Википедия

Персональная геномика

Персональная геномика является разделом геномики, связанным с секвенированием и анализом генома человека. Стадия генотипирования использует различные методы, включая однонуклеотидно полиморфные (МНП) анализирующие чипы (как правило, составляющие 0,02 % генома), а также частичное или полное секвенирование генома. После расшифровки генотипа его можно проанализировать при помощи опубликованной литературы для определения вероятности риска заболеваний.

Использование персональной геномики в предиктивной и прецизионной медицине править

Предиктивная медицина — это медицина, использующая информацию, предоставляемую персональной геномикой при выборе медицинских процедур, необходимых для конкретного человека. Прецизионная медицина основана же на «новой систематике человеческих болезней, базирующейся на молекулярной биологии».[1]

Примеры использования предиктивной и точной медицины включают медицинскую генетику, онкогеномику и фармакогеномику. В фармакогеномике генетическая информация может быть использована для выбора наиболее подходящего лекарственного препарата, назначающегося пациенту. Препарат должен выбираться с максимальной возможностью получения желаемого результата и сведением к минимуму побочных эффектов у пациента. Генетическая информация может позволить врачам подстраивать процедуры под конкретного пациента, в целях повышения эффективности препарата и сведения к минимуму побочных эффектов. На октябрь 2012 г. существует 167 пар генов полезных для медицины, информация о которых является полезной в настоящее время, и это число стремительно растёт.[2]

Риск заболеваний может быть рассчитан на основе генетических маркеров и полногеномного поиска ассоциаций для распространённых заболеваний, которые являются множественно наследуемыми и при оценке которых нужно учитывать взаимодействие генов с окружающей средой. Редкие заболевания, носящий индивидуальный характер (число пострадавших менее одного человека на 200,000[3]), тем не менее, в совокупности являются довольно значимыми (затрагивают примерно 8-10 % населения США). Свыше 2500 этих болезней (включая наиболее распространенные из них) имеют большое значения для предиктивной генетики, для которых рекомендуется провести медицинские исследования для отдельных генов (и секвенирования генома в целом) и их количество в год возрастает на 200 новых заболеваний.[4]

Стоимость секвенирования генома человека править

 
Обычная стоимость секвенирования человеческого генома по логарифмической шкале. Обратите внимание на резкий скачок графика стоимости вниз (более быстрый, чем по закону Мура), начавшийся в январе 2008 г., после появления новых методов секвенирования, отличных от метода Сенгера.[5]

Стоимость секвенирования генома человека стремительно понижается, в связи с постоянным развитием новых, быстрых и дешёвых технологий секвенирования ДНК, таких как «новое поколение ДНК секвенирования».

Национальный Научно-Исследовательский Институт Генома Человека, являющийся частью Национального Института Здоровья США, поставил перед собой задачу быть готовым к секвенированию генома человеческого размера стоимостью 100.000$ к 2009 г. и 1.000$ к 2014 г.[5][6]

В диплоидном геноме человека находится 6 миллиардов пар оснований. Статистический анализ показывает, что покрытие приблизительно в 10 раз требует получения покрытия обоих аллелей 90 % человеческого генома с чтением 25 основных пар при помощи беспорядочного секвенирования методом дробовика.[7] Это значит, что в общей сложности должно быть секвенировано 60 миллиардов пар оснований. Секвенирующие машины компаний Applied Biosystems SOLid, Illumina или Helicos[8] могут секвенировать от 2 до 10 миллиардов пар оснований, при этом стоимость секвенирования варьируется от 8.000$ до 18.000$. Также должны быть приняты во внимание затраты на закупку, служебный персонал и обработку данных. Стоимость секвенирования генома человека в 2008 г. составляла приблизительно в 300 000$.

В 2009 году Complete Genomics of Mountain View объявила об услуге полного секвенирования генома за 5000$ с июня 2009 г.[9] Услуга была доступна только для научных исследований, но не для частных клиентов.[10]

Принимая во внимание этические вопросы пресимптоматического генетического тестирования несовершеннолетних[11][12][13][14], сначала, возможно, персональная геномика будет применяться на совершеннолетних, которые могут дать согласие на проведение подобного исследования.

В июне 2009 Illumina анонсировала запуск личного Full Genome Sequencing покрытием 30Х стоимостью 48.000$ за геном[15] И лишь через год (в 2010 г.) они урезали стоимость на 60 % до 19.500 $.[16] Ближайшие несколько лет будет ожидаться понижение цен за счет эффекта масштаба и возрастанием конкуренции.[17][18] Knome ставит цель секвенирования в целом[19], вместо чтения узлов по отдельности в целой эухроматической части человеческого генома (около трёх миллиардов узлов). Пока это значительно дороже, чем чиповое SNP генотипирование. Этот подход предоставляет значительно больше данных, отождествляя новейшие и уже известные варианты секвенирования, некоторые из которых могут иметь особое значение в попытках понять здоровье человека и его родословную.[20]

Сравнительная геномика править

Сравнительный геномный анализ изучает различия и сходства между целыми геномами. Он может применяться к обоим геномам различных особей и видов, или к особям того же вида, что по стоимости ниже, нежели секвенирование с нуля.

Проекты и уже доступные услуги править

  • Генографический проект — проект Национального Географического Общества и IBM, собирающих образцы ДНК для воспроизведения моделей исторических миграций человека. Он был принят в 2005 г. (с 500 000 участников по состоянию на декабрь 2012 г.), что помогло создать доступную для потребителя (DTC) тестовую генетическую промышленность.
  • Персональный Геномный Проект (PGP) — долгосрочная большая компания, основанная в Гарвардской Медицинской Школе, поставившая перед собой цель секвенирования и публикации готовых геномов и медицинских документов 100,000 добровольцев, чтобы направить исследования на персональную геномику и персональную медицину.
  • SNPedia — это вики, собирающая и распространяющая информацию о последствиях вариаций ДНК, и через соответствующую программу Promethease Архивная копия от 10 марта 2022 на Wayback Machine каждый, кто получил ДНК данные о себе (от любой компании) может получить свободный, независимый отчет, содержащий оценку рисков и связанную с ней информацию.
  • deCODEme.com[21] берёт 1100$ для проведения генотипирования около 1 млн SNP, и предоставляет оценки риска для 47 болезней и анализ родословной.
  • Existence Genetics[en][22] предоставляет услуги генетического тестирования через здравоохранительные органы и организации здорового образа жизни по стоимости, начиная от $ 299[23].Эта компания обеспечивает тестирование более 1200 распространенных и редких заболеваний и характерных для них свойств, включая заболевания сердца, рак, аутоиммунные заболевания, ожирение, нутригеномику, фармакогеномика, фитнес и спортивные показатели, предотвращающих внезапную сердечную смерть, и очень опасную гипертермию[24] . Existence Genetics обеспечивает центры генетического тестирования результатов в фитнесе и спорте для Equinox Fitness.[25]
  • Navigenics[26] начали предлагать SNP на основе геномной оценки риска по состоянию на апрель 2008 года. Navigenics подчеркивает роль врачей в расшифровке генетических и медицинских результатов. Генотипы Affymetrix Genome-Wide Human SNP Array 6.0 состоят из 900, 000 SNP.[27]
  • Pathway Genomics[28] проводят анализ свыше 100 генетических маркеров для выявления риск генетических заболеваний, таких как меланома, рак предстательной железы и ревматоидного артрита.
  • 23andMe продают комплекты для SNP генотипирования по почте[29]. Информация хранится в профиле пользователя и используется для оценки риска 178 генетических заболеваний пациента и анализирования родословной. 23andMe использует массивы ДНК производства Illumina.
  • Knome[30] предлагает услуги полногеномного секвенирования (98 % генома) за 4,998$ за целое геномное секвенирование и его расшифровку пациентам[31], или по стоимости 29,500$ за полное секвенирование генома и анализы исследований, в зависимости от требования.[10][32][33][34]
  • meragenome.com Организация, работающая по направлению персональной Геномики и Совместных Исследований в Индии.[35]
  • Mapmygenome.in — компания в области персональной геномики, специализирующаяся на геномах индийцев.[36]
  • HelloGene и HelloGenome — сервисы персональной геномной информации, описывающие генотипы и полное генотипное секвенирование, пришедшие в действие Терагеном в Корее. HelloGenome является первым коммерческим центром полного секвенирования генома в Азии, в то время как HelloGene является первым в Корее. HelloGene использует SNP чипы Affymetrix, в то время как HelloGenome использует машины Solexa.
  • Illumina, Oxford Nanopore Technologies, Sequenom, Pacific Biosciences, Complete Genomics, и 454 Life Sciences извлекают коммерческую прибыль из полного секвенирования генома, но не проводят генетический анализ или консультации.[37][38][39][40]
  • Gene by Gene предлагает услуги полногеномного секвенирования от $6995 до $7595, и другие варианты.
  • Life Technologies
  • Genotek — поставщик услуг секвенирования на территории СНГ в научных и диагностических целях, оказание услуг по выявлению предрасположенностей к заболеваниям и определению статуса носителя рецессивных генетических заболеваний.

Этические вопросы править

Генетическая дискриминация — это дискриминация на основе информации, полученной из генома человека. Генетические антидискриминационные законы были приняты в некоторых штатах Америки и на федеральном уровне Антидискриминационным Актом Генетической Информации (GINA). Законодательство GINA предотвращает дискриминацию со стороны медицинского страхования и работодателей, но не касается страхования жизни или долгосрочной страховки.

Пациенты должны быть осведомлены о расшифровке их результатов, чтобы в дальнейшем, с опытом, они смогли рационально их интерпретировать. Это касается не только обычного человека, нуждающегося в расшифровке секвенирования их собственных геномов, но также и специалистов, включая медиков и научных журналистов, которые должны быть обеспечены необходимыми знаниями для информирования и обучения их пациентов и публики.[41]

Другие вопросы править

Полное секвенирование генома может определить однонуклеотидные замены (полиморфизмы), а также делеции и инсерции, которые настолько редки, что о них не могут быть сделаны какие-либо выводы об их влиянии на здоровье, создавая некую неопределенность в анализе индивидуальных геномов, особенно в контексте клинической помощи. Чешский медицинский генетик Ева Мачакова пишет: "В некоторых случаях трудно отличить, является ли обнаруженный секвенированный вариант причиной мутации или нейтральной (полиморфной) вариацией без каких либо влияний на фенотип. "Расшифровка редких вариантов секвенированния неизвестного значения, обнаруженных в болезнетворных генах, становится всё более важной проблемой ".[42] Существуют серьёзные дискуссии насчёт того, как сделать значимыми результаты набора персональных геномов; понесёт ли за собой серьёзные последствия осведомленность о болезни и стоит ли это потенциального психологического стресса. Также существуют три потенциальные проблемы, связанные с законностью персонального комплекта геномов. Первый вопрос — это обоснованность исследования. Обработка ошибок образцов увеличивает вероятность ошибок, которые могли бы повлиять на результаты исследований и их интерпретацию. Второе влияет на клинические действия, которые могли бы повлиять на возможность исследования выявить или прогнозировать связанные нарушения. Третья проблема — это клиническое приложение персонального набора геномов и связанных с ними рисков и польза от их внедрения в клиническую практику.[43]

В настоящее время врачи проводят исследования, для которых некоторые из них не обучены корректно расшифровывать результаты. Многие даже не имеют понятия, как SNP реагируют друг с другом. Эти результаты впоследствии могут ввести пациента в заблуждение, что повлечет за собой нагрузку на и без того перегруженную нервную систему.[44] Это может способствовать принятию человеком неграмотного решения, вроде принятия нездорового образа жизни и изменений в планировании семьи. Кроме того, отрицательные результаты, которые могут оказаться неточными, теоретически снижают качество жизни и ухудшают психическое здоровье личности (повышая вероятность депрессии и тревоги). Также существуют разногласия, связанные с компаниями, исследующими индивидуальные ДНК. Есть вопросы, связанные с «утечкой» информации, правом на конфиденциальность и несением ответственности компанией, в случае, если это не будет выполнено. Установленные правила ещё неясно изложены. До сих пор ещё не было установлено, кто законно владеет геномной информацией: компания или тот, чей геном был прочитан. Были опубликованы образцы используемой геномной информации.[45] Также как и гос. учреждениями, академическим сообществом всё чаще отмечаются дополнительные вопросы о конфиденциальности[46], связанные, например, с генетической дискриминацией, нарушениями анонимности и психологическими воздействиями.[47] Наоборот, секвенирование генома будет разрешено для большего количества персональных медицинских процедур с использованием фармакогеномики; использования генетической информации для выбора соответствующих препаратов.[48] Процедуры могут назначаться индивидуально и они могут иметь различные генетические особенности (например персональная химиотерапия).

См. также править

Примечания править

  1. ↑ Toward Precision Medicine: Building a Knowledge Network for Biomedical Research and a New Taxonomy of Disease (англ.). — The National Academies Press  (англ.) (рус., 2011.
  2. ↑ The Pharmacogenomics Knowledgebase. Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано из оригинала 13 мая 2013 года.
  3. ↑ NIH Office of Rare Disease Research. Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано 19 мая 2013 года.
  4. ↑ Gene Tests. Дата обращения: 30 сентября 2017. Архивировано 10 мая 2013 года.
  5. ↑ 1 2 Wetterstrand, Kris DNA Sequencing Costs: Data from the NHGRI Large-Scale Genome Sequencing Program. Large-Scale Genome Sequencing Program. National Human Genome Research Institute (21 мая 2012). Дата обращения: 24 мая 2012. Архивировано из оригинала 19 мая 2013 года.
  6. ↑ Coming Soon: Your Personal DNA Map? News.nationalgeographic.com (28 октября 2010). Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано 19 мая 2013 года.
  7. ↑ JDW-genome-supp-mat-march-proof.doc (PDF). Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано 19 мая 2013 года.
  8. ↑ True Single Molecule Sequencing (tSMS): Helicos BioSciences. Helicosbio.com. Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано из оригинала 23 ноября 2007 года.
  9. ↑ Karow, Julia Complete Genomics to Offer $5,000 Human Genome as a Service Business in Q2 2009 | In Sequence | Sequencing. GenomeWeb. Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано 19 мая 2013 года.
  10. ↑ 1 2 Lauerman, John Complete Genomics Drives Down Cost of Genome Sequence to $5,000. Bloomberg (5 февраля 2009). Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано 19 мая 2013 года.
  11. ↑ McCabe L. L., McCabe E. R. Postgenomic medicine. Presymptomatic testing for prediction and prevention (англ.) // Clin Perinatol : journal. — 2001. — June (vol. 28, no. 2). — P. 425—434. — doi:10.1016/S0095-5108(05)70094-4. — PMID 11499063.
  12. ↑ Nelson R. M., Botkjin J. R., Kodish E. D., et al. Ethical issues with genetic testing in pediatrics (англ.) // Pediatrics  (англ.) (рус.. — American Academy of Pediatrics  (англ.) (рус., 2001. — June (vol. 107, no. 6). — P. 1451—1455. — doi:10.1542/peds.107.6.1451. — PMID 11389275.
  13. ↑ Borry P., Fryns J. P., Schotsmans P., Dierickx K. Carrier testing in minors: a systematic review of guidelines and position papers (англ.) // Eur. J. Hum. Genet.  (англ.) (рус. : journal. — 2006. — February (vol. 14, no. 2). — P. 133—138. — doi:10.1038/sj.ejhg.5201509. — PMID 16267502.
  14. ↑ Borry P., Stultiens L., Nys H., Cassiman J. J., Dierickx K. Presymptomatic and predictive genetic testing in minors: a systematic review of guidelines and position papers (англ.) // Genetics  (англ.) (рус. : journal. — Genetics Society of America  (англ.) (рус., 2006. — November (vol. 70, no. 5). — P. 374—381. — doi:10.1111/j.1399-0004.2006.00692.x. — PMID 17026616.
  15. ↑ Individual genome sequencing – Illumina, Inc. Everygenome.com. Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано из оригинала 19 мая 2013 года.
  16. ↑ Illumina Cutting Personal Genome Sequencing Price by 60% | GPlus.com. Glgroup.com (4 июня 2010). Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано 24 июля 2011 года.
  17. ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано из оригинала 25 августа 2009 года.
  18. ↑ Illumina launches personal genome sequencing service for $48,000 : Genetic Future. Scienceblogs.com. Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано из оригинала 14 июня 2009 года.
  19. ↑ Karow, Julia (2009-05-19). "Knome Adds Exome Sequencing, Starts Offering Services to Researchers". GenomeWeb. Архивировано из оригинала 13 мая 2010. Дата обращения: 24 февраля 2010.
  20. ↑ Harmon, Katherine (2010-06-28). "Genome Sequencing for the Rest of Us". Scientific American. Архивировано из оригинала 19 марта 2011. Дата обращения: 13 августа 2010.
  21. ↑ Amy Doneen, Nurse Practitioner read our customer stories. deCODEme, unlock your DNA. Decodeme.com (15 октября 2011). Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано из оригинала 19 мая 2013 года.
  22. ↑ Domain Names | The World’s Largest Domain Name Registrar — GoDaddy.com. Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано 23 сентября 2013 года.
  23. ↑ Existence Genetics l Rare Disease Screen l Comprehensive Rare Disease Genetic Testing & Analysis. Existence Genetics. Дата обращения: 27 декабря 2011. Архивировано 22 ноября 2011 года.
  24. ↑ Panels l Predictive Medicine. Existence Genetics. Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано 10 июня 2010 года.
  25. ↑ Existence Genetics l Optimizing Athletic Performance & Fitness. Existence Genetics. Дата обращения: 27 декабря 2011. Архивировано 22 ноября 2011 года.
  26. ↑ Personalized genetic health services. Navigenics. Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано 19 мая 2013 года.
  27. ↑ Aaron, Internet entrepreneur. Navigenics – How it works. Navigenics.com. Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано из оригинала 5 сентября 2012 года.
  28. ↑ Genetic DNA Reports | Pathway Genomics. Pathway.com. Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано 19 мая 2013 года.
  29. ↑ 23andMe — Our Service: How the Process Works (недоступная ссылка)
  30. ↑ Knome homepage. Knome.com. Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано из оригинала 19 мая 2013 года.
  31. ↑ Knome Special Pricing. Knome.com (5 октября 2011). Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано из оригинала 19 мая 2013 года.
  32. ↑ Herper, Matthew (2010-06-03). "Your Genome is Coming". Forbes. Дата обращения: 13 августа 2010. (недоступная ссылка)
  33. ↑ Knome FAQ. Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано из оригинала 23 июля 2008 года.
  34. ↑ Harmon, Amy The DNA Age: Gene Map Becomes a Luxury Item. The New York Times (4 марта 2008). Дата обращения: 19 октября 2011. Архивировано 19 мая 2013 года.
  35. ↑ meragenome.com website. Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано 19 мая 2013 года.
  36. ↑ Mapmygenome.in. Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано 19 мая 2013 года.
  37. ↑ January 2009+BW20090112 "Illumina and Oxford Nanopore Enter into Broad Commercialization Agreement". Reuters. 2009-01-12. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015. Дата обращения: 23 февраля 2009. {{cite news}}: Проверьте значение |url= (справка)
  38. ↑ "Single Molecule Real Time (SMRT) DNA Sequencing". Pacific Biosciences. Архивировано из оригинала 2 июня 2008. Дата обращения: 23 февраля 2009.
  39. ↑ "Complete Human Genome Sequencing Technology Overview" (PDF). Complete Genomics. 2009. Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2008. Дата обращения: 23 февраля 2009.
  40. ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано из оригинала 31 марта 2012 года.
  41. ↑ Lunshof, Jeantine, Mardis, Elaine. Navigenics – How it works. Future Medicine Magazine. Дата обращения: 30 марта 2012. Архивировано из [Retrieved from http://www.future-science-group.com/_img/pics/Mardis_-_Foreward.pdf оригинала] 10 сентября 2014 года.
  42. ↑ Machácková, Eva. Disease-causing mutations versus neutral polymorphism: Use of bioinformatics and DNA diagnosis (англ.) // Cas Lek Cesk : journal. — Czech Republic: Ceskoslovenska Lekarska Spolecnost, 2003. — Vol. 142, no. 3. — P. 150—153. — PMID 12756842.
  43. ↑ Hunter D. J., Khoury M. J., Drazen J. M. Letting the genome out of the bottle—will we get our wish? (англ.) // N. Engl. J. Med. : journal. — 2008. — January (vol. 358, no. 2). — P. 105—107. — doi:10.1056/NEJMp0708162. — PMID 18184955.
  44. ↑ Lea D. H., Skirton H., Read C. Y., Williams J. K. Implications for educating the next generation of nurses on genetics and genomics in the 21st century (англ.) // J Nurs Scholarsh : journal. — 2011. — March (vol. 43, no. 1). — P. 3—12. — doi:10.1111/j.1547-5069.2010.01373.x. — PMID 21342419.
  45. ↑ Gurwitz D., Bregman-Eschet Y. Personal genomics services: whose genomes? (англ.) // Eur. J. Hum. Genet.  (англ.) (рус. : journal. — 2009. — July (vol. 17, no. 7). — P. 883—889. — doi:10.1038/ejhg.2008.254. — PMID 19259127. — PMC 2986500.
  46. ↑ De Cristofaro, E. Whole Genome Sequencing: Innovation Dream or Privacy Nightmare? (англ.) // ArXiv Repository : journal. — 2012. Архивировано 8 июня 2020 года.
  47. ↑ Presidential Commission for the Study of Bioethical Issues. Privacy and Progress in Whole Genome Sequencing. — 2012. Архивировано 18 марта 2013 года.
  48. ↑ Blow N. Genomics: the personal side of genomics (англ.) // Nature. — 2007. — October (vol. 449, no. 7162). — P. 627—630. — doi:10.1038/449627a. — PMID 17914399. Архивировано 15 декабря 2012 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Персональная_геномика&oldid=134980167