Лична геномика

Лична геномика или генетика на потрошувачите — гранка на геномијата која се занимава со секвенционирање, анализа и интерпретација на геномот на поединецот. Фазата на генотипирање користи различни техники, вклучувајќи чипови за анализа на еднонуклеотиден полиморфизам (обично 0,02% од геномот), или делумно или целосно секвенционирање на геномот. Откако ќе се знаат генотиповите, варијациите на поединецот може да се споредат со објавената литература за да се одреди веројатноста за изразување на особини, заклучоците од потеклото и ризикот од болеста.

Автоматизираните секвенционери со голем пропуст ја зголемија брзината и ги намалија трошоците за секвенционирање, што овозможува да се понуди секвенционирање на целиот геном, вклучително и толкување на потрошувачите од 2015 година за помалку од 1.000 долари. Новиот пазар на услуги за секвенционирање на геномот директно до потрошувачот донесе нови прашања и за медицинската ефикасност и за етичките дилеми поврзани со широко распространето знаење за поединечните генетски информации.

Во персонализирана медицина

Персонализираната медицина е медицински метод кој ги таргетира структурите за третман и медицинските одлуки врз основа на предвидениот одговор на пациентот или ризикот од болест.^[1] Националниот институт за рак или NCI, огранок на Националниот институт за здравје, ги наведува гените, протеините и околината на пациентот како примарни фактори анализирани за спречување, дијагностицирање и лекување на болеста преку персонализирана медицина.^[1]

Постојат различни подкатегории на концептот на персонализирана медицина како што се предиктивна медицина, прецизна медицина и стратификувана медицина. Иако овие термини се користат наизменично за да се опише оваа практика, секој носи поединечни нијанси. Предиктивната медицина го опишува полето на медицината што користи информации, често добиени преку техники на лична геномика, за да се предвиди можноста за болест и да се воведат превентивни мерки за одредена индивидуа.^[2] Прецизната медицина е термин многу сличен на персонализираната медицина по тоа што се фокусира на гените, околината и начинот на живот на пациентот; сепак, се користи од Националниот совет за истражување за да се избегне каква било конфузија или погрешно толкување поврзани со поширокиот термин. Стратификуваната медицина е верзија на персонализирана медицина која се фокусира на поделба на пациентите во подгрупи врз основа на специфични одговори на третманот и идентификување на ефективни третмани за одредена група.^[3]

Примери за употреба на персонализирана медицина вклучуваат онкогеномика и фармакогеномика. Онкогеномијата е поле на студии фокусирано на карактеризација на гените поврзани со ракот. Со ракот, специфичните информации за туморот се користат за да помогнат во создавањето на персонализирана дијагноза и план за лекување.^[4] Фармакогеномијата е студија за тоа како геномот на една личност влијае на нивниот одговор на лекови.^[5] Ова поле е релативно ново, но брзо расте, делумно поради зголемувањето на финансирањето за Мрежата за истражување на фармакогеномијата на НИХ. Од 2001 година, има речиси 550% зголемување на бројот на истражувачки трудови во PubMed поврзани со термините за пребарување фармакогеномика и фармакогенетика.^[6] Ова поле им овозможува на истражувачите подобро да разберат како генетските разлики ќе влијаат на одговорот на телото на лекот и да информираат кој лек е најсоодветен за пациентот. Овие планови за третман ќе можат да ги спречат или барем да ги минимизираат негативните реакции на лекот кои се „значајна причина за хоспитализирања и смртни случаи во САД“. Генерално, истражувачите веруваат дека фармакогеномијата ќе им овозможи на лекарите подобро да го приспособат лекот на потребите на поединечниот пациент.^[5] Почнувајќи од ноември 2016 година, FDA одобри 204 лекови со фармакогенетски информации во неговото етикетирање. Овие етикети меѓу другите информации може да ги опишат упатствата за дозирање специфични за генотипот и ризикот од несакани настани.^[7]

Ризикот од болеста може да се пресмета врз основа на генетски маркери и геномски асоцијациски студии за вообичаени медицински состојби, кои се мултифакторни и вклучуваат еколошки компоненти во проценката. Болестите кои се поединечно ретки (помалку од 200.000 луѓе заболени во САД) сепак се колективно вообичаени (погодуваат приближно 8-10% од популацијата на САД).^[8] Над 2500 од овие болести (вклучувајќи неколку почести) имаат предвидлива генетика со доволно високо клиничко влијание што се препорачуваат како медицински генетски тестови достапни за поединечни гени (и за секвенционирање на целиот геном) и растат со околу 200 нови генетски болести годишно.^[9]

Трошоци за секвенционирање на геномот на поединецот

Типични трошоци за секвенционирање на геном со човечка големина, на логаритамска скала. Забележете го драстичниот тренд побрзо од законот на Мур кој започна во јануари 2008 година, бидејќи секвенционирањето по Санџер се појави на интернет во центрите за секвенционирање.^[10]

Трошоците за секвенционирање на човечкиот геном брзо опаѓаат, поради континуираниот развој на нови, побрзи, поевтини технологии за секвенционирање на ДНК, како што е „секвенционирање на ДНК од следната генерација“.

Националниот институт за истражување на човечкиот геном, огранок на Националниот институт за здравје на САД, објави дека трошоците за секвенционирање на цел геном со големина на човекот паднале од околу 14 милиони долари во 2006 година на под 1.500 долари до крајот на 2015 година.^[11]

Во диплоидниот човечки геном има 6 милијарди базни парови. Статистичката анализа открива дека е потребно покривање од приближно десет пати за да се добие покриеност на двата алели во 90% човечкиот геном од читања од 25 базни парови со секвенционирање на пушка.^[12] Тоа значи вкупно 60 милијарди базни парови кои мора да се секвенционираат. Машината за секвенционирање на применети биосистеми SOLiD, Illumina или Helicos^[13] може да секвенционира од 2 до 10 милијарди базни парови во секое пуштање од 8.000 до 18.000 долари. Трошоците мора да ги земат предвид и персоналните трошоци, трошоците за обработка на податоците, правните, комуникациските и други трошоци. Еден начин да се оцени ова е преку комерцијални понуди. Првото такво секвенционирање на целиот диплоиден геном (6 милијарди п.н.е., 3 милијарди од секој родител) беше од Knome и нивната цена падна од 350.000 долари во 2008 година на 99.000 долари во 2009 година^[14][15] Ова проверува 3000 пати повеќе бази на геномот отколку генотипирање базирано на SNP чип, идентификувајќи ги и новите и познатите варијанти на секвенца, некои релевантни за личното здравје или потеклото.^[16] Во јуни 2009 година, Illumina го објави лансирањето на сопствената услуга за секвенционирање на личен геном на длабочина од 30X за 48.000 долари по геном.^[17] Во 2010 година ја намалија цената на 19.500 долари.^[18]

Во 2009 година, Целосна геномика на Mountain View објави дека ќе обезбеди целосно секвенционирање на геномот за 5.000 долари, од јуни 2009 година.^[19] Ова ќе им биде достапно само на институциите, а не на поединците.^[20] Цените се очекува дополнително да се намалат во текот на следните неколку години поради економиите на обем и зголемената конкуренција.^[21][22] Почнувајќи од 2014 година, Gentle го понуди речиси целосното секвенционирање на егзоми за помалку од 2.000 долари, вклучително и лично советување заедно со резултатите.^[23] До крајот на 2018 година, повеќе од милион човечки геноми се речиси целосно секвенционирани за само 200 долари по човек, па дури и под одредени околности ултра безбедни лични геноми за по 0 долари.^[24] Во тие два случаи, реалните трошоци се намалуваат бидејќи податоците може да се монетизираат за истражувачите.

Намалувањето на трошоците општо за геномското мапирање им дозволи на генеалошките локации да го нудат како услуга,^[25] до степен до кој некој може да го достави својот геном до научни потфати со толпа извори како што се OpenSNP^[26] или DNA.land во Њујорк Центарот за геном, како примери на граѓанска наука.^[27] Семејството Корпас, предводено од научникот Мануел Корпас, го разви проектот Корпасом,^[28] и охрабрен од ниските цени во секвенционирањето на геномот, беше првиот пример за анализа на личните геноми од толпата научно население.^[29]

Отворањето на геномски медицински клиники во големите американски болници покрена прашања за тоа дали овие услуги ги прошируваат постојните нееднаквости во американскиот здравствен систем, вклучително и од лекари како Роберт С. Грин, директор на Клиниката за превентивна геномика во Бригам и Женската болница.^[30][31]

Етички прашања

Генетската дискриминација е дискриминирачка врз основа на информациите добиени од геномот на поединецот. Законите за генетска недискриминација се донесени во некои американски држави ^[32] и на федерално ниво, со Законот за недискриминација на генетски информации (ЗНГИ). Законодавството ЗНГИ спречува дискриминација од страна на здравствените осигуреници и работодавачите, но не се однесува на осигурување на живот или осигурување на долгорочна нега. Усвојувањето на Законот за пристапна нега во 2010 година ја зајакна заштитата на ЗНГИ со тоа што им забрани на компаниите за здравствено осигурување да го негираат покритието поради „претходните услови“ на пациентот и отстранување на способноста на издавачите на осигурување да ги приспособат трошоците за премија врз основа на одредени фактори како што се генетските болести.^[33] Со оглед на етичките грижи за предсимптоматско генетско тестирање на малолетници,^{[34][35][36][37]} веројатно е дека личната геномика прво ќе се примени на возрасните кои можат да дадат согласност да се подложат на такво тестирање, иако секвенционирањето на геномот е веќе се покажува вредна за децата доколку се присутни некои симптоми.^[38]

Исто така, постои загриженост во врска со истражувањето на човечкиот геном во земјите во развој. Алатките за спроведување на анализи на целиот геном генерално се наоѓаат во земјите со високи приходи, поради што се потребни партнерства меѓу развиените и земјите во развој со цел да се проучат пациентите погодени од одредени болести. Релевантните алатки за споделување на пристапот до собраните податоци не се подеднакво достапни кај нациите со ниски приходи и без воспоставен стандард за овој тип на истражување, загриженоста за правичноста кон локалните истражувачи останува нерешена.^[39]

Други прашања

Генетска приватност

Во Соединетите Американски Држави, биомедицинските истражувања кои содржат човечки субјекти се регулирани со основниот стандард на етика познат како Заедничко правило, кој има за цел да ја заштити приватноста на субјектот со барање „идентификатори“ како што се името или адресата да се отстранат од собраните податоци.^[40] Меѓутоа, во извештајот на Претседателската комисија за проучување на биоетичките прашања од 2012 година се наведува дека „она што претставува „идентификувани“ и „де-идентификувани“ податоци е флуидно и дека технологиите што се развиваат и зголемената достапност на податоците би можеле да овозможат деидентификувани податоци да повторно да се идентификуваат“.^[40] Всушност, истражувањата веќе покажаа дека е „можно да се открие идентитетот на учесникот во студијата со вкрстување на податоците од истражувањето за него и неговата ДНК секвенца… [со] генетска генеалогија и бази на податоци со јавни записи“.^[41] Ова доведе до повици до креаторите на политики да воспостават конзистентни насоки и најдобри практики за пристапност и употреба на поединечни геномски податоци собрани од истражувачите.^[42]

Исто така, има контроверзии во врска со загриженоста со компаниите кои тестираат поединечна ДНК. Има прашања како што се „протекување“ информации, правото на приватност и каква одговорност има компанијата да се погрижи тоа да не се случи. Правилата за регулирање не се јасно поставени. Она што сè уште не е утврдено е кој законски ги поседува информациите за геномот: компанијата или поединецот чиј геном е прочитан. Објавени се примери на искористени информации за личниот геном.^[43] Дополнителни грижи за приватноста, поврзани со, на пр., генетска дискриминација, губење на анонимноста и психолошки влијанија, се повеќе се посочуваат од академската заедница^[43] како и од владините агенции.^[40]

Дополнителни прашања произлегуваат од компромисот помеѓу јавната корист од споделувањето на истражувањето и изложеноста на бегство на податоци и повторна идентификација. Проектот за личен геном (започнат во 2005 година) е меѓу ретките што ги направи јавно достапни и геномските секвенци и соодветните медицински фенотипови.^[44][45]

Персонализирана алатка за геном

Целосното секвенционирање на геномот дава големо ветување во светот на здравствената заштита во потенцијалот на прецизни и персонализирани медицински третмани. Оваа употреба на генетски информации за избор на соодветни лекови е позната како фармакогеномика. Оваа технологија може да дозволи третманите да се грижат за поединецот и за одредени генетски предиспозиции што може да ги имаат (како што е персонализирана хемотерапија). Меѓу највлијателните и најефикасните употреби на информациите за личниот геном е избегнувањето на стотици тешки генетски нарушувања со еден ген што загрозува околу 5% од новороденчињата (со трошоци до 20 милиони долари),^[46] на пример, елиминација на болеста Теј Сакс. преку Дор Јешорим. Друг сет од 59 гени проверени од Американскиот колеџ за медицинска генетика и геномика (ACMG-59) се сметаат за активни кај возрасните.^[47]

Во исто време, целосното секвенционирање на геномот може да идентификува полиморфизми кои се толку ретки и/или благи промени во секвенцата што заклучоците за нивното влијание се предизвикувачки, засилувајќи ја потребата да се фокусираме на сигурни и активни алели во контекст на клиничката нега. Чешката медицинска генетичарка Ева Мачацкова пишува: „Во некои случаи е тешко да се разликува дали откриената варијанта на секвенца е причинска мутација или неутрална (полиморфна) варијација без никакво влијание врз фенотипот - предизвикувањето гени станува сè поважен проблем“.^[48] Всушност, истражувачите од проектот Exome Aggregation Consortium (ExAC) процениле дека просечниот човек носи 54 генетски мутации за кои претходно се претпоставуваше дека се патогени, т.е. имаат 100% пенетрација, но без очигледна негативна здравствена презентација.^[49]

Како и кај другите нови технологии, лекарите можат да нарачаат геномски тестови за кои некои не се правилно обучени да ги толкуваат резултатите. Многумина не се свесни за тоа како СНП реагираат еден на друг. Ова резултира со претставување на клиентот со потенцијално погрешни и загрижувачки резултати кои би можеле да го оптоварат и онака преоптоварениот здравствен систем. Теоретски, ова може да го антагонизира поединецот да донесува необразовани одлуки како што се нездрави избори на начин на живот и модификации на планирањето на семејството. Негативните резултати кои може да бидат потенцијално неточни, теоретски го намалуваат квалитетот на животот и менталното здравје на поединецот (како што се зголемена депресија и голема анксиозност).

Генетика директно до потрошувачите

Користење на микронизи за генотипизација. Видеото го прикажува процесот на извлекување генотипови од примерок од човечко плукање со помош на микронизи како што го прават повеќето големи генетски компании директно до потрошувачите.

Исто така, постојат три потенцијални проблеми поврзани со валидноста на комплетите за личен геном. Првото прашање е валидноста на тестот. Ракувањето со грешките на примерокот ја зголемува веројатноста за грешки кои би можеле да влијаат на резултатите од тестот и толкувањето. Вториот влијае на клиничката валидност, што може да влијае на способноста на тестот да открие или предвиди поврзани нарушувања. Третиот проблем е клиничката корист на комплетите за персонален геном и поврзаните ризици, како и придобивките од нивното воведување во клиничката пракса.^[50]

Луѓето треба да се едуцираат за толкување на нивните резултати и што треба рационално да земат од искуството. Загриженоста за клиентите кои погрешно ги толкуваат здравствените информации беше една од причините за затворањето на услугите за здравствена анализа на 23&Me од страна на FDA во 2013 година.^[51] Не е само просечниот човек кој треба да се едуцира во димензиите на сопствената геномска секвенца, туку и професионалците, вклучително и лекарите и новинарите од науката, мора да добијат знаење потребно за информирање и едукација на своите пациенти и јавноста.^[52][53][54] Примери за такви напори вклучуваат Проектот за образование за лична генетика (pgEd), соработката на Смитсонијан со NHGRI и MedSeq, BabySeq и MilSeq проектите на Геноми на луѓето, иницијатива на Медицинскиот факултет Харвард и Бригам и Женската болница.

Главна употреба на личната геномика надвор од доменот на здравјето е онаа на анализа на предците (види Генетска генеалогија), вклучувајќи информации за еволутивното потекло, како што е содржината на неандерталците.^[55]

Популарна култура

Научнофанатастичниот филм GATTACA од 1997 година претставува блиско идно општество каде личната геномика е лесно достапна за секого и го истражува нејзиното општествено влијание. Совршената ДНК^[56] е роман што ги користи сопствените искуства и експертиза на д-р Мануел Корпас како научник за геном за да започне со истражување на некои од овие исклучително предизвикувачки прашања.

Други употреби

Во 2018 година, полицијата го уапси Џозеф Џејмс ДеАнџело, главниот осомничен за убиецот на Голден Стејт или силувачот од источната област^[57] и Вилијам Ерл Талбот II, главниот осомничен за убиствата на Џеј Кук и Тања Ван Кујленборг во 1987 година^[58] Овие апсења беа засновани на личната геномика поставена во базата на податоци со отворен код, GEDmatch, што им овозможи на иследниците да ја споредат ДНК пронајдена од местата на злосторството со ДНК поставена во базата на податоци од роднини на осомничениот.^[57][59] Во декември 2018 година, FamilyTreeDNA ги промени условите за користење за да им овозможи на органите на редот да ја користат нивната услуга за да ги идентификуваат осомничените за „насилно злосторство“ или да ги идентификуваат останките на жртвите. Компанијата потврди дека работи со ФБИ на најмалку неколку случаи.^[60] Оттогаш, речиси 50 осомничени за злосторства за напад, силување или убиство се уапсени со истиот метод.^[61]

Личната геномика, исто така, им овозможи на истражувачите да идентификуваат претходно непознати тела со помош на GEDmatch (Девојката Бакскин,^[62] Лајл Стевик^[63] и Џозеф Њутн Чендлер III).^[64]