Det er enorm interesse for å lære hva våre gener kan fortelle oss om oss selv. Vil du ikke vite om du har et uregelmessig gen ("genvariant") som forårsaker høyt kolesterol eller gjør blodproppen enklere før det kan oppdages med en standard blodprøve? Ville det ikke være nyttig å vite om du er i fare for et fremtidig hjerteinfarkt i ung alder, så du kan starte behandling for å forhindre det?
Det er en stor spenning over løftet om genomisk sekvensering og hvordan det kan brukes til å skape mer effektive behandlinger for et individ, i hovedsak for å personliggjøre omsorg. Kreftlærere begynner allerede å bruke genetisk informasjon fra en persons svulster for å velge hva de mener er de mest effektive stoffene. Men personlig medisin er fortsatt i sin barndom og er ikke mye brukt i kardiologi ennå. Hvorfor? Fordi jo mer vi lærer, jo flere spørsmål har vi.
Lære hvilke gener som har å si
Vårt DNA er utrolig komplekst. Hver og en av oss har tre millioner basepar av gener. For å vite hvilke genpar som er unormale, måtte vi først lære hvilke normale gener som ser ut. Heldigvis var dedikerte genetikere i stand til å kartlegge DNA ved hjelp av kraftige datamaskiner. Sofistikerte maskiner kan lese disse komplekse kodene veldig raskt - og prosessen som tok 13 år å fullføre, kan nå gjøres på en dag eller så.
Deretter begynte disse forskerne å lete etter uregelmessige gener som dukket opp hos personer med visse sykdommer, slik at de kunne knytte forbindelsen mellom mutasjonen og tilstanden. Dette er som å finne skrivefeil i sidene av en bok-alle har flere typografier i deres DNA.
Men vi har lært at forbindelsen ikke alltid er grei.
For eksempel fant vi flere genvarianter som fører til hypertrofisk kardiomyopati , en sykdom som får hjertemuskelen til å tykke, forstørre og til slutt mislykkes. I lang tid har vi visst at ikke alle som bærer denne genvarianten utvikler sykdommen. Dette gjelder også andre genvarianter.
Videre har forskere funnet ut at en genvariant i hypertrofisk kardiomyopati kan påvirke noen løp, men ikke andre. For eksempel kan kaukasiske mennesker som har en genvariant utvikle en sykdom, mens svarte mennesker med samme genvariant kanskje ikke. Vi vet ikke nøyaktig hvorfor. Så tilstedeværelsen av en genvariant i noen mennesker kan ha en annen implikasjon i andre, noe som betyr at andre faktorer kan være til spill.
I tillegg er det mange sykdommer som synes å ha en genetisk årsak, fordi de går i familier, men vi har ikke vært i stand til å identifisere genvarianter som forårsaker dem. Det er sannsynlig at flere genvarianter er involvert.
Gjør fremgang
Fra et hjertesynspunkt har vi lært mest av sjeldne mutasjoner. Disse funnene har ført til en bedre forståelse av hvordan naturen kan rette opp disse problemene. Det er mye håp om at vi kan bruke dette innsiktet til å utvikle nye stoffer for å behandle disse sykdommene.
For eksempel ble en genvariant identifisert for ti år siden som å være forbundet med levers manglende evne til å fjerne kolesterol fra blodet. Personer med denne mutasjonen har svært høye kolesterolnivåer. Denne oppdagelsen ble brukt til å lage en ny klasse kolesterolmedisiner, kalt PCSK9-hemmere, som hjelper pasienter med mutasjonen metaboliserer kolesterol.
Legemidlet stopper et protein kalt PCSK9 fra å forstyrre den normale kolesterolklaringsmekanismen i leveren. Det tok mindre enn et tiår fra oppdagelsen av PCSK9-banen til produksjon av et stoff som kunne brukes hos pasienter.
Dette ville ikke vært mulig uten kjennskap til den genetiske koden.
Genetiske studier bringer oss nærmere til å finne en behandling for hypertrofisk kardiomyopati også. En nyskapende behandling med små molekyler for å målrette hvor genvarianten er lokalisert, har blitt utviklet. Når katter som er utsatt for denne sykdommen, får denne agenten, sjansen for at de vil utvikle et utvidet hjertefall.
Det neste trinnet er å teste formelen på mennesker i fare for sykdommen. Hvis behandlingen er effektiv, vil det være et gjennombrudd for å forhindre hypertrofisk kardiomyopati. Ingen behandling er for tiden tilgjengelig for de som har større sannsynlighet for å utvikle denne sykdommen fordi de bærer genvarianten. Utviklingen som disse er veldig spennende da de forandrer vår tilnærming til pasientomsorgen fra reaktive til proaktive.
Hva vi ikke vet
Når vi kommer nærmere forståelsen av forholdet mellom genmutasjoner og sykdommer, oppstår en tredje faktor for å komplisere saker - hvordan generene våre samhandler med miljøet og vårt daglige liv. Å samle denne kunnskapen tar en systematisk tilnærming til kliniske studier og mange tiår for å komme frem til svar.
Til slutt håper vi at de vil hjelpe oss med å forstå noen grunnleggende spørsmål, for eksempel hvorfor noen som enten røyker, puster ut forurenset luft eller spiser dårlige kosthold, utvikler hjertesykdom mens andre ikke gjør det. Den gode nyheten er at nyere studier også tyder på at sunne vaner, som å trene regelmessig og spise et sunt kosthold, kan overvinne risikoen for å utvikle kardiovaskulære sykdommer som er "arvet" gjennom genvarianter.
Fylle ut blanks
Det er mange mangler deler av DNA-puslespillet. Heldigvis er det mange store anstrengelser på vei for å samle og analysere genomiske data. Det endelige målet er å gi leger den kunnskapen de trenger for å behandle pasienter som er tilstede med en viss sykdom.
En innsats kalles presisjonsmedisin-initiativet, eller "alle oss". Det er et unikt prosjekt som tar sikte på å identifisere individuelle forskjeller i gener, miljø og livsstil. Prosjektet vil registrere en million eller flere deltakere landsomfattende som er enige om å dele biologiske prøver, genetiske data og diett og livsstilsinformasjon med forskere gjennom deres elektroniske medisinske journaler. Det håpes at informasjonen samlet gjennom dette programmet vil resultere i mer presise behandlinger for mange sykdommer.
Billigere testing
Kostnaden for DNA-sekvensering har falt fra tusenvis av dollar til hundrevis av dollar - og fortsetter å synke. Som lavere priser gjør DNA-testing tilgjengelig for den gjennomsnittlige personen, vil vi sannsynligvis se mer direkteforbrukermarkedsføring som gjør det mulig for familier å identifisere noen genetiske sykdomsrisiko, som ligner på hvordan du allerede kan bruke DNA-testing for å oppdage din forfedre. Vi lærer fortsatt implikasjonene på hvordan innhenting av informasjon om sykdomsrisiko kan påvirke folks helse og velvære.
I den medisinske verden prøver vi å finne ut hvordan man bruker DNA-testing for å skaffe informasjon som vi ikke kan få gjennom andre typer test. Når vi har fått informasjonen, må vi vite hva vi skal gjøre med det. Et godt eksempel er familiær hyperkolesterolemi . DNA-testing har vist at tre prosent av mennesker har økt risiko for denne tilstanden som forårsaker farlig høyt blodkolesterolnivå. Så:
- Skal alle bli testet for å finne denne tre prosent?
- Er dette bedre enn å bruke en standard blodkolesterol test og ta nøye familiehistorie?
- Hva om en DNA-test finner du har en fem prosent høyere risiko for annen form for hjertesykdom?
- Er denne økte risikoen høy nok til at du skal behandles?
Spørsmål som disse må besvares før vi kan bruke DNA-testing for å rettferdiggjøre vår behandlingsmetode.
Går videre
Vi har nettopp begynt å klø på overflaten, men vi forventer at genetikk til slutt vil endre hvordan kardiologer vurderer pasienter og deres familier med visse former for hjertesykdom, som hjertesvikt. En av fem voksne utvikler hjertesvikt. Og sykdommen påvirker barna til en av hver fire hjertesviktspasienter. Vi vil gjerne identifisere disse menneskene før de utvikler hjertesvikt.
Heldigvis gir mange spennende nye utviklinger innen kunnskap og teknologi oss muligheten til å takle dette enormt kompliserte puslespillet. Å identifisere potensialet for gen testing er en skremmende oppgave, men en spennende. Alle ser frem til å se fremgang.
Dr. Tang er kardiolog ved Cleveland Clinic's Heart and Vascular Institute, nasjonens nr. 1 kardiologi og hjerteoperasjonsprogram som rangert av US News & World Report. Han er også direktør for Senter for klinisk genomforskning.
> Kilder:
> Abul-Husn, Noura S. et al. Genetisk identifisering av familiær hyperkolesterolemi innenfor et enkelt amerikansk helsesystem. Vitenskap . 2016; 354 (6319): 7000.
> Manrai AK, Funke BH, Rehm HL, et al. Genetiske feildiagnoser og potensialet for helseforskjeller. New England Journal of Medicine . 2016; 375 (7): 655-665.
> Stern JA, Markova S, Ueda Y, et al. En liten molekylinhibitor av sarkomerer-kontraktilitet avlaster akutt hypertrofisk kardiomyopati. PLOS ONE . 2016; 11 (12): e0168407.