Досліди власний геном.

Чому одна сімя більш схильна до прояву захворювань, ніж інша? Чому у когось у вухах суха сірка, а у когось мокра? Відповідь на різницю у подібних фенотипових проявах слід шукати в генетичних варіаціях виду. Але для того, щоб оцінити ці варіації в геномах, треба прочитати багато геномів і спробувати їх порівняти. Насьогодні вже прочитано достатньо багато індивідуальних геномів різних видів, але все ще недостатньо, щоб мати уяву, де шукати різницю. Порівняння прочитаного диплоїдного людського геному Крейга Вентера (проект отримав назву HuRef, скорочення від Referenz für HumanGenom) з раніше опублікованими прочитаним синтетичним геномом від Celera і Human Genom Project показало, що вони подібні на 99,5 відсотків. 0,5 відсотків відмінностей означає 4,1 мільйонів різних типів неуклеотидних замін, причому 30 відсотків досі не описаних. Більшість описаних відмінностей в спадковій молекулі ДНК різних індивідуумів являються так званими одиночними нуклеотидними замінами (SNP single nucleotide polymorphism, читається як “сніп”). Крім них, більше мільйона відмінностей торкаються окремих глобальних випадів, подвоєнь або вставок в геномі.

Отже, для того, щоб мати уяву про частоту, характер і тенденцію розповсюдження одиночних нуклеотидних замін, треба прочитати якомого більше геномів і порівняти. Це поки що технічно непросте і достатньо дороге задоволення. Виходячи з того, з геноми окремих індивідуумів і так на 99,5 відсотків подібні, так чи не краще зосередити увагу на відмінностях? Насправді існують методи детекції “сніпів” в ДНК і називаються вони генотипуванням. Для цього розроблено декілька технологічних платформ, які базуються на біочіпах, або на MaldiTOF (MatrixAssisted Laser Desorption/Ionisation TimeOfFlight)-масспектрометрії.

Коли ми говоримо про повністю прочитаний геном, ми поки що нічого не пожемо сказати про те, який фенотип йому відповідає. Але ми можем провести так звані асоціативні дослідження: порівняти відмінності в ДНК, які ми здатні детектувати у сотні особин, і корелятивно прив”язати їх до фенотипових ознак, який ми спостерігаємо. Наприклад, така-то одиночна заміна в гені Х (ми поки що нам навіть не обовязково знати, що це за ген) спостерігається у 90 відсотків людей, які страждають на серцеве захворювання. В цьому випадку ми можем зробити висновок, що ця заміна очевидно торкнулась гену, який відповідальних за розвиток серцевої патології. Чим більше таких замін ми здатні дектувати і чим більше генотипів різних особин з популяції аналізується, тим більше різних фенотипових проявів ми здатні прив”язати до цих замін в ДНК.

Фактично, перші подібні масові дослідження почались три роки тому. В 2005 році стартував проект інтернаціонального консорціуму HapMap (HaplotypMap), який ставив перед собою мету знайти характерні “сніпи”, які корелюють з певними захворюваннями. За останні декілька років в науковій літературі з’явилось багато публікацій, де сповіщалось про успішну детекцію “сніпів”, які корелюють з розвитком захворювань, кольором очей або атлетичними якостями. Створений ресур, подібний до вікіпедії, який називається snpedia, де можна подивитись, яка сама заміна в геномі з чим корелює. Але треба зажди мати на увазі, що асоціативні дослідження, які базуються на статистичній обробці, мають те ж саме слабке місце, як і любі статистичні дослідження – похибку. А похибку можна зменшити тільки одним способом – збільшити кількість вимірів.

Оскільки платформа для детекції нуклеотидних відмінностей в геномі розроблена і торкається вже більше сфери технології, ніж науки, то початок третього тисячоліття ознаменувався шаленою комерціалізацією цієї сфери: фірми, які надають послуги в генотипуванні, ростуть неначе гриби. Тільки за минулий рік на ринку заявилось пять достатньо великих фірм. Спробуємо розібратись, що стоїть за привабливими фірмовими закликами “відкрий свій геном” або “вивчи секрети власної ДНК вже сьогодні”.

Почну з фірми 23andmy, розташованої в Силіконовій Долині, оскільки користувачам web2.0 мабуть вже знайома ця назва. Варто сказати, що співзасновнцею є Анна Войчицькі, дипломований молекулярний біолог, подруга Сергія Бріна, того самого, який створив Goоgle. Інша співзасновниця Естер Дисон, одна з десяти волонтерів, яка працювала в Personal Genom Project. Що стосується технічної сторони методу, який вони пропонують, то мається на увазі так звана 454 –прочитка. В цьому випадку всю ДНК ріжуть на дрібні шматки, кожен з яких чіпляють на маленькі кульки, потім розміщують одну кульку в окрему соту, де і відбувається прочитки цього невеликого шматка. Потім за допомогою відповідного програмного забезпечення, збивають всі прочитані шматки в один. Це не дуже акуратний метод, який дає доволі грубе приближення, але втім більш ніж достатній для того, щоб після аналізу детектувати наявні «сніпи». Здається, що клієнтів вони збираються привабити цілою низкою сервісів, який базується на доробках Goоgle. Інформація про геном буде викладена в мережу, де її можна потім самостійно собі досліджувати у вільний від роботи час. Бажаючі можуть загрузити на iPhone і показувати друзям, планується навіть новий тип соціальних мереж, де можна буде групуватись згідно генетичним подібностям і спільному генетичному походженню. Коштує задоволення близько тисячі євро плюс пересилка зразків слини. Сервіс нині досупний також жителям Європи.

Норвежська фірма deCODE Genetics досі вважалась головним конкурентом для 23andmy. Технічна база жодного разу, на жаль, не вказується, тому оцінити масштаби сервісу доволі складно. Але скоріш за все це все одно детекція тих самих “сніпів”, питання тільки у тому скільки? Крім кореляції знайдених у вашому геному “сніпів” до певних хвороб, фірма пропонує порівняння геномів родичів, визначення географічного походження (достовірність подібного сервісу буде рости разом з накопиченням результатів). Веб-сторінка дає ввідний курс найнеобхідніших теоретичних знань.

З’явилась інформація про розробку відповідного програмного забезпечення, яке працює з типом файлів, які генерують 23andmy та deCODE. Тобто результати теоретично можна скачати і досліджувати вдома на власному компьютері.

Канадська фірма Navigenics пропонує свої послуги за 2-3 тисячі доларів США, причому сюди входить і консультація щодо інтерпретації результатів, бо неспеціалісту навіть аналізи сечі нічого не скажуть, не кажучи вже про тисячі генів. Вебсайт цієї фірми дає цілком прозору інформацю про послуги, втім жодних лишніх деталей і складної теорії. Фірма використовує іншу технічну платформу для аналізу тиз самих «сніпів», яка базується на біочіпі, а це говорить про те, що аналізується обмежена кількість генів взагалі, які можливо вже прив’язані до певних хвороб, але нема жодної інформації, які саме гени аналізуються. Це виглядає скоріше як діагностичний сервіс і, здається, мова йде про оцінку ризику 20ти відомих хвороб, такі як глаукома, рак простати, діабет, тощо.

Ще одна американська фірма Нelixhealth, як вже видно з назви, фокусує свої послуги на питаннях здоров’я. В першу чергу визначає підвищений ризик розвитку раку, хронічних хвороб та ймовірність передачі спадкових хвороб дітям, а також пробує передбачити індивідуальну відповідь організму на фармацевтичні препарати. До послуг входять також консультації спеціалістів. Веб-сайт пропонує вичерпну інформацію про цілі і сервіс, втім технічна сторона жодним чином не згадується. Засновник фірми Стів Мьорфі веде власний блог, де інформує про новини персоналізованої медицини.

Для тих, у кого є зайві гроші, існує можливість дійсно прочитати власний геном повністю так, як був прочитаний геном Крейга Вентера. Всього за 350 000$ ваш геном прочитають спеціалісти з фірми knome з Кембріджу. Судячи з інформації, у них вже зявились перші клієнти. Суто індивідуальний підхід нагадує запуски мільйонерів у космос.

Загалом, крім того, що фірми задовольняють природню цікавість людей, мають змогу діагностувати ряд хвороб ще до того, як вони проявились і це вже серйозна заявка нової ери персоналізованої медицини, це ще і фінансування наукових розробок самими ж клієнтами. Нагадаю, що достовірність саме цієї генної діагностики базується на корелятивних дослідженнях, тому науці треба якомого більше об’єктів і кошти. Ідеально, коли обєкти вже самі йдуть разом з грошима. Я думаю, що більшість фірм, що пропонують подібні послуги, мають опцію для дозволу анонімного використання результатів для наукових дослідженнь.

Що нам очікувати в майбутньому? Вже очевидно, що термін “сніп” дуже скоро ввійде в повсякденне життя. Собівартість досліджень буде невпинно знижуватись, якість аналізу невпинно зростати. Кількість фірм, що пропонують подібні послуги, буде зростати. Нові зібрані статистичні дані дадуть нечувану кількість нової інформації, на обробку якої потрібні будуть все потужніші компьютери і нові інтелектуальні підходи. Адже тільки аналіз геному однієї людини — це мільйони послідовностей. Професія біоінформатика стане такою ж звичною, як і професія лікаря. Чи вдасться побудувати соціальні мережі на базі генетичної спорідненості-відмінностей – невідомо, аби вдалось уникнути дискримінації на цій же базі, і то добре. Але очевидно, що сплеск розвитку персоналізованої медицини і діагностика хвороб ще ДО їх розвитку, буде вимагати прийняття нових законів про захист подібної інформації.

P.S.Красивий малюнок, що ілюструє популяційне різноманіття, взятий з вебсайту Child and Youth Health

Реклама

5 Responses to Досліди власний геном.

  1. kotyhoroshko:

    а коли людина взнає про деякі свої проблеми чи схильності завдяки аналізу генома. що воно може змінити? чи можна якось це виправити?

  2. progenes:

    ну ось наприклад Вентер дізнався про схильність до атеросклерозу. Тепер приймає відповідні пігулки. Це як приклад. Мова йде про схильність, або ризик. Я думаю, що будуть розроблятись принципові нові підходи в медицині, спрямовані не тільки на лікування, а на попередження.

  3. Аноним:

    Назва канадської фірми прочиталась як «Навіжені». Не ризикнув би до них звернутись 🙂

  4. Shao:

    Хм… А цікаво буде дослідити проблему соціальних мерех з протилежного боку: брати стійкі мережи і визначати, наскільки у їхніх членів спільний геном. Одвічна проблема співвідношення соціального та генетичного детермінування поведінки. В будь-якому разі, якщо персональне генотипування стане більш-менш розповсюдженим, таке дослідження скоро стане можливим. Не факт, втім, що не забороненим.

  5. […] персоналізованої медицини вже стартувала. Кошти на геномний аналіз суттєво впали, пора очікувати прориву у практичному […]

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s

%d такие блоггеры, как: