Всего 1 % ДНК человека делают его уникальным в заболеваниях и методах лечения.
Доктор Эмма Дэвенпорт, Институт Сенгера, фонд Wellcome
Медицина всегда была в какой-то степени персонализированной — ведь при посещении врача тот всегда стремится предложить наиболее эффективное для вашего состояния лечение.
Но с развитием геномики впервые стало возможным подбирать лекарственные средства и методы лечения, которые подходят именно вашему организму.
Геном является полным описанием всего нашего набора ДНК, включая все гены. По сути это инструкция о том, как построить и поддерживать существование 37 триллионов клеток человеческого организма.
Более 99% ДНК совпадают у всех людей. Остающиеся структуры ДНК — меньше 1 процента — делают нас уникальными и могут определять тяжесть заболевания и эффективность лечения.
Исследование этих геномных различий помогает лечению целого ряда недугов — от рака и сердечно-сосудистых заболеваний до депрессии.
Рак и гены
Раковые заболевания — это область медицины, в которой наиболее развиты персонализированные формы лечения.
В Британии в государственной системе здравоохранения уже сейчас используются анализы ДНК для определения вероятности заболевания тем или иным видом рака.
Например, анализ мутаций генов BRCA1 или BRCA2 позволяет выявлять женщин, которые рискуют заболеть раком груди или яичников.
Мутации этих генов повышают риск заболеть раком груди в 4-8 раз. Это объясняет, почему в некоторых семьях такой рак встречается чаще. Мутация гена BRCA1 повышает риск заболевания раком яичников на 40-50%.
Такие исследования позволяют женщинам принимать обдуманные решения о дальнейших мерах предотвращения или лечения, например, делать ли мастэктомию (хирургическую операцию по удалению молочной железы).
При лечении некоторых видов рака измерение активности генов, которая может быть высокой, низкой или находиться на любом уровне между этими двумя показателями, становится обычным делом.
Например, в случае рака груди измерение активности 50 генов в опухолевых тканях дает представление о том, насколько эффективным окажется лечение методом химиотерапии.
Развитие персонализированной медицины
В Англии геномное секвенирование (определение порядка расположения нуклеотидов в нуклеиновых цепях ДНК) предлагается всем английским детям, которые страдают редкими генетическими заболеваниями; в результате некоторым детям изменили методы лечения.
11-летний ребенок стал первым пациентом, которому был прописано новое лекарственное средство CAR-T против лейкемии, перепрограммирующее иммунную систему для противодействия этому виду рака.
Полный геном женщин, которым поставлен диагноз рака груди, теперь определяется в Кембридже.
Существуют планы секвенирования 1 миллиона геномов в Британии в предстоящие пять лет.
Образ жизни и генетика
Развитие новых методик ставит вопрос — каковы пределы персонализированной медицины?
В развитии таких заболеваний, как диабет, сердечно-сосудистая недостаточность и инфекционные болезни, решающим оказывается сочетание генетических факторов и образа жизни.
Это означает, что сведения о различиях в геноме сами по себе оказываются недостаточными для прогноза риска заболевания и его исхода.
Измерение активности генов также дает информацию о стрессовой нагрузке, которую испытывает организм. Например, некоторые гены проявляют большую или меньшую активность в зависимости от типа инфекции. Эти новые методы особенно эффективны при лечении сепсиса.
Сепсис — признак ошибок в работе иммунной системы, которая начинает повреждать собственные органы в борьбе с инфекцией. Ежегодно от этого заболевания в Британии умирает 52 тысячи человек — больше, чем от рака груди, кишечника и простаты вместе взятых. В глобальных масштабах от сепсиса гибнет треть заболевших им пациентов.
Обычно для лечения сепсиса применяют антибиотики общего назначения для снятия первичного воспаления. Затем проводится анализ крови с целью определения, какая именно бактерия вызвала сепсис, чтобы подобрать более специализированные антибиотики. Однако на эти анализы уходит драгоценное время, к тому же они не всегда могут выявить тип бактерии, вызвавшей инфекцию.
В рамках наших исследований мы отслеживаем активность генов иммунной системы пациента, чтобы определить, какие именно компоненты этой системы не работают. Это помогает врачам в выборе лекарственных препаратов.
Что дальше?
Персонализация лечения во многом зависит от скорости проведения анализов активности генов. В настоящее время они проводятся в лаборатории и занимают длительное время. Но врачам для выбора наиболее эффективной методики необходимо определять свойства генов в считанные минуты.
Ученые разрабатывают новую технологию, на основе которой уже создано устройство — микроэлектродный биосенсор, позволяющий в режиме реального времени отслеживать критические изменения в свойствах крови. С помощью подобных новых методик геномная информация, в том числе данные об активности генов, может быть взята на вооружение терапевтами в больницах и поликлиниках.
Более того, геномная информация будет использоваться не только для лечения онкологических заболеваний, но гораздо шире. Исследователи всё лучше понимают связь между геномной структурой и такими заболеваниями, как депрессия. Они также работают с большими массивами генетических данных, таких как UK Biobank, с целью выявления людей с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний.
Информация о вашем геноме вряд ли приведет к появлению персонализированной таблетки, которую будут прописывать только вам. Однако такие данные помогут врачам определять оптимальное сочетание лекарственных препаратов для конкретного человека на конкретном этапе его заболевания.
Об авторе
Эмма Дэвенпорт возглавляет отдел генетики человека в институте Сенгера фонда Wellcome. Институт Сенгера — крупнейший геномный центр в Британии.