Περιεχόμενο
- Μαθαίνοντας τι πρέπει να λένε τα γονίδια
- Κάνοντας πρόοδο
- Τι δεν ξέρουμε
- Συμπλήρωση των Κενών
- Φθηνότερες δοκιμές
- Προχωρώντας μπροστά
Υπάρχει μεγάλος ενθουσιασμός για την υπόσχεση της γονιδιωματικής αλληλούχησης και πώς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία πιο αποτελεσματικών θεραπειών για ένα άτομο - στην ουσία, για την εξατομίκευση της φροντίδας. Ήδη, οι γιατροί του καρκίνου έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν γενετικές πληροφορίες από όγκους ενός ατόμου για να επιλέξουν αυτά που πιστεύουν ότι είναι τα πιο αποτελεσματικά φάρμακα. Αλλά η εξατομικευμένη ιατρική εξακολουθεί να είναι στα σπάργανα και δεν χρησιμοποιείται ευρέως στην καρδιολογία. Γιατί; Επειδή όσο περισσότερο μαθαίνουμε, τόσο περισσότερες ερωτήσεις έχουμε.
Μαθαίνοντας τι πρέπει να λένε τα γονίδια
Το DNA μας είναι απίστευτα περίπλοκο. Ο καθένας από εμάς έχει τρία εκατομμύρια ζεύγη βάσεων γονιδίων. Για να μάθουμε ποια ζευγάρια γονιδίων είναι μη φυσιολογικά, πρέπει πρώτα να μάθουμε πώς μοιάζουν τα φυσιολογικά γονίδια. Ευτυχώς, αφοσιωμένοι γενετιστές μπόρεσαν να χαρτογραφήσουν το DNA με τη βοήθεια ισχυρών υπολογιστών. Τα εξελιγμένα μηχανήματα μπορούν να διαβάσουν αυτούς τους πολύπλοκους κωδικούς πολύ γρήγορα - και η διαδικασία που χρειάστηκε 13 χρόνια για να ολοκληρωθεί μπορεί τώρα να γίνει σε μια μέρα περίπου.
Στη συνέχεια, αυτοί οι επιστήμονες άρχισαν να αναζητούν ακανόνιστα γονίδια που εμφανίστηκαν σε άτομα με ορισμένες ασθένειες, έτσι ώστε να μπορούσαν να κάνουν σύνδεση μεταξύ της μετάλλαξης και της κατάστασης. Αυτό είναι σαν να βρίσκετε τυπογραφικά λάθη στις σελίδες ενός βιβλίου - όλοι έχουν πολλά τυπογραφικά λάθη στο DNA τους.
Αλλά μάθαμε ότι η σύνδεση δεν είναι πάντα απλή. Για παράδειγμα, βρήκαμε αρκετές παραλλαγές γονιδίων που οδηγούν σε υπερτροφική καρδιομυοπάθεια, μια ασθένεια που προκαλεί πυκνότητα του καρδιακού μυός, μεγέθυνση και τελικά αποτυχία. Για πολύ καιρό γνωρίζουμε ότι δεν αναπτύσσουν την ασθένεια όλοι όσοι φέρουν αυτήν την παραλλαγή γονιδίου. Αυτό ισχύει και για άλλες παραλλαγές γονιδίων.
Επιπλέον, οι επιστήμονες ανακάλυψαν πρόσφατα ότι μια παραλλαγή γονιδίου στην υπερτροφική καρδιομυοπάθεια μπορεί να επηρεάσει ορισμένες φυλές, αλλά όχι σε άλλες. Για παράδειγμα, καυκάσιοι άνθρωποι που έχουν γονιδιακή παραλλαγή μπορεί να αναπτύξουν μια ασθένεια, ενώ οι Μαύροι με την ίδια γονιδιακή παραλλαγή μπορεί να μην. Δεν ξέρουμε ακριβώς γιατί. Επομένως, η παρουσία μιας παραλλαγής γονιδίου σε μερικούς ανθρώπους μπορεί να έχει διαφορετική επίπτωση σε άλλους - πράγμα που σημαίνει ότι άλλοι παράγοντες μπορεί να παίζουν.
Επιπλέον, υπάρχουν πολλές ασθένειες που φαίνεται να έχουν γενετική αιτία, επειδή εμφανίζονται σε οικογένειες, αλλά δεν καταφέραμε να εντοπίσουμε τις γονιδιακές παραλλαγές που τις προκαλούν. Είναι πιθανό ότι εμπλέκονται πολλές παραλλαγές γονιδίων.
Κάνοντας πρόοδο
Από καρδιάς, μάθαμε τα περισσότερα από σπάνιες μεταλλάξεις. Αυτές οι ανακαλύψεις οδήγησαν σε καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η φύση μπορεί να διορθώσει αυτά τα προβλήματα. Υπάρχει μεγάλη ελπίδα ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την εικόνα για να αναπτύξουμε νέα φάρμακα για τη θεραπεία αυτών των ασθενειών.
Για παράδειγμα, μια παραλλαγή γονιδίου αναγνωρίστηκε πριν από μια δεκαετία ότι σχετίζεται με την αδυναμία του ήπατος να καθαρίσει τη χοληστερόλη από την κυκλοφορία του αίματος. Τα άτομα με αυτή τη μετάλλαξη έχουν πολύ υψηλά επίπεδα χοληστερόλης στο αίμα. Αυτή η ανακάλυψη χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία μιας νέας κατηγορίας φαρμάκων χοληστερόλης, που ονομάζονται αναστολείς PCSK9, οι οποίες βοηθούν τους ασθενείς με τη μετάλλαξη να μεταβολίζουν τη χοληστερόλη.
Το φάρμακο σταματά μια πρωτεΐνη που ονομάζεται PCSK9 από το να παρεμβαίνει στον κανονικό μηχανισμό εκκαθάρισης χοληστερόλης στο ήπαρ. Χρειάστηκε λιγότερο από μια δεκαετία από την ανακάλυψη του μονοπατιού PCSK9 έως την παραγωγή ενός φαρμάκου που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε ασθενείς. Αυτό δεν θα ήταν δυνατό χωρίς γνώση του γενετικού κώδικα.
Οι γενετικές μελέτες μας φέρνουν πιο κοντά στην εξεύρεση θεραπείας για υπερτροφική καρδιομυοπάθεια. Έχει αναπτυχθεί μια καινοτόμος θεραπεία που χρησιμοποιεί μικρά μόρια για να στοχεύσει όπου βρίσκεται η παραλλαγή γονιδίου. Όταν οι γάτες που είναι επιρρεπείς σε αυτήν την ασθένεια δίνεται αυτός ο παράγοντας, η πιθανότητα να αναπτύξουν μια διευρυμένη καρδιά πέφτει.
Το επόμενο βήμα είναι να δοκιμάσετε τη φόρμουλα σε ανθρώπους που διατρέχουν κίνδυνο για την ασθένεια. Εάν η θεραπεία είναι αποτελεσματική, θα είναι μια σημαντική πρόοδος στην πρόληψη της υπερτροφικής καρδιομυοπάθειας. Δεν υπάρχει διαθέσιμη θεραπεία αυτή τη στιγμή για όσους έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να αναπτύξουν αυτήν την ασθένεια επειδή έχουν τη γονιδιακή παραλλαγή. Εξελίξεις όπως αυτές είναι πολύ συναρπαστικές καθώς αλλάζουν την προσέγγισή μας για τη φροντίδα των ασθενών από αντιδραστικές σε προληπτικές.
Τι δεν ξέρουμε
Καθώς πλησιάζουμε στην κατανόηση της σχέσης μεταξύ των γονιδιακών μεταλλάξεων και των ασθενειών, ένας τρίτος παράγοντας προκύπτει να περιπλέκει τα πράγματα-πώς τα γονίδια μας αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον και την καθημερινή μας ζωή. Η συγκέντρωση αυτής της γνώσης θα πάρει μια συστηματική προσέγγιση σε κλινικές μελέτες και πολλές δεκαετίες για να φτάσει σε απαντήσεις.
Τελικά, ωστόσο, ελπίζουμε ότι θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε μερικές βασικές ερωτήσεις, όπως γιατί μερικοί άνθρωποι που είτε καπνίζουν, αναπνέουν μολυσμένο αέρα είτε τρώνε κακή δίαιτα αναπτύσσουν καρδιακές παθήσεις, ενώ άλλοι όχι. Τα καλά νέα είναι ότι πρόσφατες μελέτες δείχνουν επίσης ότι οι υγιείς συνήθειες, όπως η τακτική άσκηση και η υγιεινή διατροφή, μπορούν να ξεπεράσουν τους κινδύνους ανάπτυξης καρδιαγγειακών παθήσεων που «κληρονομούνται» μέσω παραλλαγών γονιδίων.
Συμπλήρωση των Κενών
Υπάρχουν πολλά κομμάτια που λείπουν από το παζλ του DNA. Ευτυχώς, πολλές τεράστιες προσπάθειες βρίσκονται σε εξέλιξη για τη συλλογή και ανάλυση γονιδιωματικών δεδομένων. Ο απώτερος στόχος είναι να δοθούν στους γιατρούς οι γνώσεις που χρειάζονται για τη θεραπεία ασθενών που παρουσιάζουν κάποια ασθένεια.
Μια προσπάθεια ονομάζεται Precision Medicine Initiative ή «Όλοι μας». Είναι ένα μοναδικό έργο που στοχεύει στον εντοπισμό μεμονωμένων διαφορών στα γονίδια, το περιβάλλον και τον τρόπο ζωής. Το έργο θα εγγράψει ένα εκατομμύριο ή περισσότερους συμμετέχοντες σε εθνικό επίπεδο που συμφωνούν να μοιράζονται βιολογικά δείγματα, γενετικά δεδομένα και διατροφικές πληροφορίες και τρόπους ζωής με ερευνητές μέσω των ηλεκτρονικών ιατρικών τους αρχείων. Ελπίζουμε ότι οι πληροφορίες που συλλέγονται μέσω αυτού του προγράμματος θα οδηγήσουν σε ακριβέστερες θεραπείες για πολλές ασθένειες.
Φθηνότερες δοκιμές
Το κόστος της αλληλούχησης DNA έχει μειωθεί από χιλιάδες δολάρια σε εκατοντάδες δολάρια-και συνεχίζει να μειώνεται. Καθώς οι χαμηλότερες τιμές καθιστούν προσιτή τη δοκιμή DNA για το μέσο άτομο, είναι πιθανό να δούμε πιο άμεσο μάρκετινγκ προς τον καταναλωτή που θα επιτρέπει στις οικογένειες να εντοπίζουν ορισμένους κινδύνους γενετικών ασθενειών, παρόμοια με το πώς μπορείτε ήδη να χρησιμοποιήσετε τη δοκιμή DNA για να ανακαλύψετε την καταγωγή σας. Μαθαίνουμε ακόμα τις επιπτώσεις του πώς η απόκτηση πληροφοριών σχετικά με τον κίνδυνο ασθένειας μπορεί να επηρεάσει την υγεία και την ευημερία των ανθρώπων.
Στον ιατρικό κόσμο, προσπαθούμε να καταλάβουμε πώς να χρησιμοποιήσουμε τις δοκιμές DNA για να λάβουμε πληροφορίες που δεν μπορούμε να περάσουμε από άλλους τύπους δοκιμών. Μόλις αποκτήσουμε τις πληροφορίες, πρέπει να ξέρουμε τι να κάνουμε με αυτές. Ένα καλό παράδειγμα είναι η οικογενειακή υπερχοληστερολαιμία. Η δοκιμή DNA αποκάλυψε ότι το 3% των ανθρώπων διατρέχουν αυξημένο κίνδυνο για αυτήν την κατάσταση που προκαλεί επικίνδυνα υψηλά επίπεδα χοληστερόλης στο αίμα. Ετσι:
- Πρέπει όλοι να δοκιμαστούν για να βρουν αυτό το 3 τοις εκατό;
- Είναι καλύτερο από τη χρήση ενός τυπικού τεστ χοληστερόλης στο αίμα και το προσεκτικό οικογενειακό ιστορικό;
- Τι γίνεται αν μια δοκιμασία DNA διαπιστώσει ότι έχετε πέντε% υψηλότερο κίνδυνο διαφορετικής μορφής καρδιακών παθήσεων;
- Είναι αυτός ο αυξημένος κίνδυνος αρκετά υψηλός ώστε να πρέπει να λάβετε θεραπεία;
Ερωτήσεις όπως αυτές πρέπει να απαντηθούν προτού μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε τη δοκιμή DNA για να δικαιολογήσουμε τη θεραπευτική μας προσέγγιση.
Προχωρώντας μπροστά
Μόλις αρχίσαμε να χαράζουμε την επιφάνεια, αλλά αναμένουμε ότι η γενετική θα αλλάξει τελικά πώς οι καρδιολόγοι αξιολογούν τους ασθενείς και τις οικογένειές τους με ορισμένες μορφές καρδιακών παθήσεων, όπως η καρδιακή ανεπάρκεια. Ένας στους πέντε ενήλικες εμφανίζει καρδιακή ανεπάρκεια. Και η ασθένεια επηρεάζει τα παιδιά ενός στους τέσσερις ασθενείς με καρδιακή ανεπάρκεια. Θα θέλαμε να ταυτοποιήσουμε αυτά τα άτομα πριν εμφανίσουν καρδιακή ανεπάρκεια.
Ευτυχώς, πολλές συναρπαστικές νέες εξελίξεις στη γνώση και την τεχνολογία μας επιτρέπουν να αντιμετωπίσουμε αυτόν τον εξαιρετικά περίπλοκο γρίφο. Ο εντοπισμός των δυνατοτήτων των γονιδιακών δοκιμών είναι μια αποθαρρυντική, αλλά συναρπαστική. Όλοι ανυπομονούν να δουν πρόοδο.
Ο Δρ Tang είναι καρδιολόγος στο Ινστιτούτο Καρδιών και Αγγείων της Κλινικής του Κλίβελαντ, το Νο 1 πρόγραμμα καρδιολογίας και καρδιοχειρουργικής του έθνους, όπως κατατάσσεται στην US News & World Report. Είναι επίσης Διευθυντής του Κέντρου Κλινικής Γονιδιωματικής.