Przeznaczenie zapisane w genach?

Odkąd ludzki genom został całkowicie zsekwencjonowany w 2003 r., branża testów genetycznych eksplodowała do wielomiliardowych rozmiarów. Dzięki konsumenckim testom genetycznym (DTC), dzisiaj przebadać może się każdy. Badanie genów jest łatwiejsze niż kiedykolwiek - ale co tak naprawdę można z nich wyczytać?

- Coraz więcej krajów w Europie finansuje bardzo szeroko prowadzone badania genomowe dla swoich obywateli. Robią to, ponieważ wiedzą, że przyszłość medycyny leży w podejściu spersonalizowanym, czyli dedykowanych rozwiązaniach terapeutycznych, szytych na miarę potrzeb indywidualnego pacjenta - potrzeb zdefiniowanych w dużej mierze w oparciu o geny. Dzisiaj w centrum uwagi znajdują się spersonalizowane terapie onkologiczne, pomagające określonym pacjentom w skuteczniejszej walce z nowotworem, ale już teraz widać, że również leczenie innych chorób, z którymi mamy poważne problemy, może być skuteczniejsze, gdy pacjent otrzyma lek najskuteczniejszy dla niego, wybrany na podstawie m.in jego profilu genetycznego - powiedział dr hab. Mirosław Kwaśniewski, genetyk, kierownik Centrum Bioinformatyki i Analizy Danych Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, założyciel  Imagene.me - firmy zajmującej się sekwencjonowaniem genów, o której można przeczytać w dalszej części artykułu.

Rozwiązanie Imagene.me nie jest testem diagnostycznym, a badaniem genetycznym skierowanym do konsumenta (direct to consumer - DTC), jako badaniem dostarczającym informacji o zidentyfikowanych predyspozycjach genetycznych. Takie badania nie są traktowane bezpośrednio jako badania diagnostyczne, ale mogą być drogowskazem, co w swoim życiu zmienić, by mieć mniejsze ryzyko zachorowania na daną chorobę. Wyniki badania mogą być również wskazówką dla lekarza w celu podjęcia badań diagnostycznych.

Nasze geny stanowią zestaw instrukcji dla prawidłowego funkcjonowania narządów, tkanek i pojedynczych komórek. W genomie człowieka wyróżniamy ok. 22 000 genów - wszyscy mamy te same. Jak to się zatem dzieje, że każdy z nas jest inny? Odpowiadają za to pewne drobne szczegóły w sekwencji genów - to tzw. warianty genetyczne. W idealnym świecie, wszystkie geny człowieka przenoszą prawidłową informację, dzięki czemu organizm funkcjonuje prawidłowo. Niestety, nie żyjemy w idealnym świecie. Z powodu dużej liczby genów i dużej przestrzeni, którą zajmują (ok. 45 mln nukleotydów przestrzeni kodującej w DNA), często dochodzi do zmian w sekwencjach genów, co oznacza pewne odstępstwa od prawidłowości.

W sekwencji genów może dojść do zmian zwanych mutacjami. Są to spontaniczne lub indukowane przez czynniki środowiskowe modyfikacje materiału genetycznego, które zachodzą w sposób losowy - jak rzut kostką. Mogą one być przyczyną licznych chorób (nie tylko genetycznych), powodować wady rozwojowe, wpływać na większą podatność na występowanie nowotworów, ciężkich chorób metabolicznych, etc. Częstotliwość takich zmian w populacji nie jest jednak wysoka.

Częste różnice w sekwencjach genów, występujące między ludźmi, określane są jako polimorfizmy. Mogą one (choć nie muszą) wpływać na funkcjonowanie organizmu - np. zmniejszać lub zwiększać aktywność pewnych białek, a tym samym wpływać na konkretne procesy (np. starzenie skóry). Jeżeli występowanie określonych wariantów istotnie wpływa na prawdopodobieństwo wystąpienia cechy - w tym np. choroby - mówimy o predyspozycjach genetycznych do wystąpienia cechy.

Predyspozycje genetyczne nie oznaczają bynajmniej diagnozy. Wcale nie muszą one decydować o tym, czy dana cecha (choroba) pojawi się w ciągu życia, czy też nie. Jej wystąpienie zależy od wielu innych czynników, m.in. stylu życia, diety, aktywności fizycznej, nałogów czy środowiska, w którym żyjemy.

- Zrozumienie tego jest chyba największym wyzwaniem związanym ze zrozumieniem genetyki w społeczeństwie. Testy genetyczne, tak jak i szereg innych badań stricte diagnostycznych, mówią tylko o podwyższonym ryzyku wystąpienia jakiegoś zjawiska. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku badań tzw. markerów nowotworowych, gdzie dodatni wynik wcale nie musi świadczyć o toczącej się chorobie nowotworowej. Jednak - w zależności od testu, jego czułości i specyficzności - może wskazywać potencjalne ryzyko wystąpienia choroby nowotworowej. To kwestia wiedzy o tym, co może, ale nie musi nas spotkać - wyjaśnił dr hab. Mirosław Kwaśniewski.

Jako przykład mogą posłużyć warianty w genach GPX2 i FMO3, które zwiększają ryzyko wystąpienia raka płuc u palaczy. Poprzez odpowiednie działania, czyli unikanie dymu tytoniowego, możemy ograniczyć ryzyko pojawienia się określonych niekorzystnych cech niemal do zera. Mówiąc inaczej, osoby niepalące, które nie przebywają w towarzystwie nałogowych palaczy, pomimo wariantów w genach GPX2 i FM03, mają mniejsze ryzyko zachorowania na ten nowotwór niż osoby palące (tzw. ryzyko populacyjne).

Testy genetyczne najczęściej kojarzą się z badaniami potwierdzającymi ojcostwo lub przeprowadzanymi u kobiet w ciąży, u których występuje ryzyko wystąpienia wady wrodzonej dziecka. Dzięki postępom w genetyce, które dokonały się w ostatnich latach, pojawiły się także tzw. konsumenckie testy genetyczne (DTC), które są dostępne praktycznie dla każdego. Warto jednak pamiętać, że diagnostyczne testy genetyczne i konsumenckie testy genetyczne to nie to samo - jakość przeprowadzonych analiz w testach konsumenckich w dużej mierze zależy od firmy która je wykonuje, od użytej technologii i od specjalistów wykonujących badania i analizujących dane. Badania genetyczne o charakterze diagnostycznym są prawnie regulowane - muszą być wykonywane w Medycznym Laboratorium Diagnostycznym przez diagnostów laboratoryjnych pod kierunkiem Specjalisty Laboratoryjnej Genetyki Medycznej. Laboratorium takie musi spełnić  określone normy, by móc mowić o jakiejkolwiek diagnostyce.

Podczas badania materiał genetyczny (DNA) wyizolowany z komórek osoby badanej, poddawany jest szeregowi złożonych procesów. Próbką wykorzystywaną w konsumenckich testach genetycznych jest ślina, ale równie dobrze może to być każda inna substancja zawierająca materiał genetyczny, czyli fragment tkanki lub nabłonek policzków pobierany poprzez wymaz z jamy ustnej.

Co dokładnie dzieje się z pobraną próbką? Najpierw z komórek zawieszonych w ślinie, pozyskiwany jest materiał badawczy w postaci czystego DNA. Później następuje sekwencjonowanie, czyli ustalenie kolejności występowania par nukleotydów w sekwencjach wszystkich 22 000 genów. Warto wspomnieć, że wszystkie geny badane są jedynie w badaniu o nazwie WES (Whole Exome Sequencing) lub jeszcze większym - WGS (Whole Genome Sequencing). Uzyskana sekwencja jest porównywana ze znanymi sekwencjami (z baz danych i badań naukowych), które są dostarczają informacji o konkretnych cechach.

- Technologie sekwencjonowania DNA uległy zrewolucjonizowaniu kilka lat temu. Dziś mówimy o tzw. metodach Next Generation Sequencing (NGS), dzięki którym analizowanie genomu jest nieporównywalnie szybsze i tańsze niż jeszcze kilka lat temu. To spowodowało, że cały świat naukowy ma szansę, aby sekwencjonować geny i genomy ludzi na dużą skalę. Obserwujemy olbrzymi postęp w identyfikacji nowej wiedzy i wniosków dotyczących roli genów oraz ich wpływu na zdrowie i życie człowieka. Ta nowa wiedza dociera do nas ciągle i stały postęp jest bardzo widoczny. W konsekwencji, dzięki niezwykle dynamicznemu rozwojowi tej branży możemy dzisiaj zaoferować badania niedostępne dla szerokiego grona jeszcze kilka lat temu - wyjaśnił dr hab. Mirosław Kwaśniewski.

Warto wspomnieć, że Human Genome Project, czyli projektu poznania genomu ludzkiego w latach 1990-2003 pochłonął aż 3 mld dol. Współczesne testy genetyczne są znacznie tańsze - w przypadku sekwencjonowania całego genomu to koszt rzędu kilku tysięcy zł.

W związku z tym, że materiał genetyczny w naszych komórkach jest generalnie niezmienny od urodzenia aż do śmierci, przeprowadzając badanie i analizę wszystkich naszych genów jeden raz, uzyskujemy informację o swoich predyspozycjach na całe życie. To bezcenna wskazówka, która w wielu przypadkach wręcz może ocalić przed śmiercią.

Twórcy Imagene.me doszli do wniosku, że każdy powinien móc korzystać z wiedzy o predyspozycjach zapisanych w DNA. Stworzyli usługę Asystenta Zdrowia i Życia. To rozwiązanie, które łączy wyniki badania DNA, przedstawione w aplikacji mobilnej, z systemem wymiany informacji, wskazówek i zaleceń podpowiadających, na co zwrócić uwagę, by skutecznie zadbać o swoje zdrowie.

W aplikacji Imagene.me użytkownik otrzymuje wyniki badania wszystkich 22 000 genów, a wraz z nimi także zalecenia i porady. Wynikają one z analizy jego wariantów genetycznych oraz danych o sobie, które wprowadził do aplikacji, jak np. informacje o stylu życia, diecie, aktywności fizycznej czy przebytych chorobach.

- Test Imagene.me nie jest testem diagnostycznym i nigdy nie miał nim być. To test, który w połączeniu z aplikacją ma za zadanie wpływać na podniesienie świadomości prozdrowotnej, spowodować, ze bardziej zastanowimy się nad naszym ciałem i podejmowanymi decyzjami. I w tym sensie widząc postęp i opinie naszych użytkowników - spełnia swoja role - powiedział dr hab. Mirosław Kwaśniewski.System "uczy się" użytkownika, jest na bieżąco uzupełniany o najnowsze odkrycia naukowe. To oznacza, że jeśli odkryte zostaną nowe powiązania między konkretną chorobą, lub szerzej - cechą - a genami, raport klienta w aplikacji zostanie natychmiast zaktualizowany. To tak, jak z dietetykiem, który ułoży odpowiednią dietę dla naszego stylu życia w oparciu o nasze ulubione smaki i styl życia.

- W Imagene.me stosujemy najnowsze technologie badania DNA do analizy wszystkich genów w genomie użytkownika. To powoduje, że badamy bardzo dokładnie cały obszar DNA obejmujący wszystkie geny, a dzięki temu możemy zidentyfikować wszystkie warianty występujące w DNA użytkownika. Takie zidentyfikowane warianty opisujemy i interpretujemy wykorzystując najnowsze bazy danych i literaturę naukową, a wyniki interpretacji przedstawiamy w aplikacji mobilnej i webowej. Dzięki temu nie musimy drukować raportu genetycznego jako statycznego, jednorazowego opisu zamkniętej puli wariantów - przeciwnie, dzięki aplikacji możemy dostarczać użytkownikowi najnowsze interpretacje wariantów genetycznych oraz wynikające z nich wskazówki dotyczące profilaktyki zdrowia i podejmowania działań prozdrowotnych - wyjaśnił dr hab. Mirosław Kwaśniewski.

Wyniki testu Imagene.me nie mogą być podstawa do bezpośredniej decyzji medycznej podejmowanej przez użytkownika, ale jak najbardziej mogą być wskazaniem dla lekarza odnośnie dodatkowych podejmowanych działań diagnostycznych i konsultacji. 

- Nasza aplikacja ma "asystować" w codziennym życiu, ma pomagać w interpretacji wyników badania w przyjaznej formie oraz dawać spersonalizowane informacje dotyczące naszego aktualnego stanu zdrowia. Ma również informować o zagrożeniach i koniecznych działaniach motywujących, by te zagrożenia zminimalizować. Dodatkowo wyniki badania oraz wynikające z nich rekomendacje i wskazówki prozdrowotne są zawsze z nami, możemy mieć do nich wgląd w każdej chwili, porozmawiać o nich z lekarzem - dodał dr hab. Mirosław Kwaśniewski.

Miałem okazję sprawdzić, jak działa aplikacja Imagene.me i postanowiłem sprawdzić, co można "wyczytać" z takiego testu DTC. Co odkryłem?

Już jakiś czas temu naukowcy odkryli, że to, jak przejdziemy infekcję SARS-CoV-2 jest uwarunkowane genetycznie. Okazuje się, że za ciężki przebieg choroby mogą warunkować wrodzone defekty odpowiedzi immunologicznej, szczególnie tej związanej z interferonem typu I. Wyniki ogromnych badań dwóch światowych konsorcjów The COVID Human Genetic Effort oraz COVID-19 Host Genetics Initiative (HGI) zrzeszających ponad 300 instytucji z całego świata (także z Polski) są niepokojące.

Naukowcy sprawdzili, czy wrodzone defekty odporności mogą być przyczyną ciężkiego przebiegu choroby COVID-19. Wiadomo już, że niektóre warianty genów (takich jak TLR3, IRF7, IRF9) zaangażowanych w odpowiedź immunologiczną z wykorzystaniem interferonu typu 1, wpływają na ciężki przebieg grypowego zapalenia płuc. Po wnikliwej analizie licznych wyników prac badawczych dotyczących molekularnych szczegółów przebiegu grypy wytypowano ostatecznie kilkanaście genów i dodano je do listy genów potencjalnie istotnych również w przebiegu choroby COVID-19.

Takie warianty genetyczne można wykryć już dzięki najnowszym metodom sekwencjonowania genów. Zostały one wykryte także i u mnie.

Mowa choćby o wariancie genu IFNAR2, który koduje jedną z podjednostek receptora dla interferonu typu 1. Interferony to grupa białek biorących udział w odpowiedzi immunologicznej organizmu. Indukują one składanie kompleksu receptorowego złożonego z białek IFNAR1 i IFNAR2, aby móc następnie związać się z pozostałymi strukturami. Receptory interferonów znajdują się na wielu typach komórek, szczególnie jednak są obecne w komórkach układu odpornościowego. Zgodnie z danymi statystycznymi, 34,3 proc. populacji ma ten sam wariant genu, co ja.

To jednak nie wszystko. Mój fragment chromosomu 3 zawiera w swoim obrębie sześć genów: SLC6A20, LZTFL1, CCR9, FYCO1, CXCR6 i XCR1. Gen SLC6A20 koduje białko transportowe SITI, odpowiadające za dystrybucję cząsteczek zwanych iminokwasami (np. proliny) w komórce. CCR9 należy do chemokin, czyli białek chemotaktycznych, które odpowiadają za migrację odpowiednich komórek do miejsc wystąpienia zakażenia w organizmie. Z kolei XCR1 i CXCR6 są receptorami dla chemokin - wiążą je, co uruchamia szereg reakcji biochemicznych, prowadząc do wyzwolenia odpowiednich reakcji komórkowych. LZTFL1 pełni rolę czynnika transkrypcyjnego (reguluje ekspresję podlegających mu genów).

Z kolei gen FYCO1 koduje białko pośredniczące w transporcie pęcherzyków zwanych autofagosomami wzdłuż mikrotubul, zapewniając ich odpowiednią dystrybucję w obrębie komórek. Wyżej wymienione tworzą tzw. klaster genów, z których część jest związana z funkcjonowaniem układu odpornościowego. Nieprawidłowości mogą prowadzić do ciężkiego przebiegu COVID-19, a nawet śmierci w wyniku niekontrolowanej infekcji.

Z powodu tych obciążeń, zaszczepię się na COVID-19 w pierwszym możliwym terminie. Obecność takich wariantów genetycznych powinna być wskazówką dla wszystkich niezdecydowanych osób, czy warto to zrobić. To główna wartość płynąca z testów DTC, które powinny być traktowane jako życiowy drogowskaz - o co zadbać i czego nie zaniedbać, również w przypadku COVID-19.

----------------

Samochód 20-lecia na 20-lecie Interii!

ZAGŁOSUJ i wygraj ponad 20 000 złotych - Kliknij!

Zapraszamy do udziału w 5. edycji plebiscytu MotoAs. Wyjątkowej, bo związanej z 20-leciem Interii. Z tej okazji przedstawiamy 20 modeli samochodów, które budzą emocje, zachwycają swoim wyglądem oraz osiągami. Imponujący rozwój technologii nierzadko wprawia w zdumienie, a legendarne modele wzbudzają sentyment. Bądź z nami! Oddaj głos i zdecyduj, który model jest prawdziwym MotoAsem!