Содержание
- Генетика против геномики
- Роль геномного тестирования
- Геномное тестирование при раке
- Домашнее геномное тестирование
Геномное тестирование часто путают с генетическим тестированием. Основное отличие состоит в том, что генетические тесты предназначены для выявления мутации одного гена (например, мутаций BRCA1 и BRCA2, связанных с раком груди и яичников), в то время как геномные тесты проверяют все ваши гены.
Если шире взглянуть на свой генетический состав, в том числе на то, как ваши гены секвенированы и как они влияют друг на друга, геномное тестирование может предложить понимание того, как ваше тело работает на молекулярном уровне и что это означает с точки зрения риска заболевания, прогрессирования или повторение.
Геномное тестирование обычно используется при лечении рака, чтобы определить вероятное поведение опухоли. Это может помочь врачам предсказать, насколько агрессивным будет ваш рак и будет ли он распространяться (метастазировать) в другие части тела.
Геномное тестирование - это центральный инструмент в разработке персонализированной медицины, которая направлена на адаптацию методов лечения, продуктов и практик для каждого человека.
Генетика против геномики
Хотя генетика и геномика связаны с генами, у них совершенно разные цели и приложения.
Генетика
Генетика - это изучение воздействия генов на человека. Гены дают телу инструкции о том, как производить белки; белки, в свою очередь, определяют структуру и функцию каждой клетки тела.Гены состоят из строительных блоков, называемых ДНК, которые выстроены в цепочку, называемую «основаниями». Порядок или последовательность баз определит, какие инструкции будут отправлены и когда.
В то время как многие гены закодированы для производства определенных белков, другие некодированные гены регулируют, как и когда производятся белки (по сути, включают и выключают определенные гены). Любые отклонения в работе гена могут влиять на риск определенных заболеваний в зависимости от того, какие белки затронуты.
В некоторых случаях мутация одного гена может вызывать такие заболевания, как кистозный фиброз, мышечная дистрофия и серповидно-клеточная анемия.
Генетические тесты могут искать любую генетическую мутацию, которую вы могли унаследовать от своих родителей, чтобы подтвердить диагноз, предсказать будущий риск или определить, являетесь ли вы носителем.
Геномика
Геномика - это изучение структуры, функции, картирования и эволюции полного набора ДНК, включая все гены. Генетический материал плюс все последовательности называются геном. Целью геномики является анализ функции и структуры генома, чтобы:
- Понять, как сложные биологические системы, такие как сердечно-сосудистая система и эндокринная (гормональная) система, влияют друг на друга.
- Предсказать, какие проблемы могут возникнуть, если генетические взаимодействия мешают нормальным биологическим функциям
В общей сложности в геноме человека имеется от 20 000 до 25 000 различных генов, кодирующих белок, и примерно 2 000 некодированных регуляторных генов.
Геномика важна, потому что она помогает нам понять, почему некоторые люди генетически предрасположены к определенным заболеваниям (даже если мы не понимаем, как взаимодействуют определенные гены). Вместо того, чтобы определять один генетический путь, геномика оценивает множество генетических переменных, которые влияют на развитие и / или лечение заболевания, такого как рак или диабет.
В отличие от генетики, геномика не ограничивается наследуемыми мутациями. Он определяет, как ваша генетическая структура влияет на течение болезни и, наоборот, как окружающая среда, образ жизни и лекарственные препараты могут вызвать мутации, которые изменяют это течение.
Понимая эти постоянно меняющиеся переменные, врачи могут сделать более осознанный выбор лечения, часто превентивно.
Роль геномного тестирования
Геномное тестирование основано на нашем нынешнем понимании генома человека, процесс, который начался с совместного проекта Human Genome Project с 1990 по 2003 год.
В последние годы ученым все чаще удается определять, какие генетические аномалии приводят не только к развитию болезни, но и к ее характеристикам. Это позволило понять, почему у некоторых людей развиваются более агрессивные формы рака, они живут дольше с ВИЧ или не реагируют на определенные формы химиотерапии.
В то время как генетические тесты могут подтвердить или исключить подозрение на генетическое заболевание, геномика делает еще один шаг вперед, предоставляя нам:
- Маркеры риска для проверки на болезни
- Прогностические маркеры чтобы предсказать, насколько быстро болезнь будет прогрессировать, какова вероятность ее повторения и вероятный исход болезни
- Прогностические маркеры для выбора лечения и предотвращения токсичности
- Маркеры ответа для определения эффективности различных методов лечения
Хотя геномика фокусируется на последствиях нашей генетической структуры независимо от всех других факторов, она не используется изолированно.
Растущее движение к персонализированной медицине меняет наш подход к болезням в целом. В отличие от универсального решения, персонализированная медицина принимает во внимание высокую изменчивость генетики, окружающей среды и образа жизни, чтобы предложить более индивидуальное решение для каждого человека.
Как работает тест
Геномные тесты обычно предлагаются в виде панели целевых генов, начиная от анализа генетических «горячих точек» (четко установленных участков мутации) до полного секвенирования генов. Как правило, тесты проводятся в специализированной лаборатории, сертифицированной в соответствии с Поправками по улучшению клинических лабораторий (CLIA) 1988 года. Сегодня в Соединенных Штатах существует более 500 генетических лабораторий, сертифицированных CLIA.
Для большинства анализов требуется образец крови или слюны или мазок с внутренней стороны щеки (известный как буккальный мазок). В зависимости от целей теста может потребоваться всего несколько капель крови или несколько флаконов. Людям, больным раком, может потребоваться биопсия опухоли или костного мозга.
После получения образца на получение результатов обычно уходит от одной до четырех недель. В зависимости от состояния, которое лечат, может быть под рукой генетический консультант, который поможет вам понять ограничения теста и то, что означают и что не означают результаты.
Секвенирование следующего поколения
Секвенирование следующего поколения (NGS) - это основной инструмент для геномного тестирования. Он используется для идентификации и оценки генетической последовательности миллионов коротких сегментов ДНК, называемых «считываниями». Затем считывания собираются в полную последовательность, чтобы определить, какие генетические вариации (варианты) присутствуют и что они означают.
NGS чрезвычайно гибок и может использоваться для секвенирования только нескольких генов, например, для панели наследственного рака груди, или всего генома, обычно используемого в исследовательских целях для выявления редких заболеваний.
Поскольку большинство вариантов оказывает незначительное влияние на здоровье человека или вообще не имеет его, они будут отфильтрованы для выявления тех немногих, которые имеют медицинское значение. Затем эти варианты будут оцениваться по пятибалльной шкале от:
- Доброкачественный (не вызывающий болезни)
- Вероятно доброкачественный
- Неопределенный
- Вероятно патогенный (вызывающий болезни)
- Патогенный
В то время как большинство лабораторий сообщают о патогенных и вероятных патогенных находках, некоторые также включают неопределенные, вероятные и доброкачественные результаты. Также будет включен перевод от сертифицированного генетика.
Первичные и вторичные результаты
Результаты, непосредственно связанные с подозреваемым состоянием, относятся к первичным результатам, а те, которые имеют медицинское значение, но не связаны, называются вторичными (или случайными) результатами.
Вторичные результаты часто имеют значение и могут выявить генетический риск человека в будущем заболевании, статус носителя или фармакогенетические данные (как ваш организм перерабатывает конкретное лекарство). В некоторых случаях может быть проведено тестирование ваших родителей, чтобы определить, какие варианты являются общими, а какие - нет. de novo (не передается по наследству).
Геномное тестирование при раке
Развитие геномного тестирования происходило более или менее одновременно с появлением целевых методов лечения рака. Когда ученые начали понимать, как определенные генетические варианты превращают нормальные клетки в раковые, они смогли разработать тесты для выявления конкретных вариантов и разработать лекарства, нацеленные на эти гены.
Сегодня геномное тестирование становится все более неотъемлемой частью лечения и лечения многих различных типов рака, включая рак груди и рак легких.
В то время как генетические тесты могут помочь определить риск рака у человека, геномное тестирование помогает нам определить генетические маркеры, связанные с характеристикой заболевания. Это позволяет нам предсказать вероятное поведение опухоли, включая скорость ее роста и вероятность метастазирования.
Это важно, поскольку клетки опухоли склонны к быстрой мутации. Даже если один генетический вариант ответственен за возникновение опухоли, сама болезнь может протекать по-разному, одни агрессивные, а другие нет. Хотя генетический тест может помочь определить злокачественное новообразование, геномный тест может определить наиболее эффективные способы его лечения.
Более того, если опухоль внезапно мутирует, геномный тест может определить, восприимчива ли мутация к таргетной терапии. Одним из таких примеров является лекарство Nerlynx (нератиниб), используемое для нацеливания и лечения HER2-положительного рака груди на ранней стадии.
Сравнение генетического и геномного тестирования рака молочной железы
ГенетикаИзучение наследственных генетических признаков, в том числе связанных с определенными заболеваниями
Генетика определяет ваш риск унаследовать рак от родителей
Тесты BRCA1 и BRCA2 могут предсказать ваш риск развития рака груди или яичников.
Как только вы узнаете свой риск рака груди, вы можете предпринять шаги, чтобы активно снизить его.
Изучение активности и взаимодействия генов в геноме, включая их роль в определенных заболеваниях.
Если у вас рак, геномика определяет, как опухоль будет себя вести
Тесты на рак груди Oncotype DX и PAM50 используются для профилирования опухоли и прогнозирования реакции на химиотерапию.
На основании результатов геномного теста вы и ваш врач можете решить, какие варианты лечения наиболее подходят после операции.
Домашнее геномное тестирование
Домашнее геномное тестирование уже вошло в нашу повседневную жизнь, начиная с выпуска в 2007 году домашнего генетического набора 23andMe, предназначенного непосредственно потребителю.
В то время как некоторые домашние генетические тесты, такие как тесты AncestryDNA и National Geographic Geno 2.0, были разработаны исключительно для отслеживания происхождения человека, 23andMe предлагал потребителям возможность определить свой риск определенных генетических нарушений здоровья.
Это бизнес-модель, которая чревата проблемами. В 2010 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) приказало компании 23andMe и другим производителям домашних генетических тестов, связанных со здоровьем, прекратить продажу устройств, которые регулирующий орган считал «медицинскими устройствами» в соответствии с федеральным законом.
В апреле 2016 года, после многих лет переговоров с FDA, 23andMe получила право выпустить свой тест на генетический риск для здоровья Personal Genome Service, который может предоставить информацию о предрасположенности человека к следующим 10 заболеваниям:
- Дефицит антитрипсина альфа-1 (генетическое заболевание, связанное с заболеваниями легких и печени)
- Глютеновая болезнь
- Первичная дистония с ранним началом (непроизвольное двигательное расстройство)
- Дефицит фактора XI (нарушение свертываемости крови)
- Болезнь Гоше 1 типа
- Дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (нарушение эритроцитов)
- Наследственный гемохроматоз (нарушение, связанное с перегрузкой железом)
- Наследственная тромбофилия (нарушение свертываемости крови)
- Поздняя болезнь Альцгеймера
- Болезнь Паркинсона
Тесты на основе слюны предлагают такой же уровень точности, как и те, что используются врачами.
Несмотря на преимущества этих продуктов, некоторые защитники по-прежнему опасаются потенциального риска дискриминации в случае передачи генетической информации без разрешения потребителя. Некоторые указывают на тот факт, что фармацевтический гигант GlaxoSmithKline (GSK) уже является инвестором в 23andMe и планирует использовать результаты испытаний более пяти миллионов клиентов для разработки новых фармацевтических препаратов.
Чтобы противостоять критике, 23andMe сообщил FDA, что результаты будут «обезличены», что означает, что личность и информация потребителя не будут передаваться GSK.