Теперь исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета обнаружили, что, хотя открытия, изменяющие жизнь, могут быть сделаны, необходимо преодолеть серьезные проблемы, прежде чем полногеномное секвенирование станет рутинно полезным в клинической практике. В частности, они обнаружили, что определение индивидуального риска выиграет от повышения точности секвенирования генов, связанных с заболеванием. Кроме того, для подробного анализа генома требуется до 100 часов ручной оценки профессиональными генетическими консультантами или специалистами по информатике.
Хотя когда-то этот метод был непомерно дорогим, многие ожидали, что резкое снижение затрат быстро выведет секвенирование всего генома на арену основного направления здравоохранения.
Однако результаты исследователей показывают, что клинические успехи в области секвенирования полногенома, по крайней мере, в ближайшем будущем, вероятно, будут значительно дороже и трудозатратнее, чем могли предположить некоторые пациенты и клиницисты.
«Мы должны быть очень честными в отношении того, что мы можем и чего не можем делать в данный момент», — сказал Юан Эшли, доктор медицины, доцент медицины и генетики, один из трех старших авторов статьи. "Понятно, что если мы рассмотрим достаточно дел, мы сможем изменить чью-то жизнь.
Но с этой возможностью приходит ответственность делать все правильно. Мы надеемся, что выявление конкретных препятствий позволит исследователям в этой области сосредоточить свои усилия на их преодолении, чтобы сделать этот метод клинически полезным."
Статья будет опубликована 12 марта в Журнале Американской медицинской ассоциации. Майкл Снайдер, доктор философии, профессор и заведующий кафедрой генетики, и Томас Квертермус, доктор медицины, профессор медицины, также разделяют старшее авторство статьи.
Постдокторант и научный сотрудник кардиологии Фредерик Дьюи, доктор медицины, генетический консультант Меган Гроув, CGC, и постдокторант Куипинг Пан, доктор философии, являются ведущими авторами статьи.
Исследователи проанализировали полные геномы 12 здоровых людей и отметили степень точности секвенирования, необходимую для принятия клинических решений у людей, время, необходимое для ручного анализа результатов каждого человека, и прогнозируемые затраты на рекомендуемые последующие медицинские тесты.
«Это был важный проект для команды Стэнфордского университета по ряду причин, не последней из которых является то, что он представляет собой начальную генетическую попытку использовать Стэнфордский биобанк GenePool», — сказал Квертермоус, William G. Ирвин, профессор сердечно-сосудистой медицины.
GenePool был недавно запущен для продвижения геномных исследований в клинических условиях и для улучшения ухода за пациентами; 12 человек в исследовании были первыми участниками.
«GenePool дает пациентам из Стэнфорда возможность участвовать в новаторских исследованиях и является прекрасной возможностью для сотрудничества между исследователями переводов из Стэнфорда», — сказал Квертермоус.
Исследователи оценили стоимость секвенирования генома, интерпретации и анализа в среднем почти 100 генетических вариаций, которые считаются достаточно важными для последующего наблюдения за каждым человеком, в 17000 долларов на человека. Каждое изменение требовало примерно одного часа исследования, чтобы оценить соответствующую научную литературу и определить, действительно ли изменение может повлиять на риск заболевания у человека.
После этого у исследователей осталось примерно от двух до шести результатов, которые, по их мнению, могли быть клинически важными; врачи, которые рассмотрели результаты в рамках исследования, предложили дополнительные тесты, которые стоили менее 1000 долларов на человека.
Однако в одном из 12 случаев отдача от этого интенсивного процесса была большой: женщина, в семейном анамнезе которой не было рака груди или яичников, узнала, что у нее есть потенциально смертельная делеция в гене BRCA1. После подтверждения открытия клинической генетикой рака, она смогла принять меры, чтобы снизить риск рака груди и яичников в будущем.
«Хотя существуют очевидные проблемы с внедрением в клинику секвенирования полного генома, это открытие было явно значимым с медицинской точки зрения», — сказал Дьюи. «Невозможно предсказать на основе исследования с участием 12 человек, как часто будет происходить такое клиническое открытие, но оно определенно поддерживает использование этой технологии."
Одной из серьезных проблем является необходимость окончательного определения последовательности генов, которые, как уже известно, связаны с заболеванием.
Дьюи и его коллеги обнаружили, что коммерчески доступное полногеномное секвенирование не обеспечивает точности, необходимой для идентификации каждого нуклеотида примерно в 7–16 процентах генов, которые, как известно, связаны с повышенным риском заболевания. Хотя во время исследований популяций, которые ищут тенденции, сравнивая сотни геномов, допустима определенная степень неопределенности, сделать точные прогнозы о состоянии здоровья одного человека невозможно.
«Эти готовые методы секвенирования генома были разработаны, чтобы обеспечить в целом хорошее покрытие большей части генома», — сказал Дьюи. "Но есть некоторые регионы, которые еще предстоит хорошо охватить, о которых мы очень заботимся. Нам все еще необходимо дополнить эту информацию дополнительным секвенированием в некоторых регионах, чтобы принять клинически применимые решения."
Исследование может повлиять на недавнюю рекомендацию Американского колледжа медицинской генетики и геномики о том, что так называемые «случайные находки» — термин, используемый для описания обнаружения потенциально связанных с заболеванием вариаций, выявленных во время секвенирования, проводимого по несвязанной медицинской причине, — в обычном порядке. сообщил физическому лицу. Неопределенности или неточности в последовательностях 56 генов, идентифицированных колледжем, могут либо создать видимость того, что опасная вариация является нормальной, либо вызвать ненужную тревогу и последующие тесты, если ген ошибочно считается имеющим опасную мутацию.
В частности, в исследовании использовались две технологии секвенирования — одна от компании Illumina Inc, расположенной в Сан-Диего. и один от Complete Genomics Inc из Маунтин-Вью. — испытывали трудности с надежной идентификацией участков генома с небольшими вставками или делециями нуклеотидов. Эти типы изменений особенно важны, потому что они могут вызвать резкое прекращение кодирующей последовательности белка в ДНК.
«Это иронично и немного отрезвляюще, что мы больше всего боремся с выявлением вставок и делеций — тех изменений в геноме, которые имеют наибольшее влияние», — сказала Эшли.
После определения последовательностей необходимо выяснить, какие изменения или варианты могут оказаться важными.
Дьюи и его коллеги обнаружили, что количество ручного труда, необходимого для просеивания множества вариантов у каждого человека, приближается к 100 часам. Это потому, что, за исключением нескольких хорошо известных мутаций, не существует стандартного способа оценки потенциального воздействия каждого изменения на здоровье. В ходе исследования три консультанта-генетика, три врача, специализирующихся в области информатики, и один медицинский патолог изучили каждый вариант и оценили соответствующую медицинскую литературу (включая публикации по исследованиям на животных и людях, а также генетические базы данных), чтобы определить потенциальный риск заболевания.
Эти проблемы особенно бросаются в глаза при отсутствии конкретного диагностического вопроса. «По-прежнему значительно труднее использовать полногеномное секвенирование для прогнозирования заболеваний, чем для диагностики заболеваний», — сказал Дьюи.
Варианты, которые, как ожидается, могут иметь потенциальные последствия для здоровья, были затем представлены трем врачам первичной медико-санитарной помощи и двум медицинским генетикам, которые независимо изучили результаты и рекомендовали возможные последующие тесты для каждого человека. В целом предполагаемые затраты на тесты были меньше, чем прогнозировали исследователи, — от 351 до 776 долларов.
«Некоторые эксперты в этой области считают, что этот тип тестирования причиняет больше вреда, чем пользы, и может привести к очень дорогостоящим последующим тестам», — сказал Снайдер из Стэнфордского университета. Ашерман, д.м.н., FACS, профессор генетики. "Так что было интересно, что затраты были относительно скромными."
Хотя некоторые результаты исследования несколько отрезвляют, авторы уверены, что секвенирование всего генома заслуживает внимания. Технология секвенирования развивается, и ресурсы клинического генома, спонсируемые Национальными институтами здравоохранения, или ClinGen, призваны помочь ускорить идентификацию клинически важных вариантов и снизить нагрузку на ручное исследование. Стэнфордский профессор генетики Карлос Бустаманте, доктор философии, является соруководителем проекта ClinGen по улучшению прогнозов вариантов, связанных с заболеванием, в различных популяциях.
«Наше намерение при проведении этого анализа состояло в том, чтобы провести линию, описывающую, где мы находимся с этой технологией в данный момент времени, и определить, как лучше всего двигаться дальше», — сказала Эшли. "Ситуация становится более ясной, и проблемы, связанные с внедрением этой техники в клинику, становятся все более очевидными. Секвенирование всего генома может полностью изменить клинику."