób na określenie porodu przedwczesnego? wspomina myślenie.

Quake i jego zespół, w tym Mira Moufarrej, absolwentka w jego laboratorium, przebadali próbki krwi od 38 Afroamerykanek uznanych za zagrożone przedwczesnym porodem, w niektórych przypadkach ze względu na to, że wcześniej urodziły wcześniaki. Ogólnie rzecz biorąc, czarne dzieci w USA rodzą się przedwcześnie o 50% częściej niż białe. Trzynaście kobiet zakończyło poród przed terminem. Analizując cząsteczki RNA we krwi, naukowcy odkryli siedem genów, których zmieniające się sygnały aktywności, zebrane razem, wydawały się przewidywać, które dzieci urodziły się przedwcześnie.

Quake powiedział mi, że był zaskoczony wynikiem. Jasna cholera, czy moglibyśmy wymyślić sposób na określenie porodu przedwczesnego? wspomina myślenie. Wciąż próbujemy zrozumieć biologię stojącą za tymi siedmioma genami, dodaje; nie jest jeszcze jasne, czy sygnały pochodzą od matki, łożyska czy dziecka. Quake podejrzewa, że ​​odzwierciedlają reakcję mamy na zachwianie ciąży. Innymi słowy, mówi, wszystko się wykoleiło i mama na to reaguje.

Piękno tego podejścia polega na tym, że pozwala nam zobaczyć rozmowę toczącą się między matką, płodem i łożyskiem, mówi David Stevenson, współdyrektor Instytutu Badań nad Zdrowiem Matki i Dziecka w Stanford i główny badacz w jego centrum badań nad wcześniactwem. . To jak podsłuchiwanie. Teraz możemy uzyskać do nich dostęp podczas komunikacji, co pomaga nam zrozumieć, co dzieje się w czasie ciąży.

Nadzieja leczenia

Pięćset lat temu, zafascynowany anatomiczną sekcją macicy zmarłej ciężarnej kobiety, Leonardo da Vinci pisał o swoim zamiarze rozwikłania tajemnic poczęcia i przedwczesnego porodu. Nigdy tego nie zrobił, a nawet dzisiaj jest stosunkowo niewiele odpowiedzi. Być może dlatego, że tak niewiele wiadomo, firmy farmaceutyczne nie postrzegały przedwczesnego porodu jako obiecującego obszaru inwestycji. Rzeczywiście, jest to jedna z najbardziej zaniedbywanych kwestii, mówi Sindura Ganapathi, współkierowniczka portfolio Odkrywanie i Narzędzia Zdrowia Matki, Noworodka i Dziecka w Fundacji Gates, która wraz z March of Dimes i CZ Biohub, inicjatywą medyczną finansowany przez Marka Zuckerberga i jego żonę Priscilla Chan, sfinansował pracę Quake'a.

Potrzebujemy o wiele więcej interwencji, mówi Ganapathi. Jesteśmy dość ograniczeni w naszym uzbrojeniu.

Test może być pierwszym krokiem w kierunku nowych leków lub terapii. Wiedza o tym, kto jest zagrożony, pozwoliłaby kobietom się przygotować – powiedzmy, wybierając szpital z oddziałem intensywnej terapii noworodków lub pracując z położnikiem, który mógłby przepisać progesteron, lek czasami podawany w celu przedłużenia ciąży. Wraca do spersonalizowanego leczenia, mówi Wapner. Nadal nie byliśmy w stanie określić, jak działa progesteron i kto działa lepiej. RNA może pomóc nam lepiej zrozumieć, kto powinien otrzymać te leki.

Nowe okno na ciążę może prowadzić do zastosowań wykraczających poza poród przedwczesny. Z punktu widzenia tego, dokąd to może zajść, można spojrzeć na rozwój łożyska, rozwój płodu i interakcje między płodem a matką, mówi Wapner. RNA do niedawna była przyrodnią siostrą DNA. To cholernie dobra wskazówka, jak odróżnić, kto jest zagrożony przedwczesnym porodem, i może dać nam lepszy sposób oceny tego, co dzieje się w czasie ciąży.

Zgodnie z tym Quake stworzył startup o nazwie Akna Dx, mający szczytne cele. Zebrał ponad 10 milionów dolarów od inwestorów, w tym od Khosla Ventures z Menlo Park w Kalifornii. Naszym pomysłem jest przeprowadzanie testów krwi, aby uzyskać kluczowe informacje, mówi dyrektor generalny i współzałożyciel Maneesh Jain. Jaki jest wiek ciążowy płodu? Czy jesteś zagrożony przedwczesnym porodem lub ciężką depresją poporodową? Ciąża wciąż jest wielką czarną skrzynką. Chcemy dać Ci wgląd w to, co dzieje się wewnętrznie, abyś mógł podjąć działania.

Inni eksperci twierdzą, że potrzeba więcej dowodów na to, że RNA może dostarczyć tych spostrzeżeń. Dzieje się tak, ponieważ tak wiele różnych czynników może przyczynić się do wcześniactwa i nie jest jasne, jak dobrze biomarkery Quake’a sprawdzą się w szerszej populacji. Trudność polega na tym, że przedwczesny poród nie jest spowodowany jedną rzeczą, mówi Diana Bianchi, dyrektor Narodowego Instytutu Zdrowia Dziecka i Rozwoju Człowieka im. Eunice Kennedy Shriver oraz ekspert w dziedzinie nieinwazyjnych badań prenatalnych. Infekcja, zagrożone łożysko, stres matki, ciąża bliźniacza – wszystko to i wiele więcej może wywołać przedwczesny poród. W naprawdę małych ilościach Steve był w stanie dokładnie rozróżnić kobiety zagrożone wcześniakiem, mówi Bianchi. Ale liczby były naprawdę małe.

Quake chętnie zgadza się, że jego wstępne odkrycia muszą zostać zweryfikowane w dużej próbie klinicznej, zanim jakikolwiek test będzie gotowy do użytku komercyjnego. Zespół Quake'a pracuje nad potwierdzeniem, że wyniki afroamerykańskich kobiet utrzymują się również w innych grupach. Współpracownicy, w tym niektórzy współzałożyciele Akny, obecnie pobierają próbki krwi od 1000 kobiet w ciąży.

Mamy nadzieję, że uratuje to wiele istnień ludzkich, mówi Quake. To jest naprawdę to, do czego dążymy. Ale to dopiero początek historii… To bardzo żyzny obszar, nie zamierzona gra słów.

Bonnie Rochman jest pisarką o zdrowiu i nauce mieszkającą w Seattle i autorką Maszyna genów.

ukryć