Rodinná historie je základem personalizovaného lékařství

Rodinná anamnéza

Rodinná historie postihuje lidské zdraví spolu s faktory životního prostředí. V důsledku toho je historie rodiny důležitým personalizovaným nástrojem pro rozvoj individualizovaných přístupů k prevenci, intervenci a léčbě onemocnění. Pochopení genů a faktorů prostředí mohou vést k dřívější diagnóze, intervenci a cílené léčbě.

Ačkoli lidé jsou z větší části podobní, naše biologické procesy činí každého z nás jedinečným. Mnoho aspektů těchto procesů je zakódováno v naší DNA, která je založena na sekvenci čtyř písmen života – A, C, G a T. Rozdíly mezi lidskými genomy jsou označovány jako varianty. Lidské sekvence DNA (tedy naše genomy) jsou totožné mezi lidmi na více než 99,9%.

Rozmanitost lidského genomu.

Výzkumníci zjistili, že lidské populace genomové sekvence byly významně změněny za 250 000 let expanze a migrace našeho druhu. Genomy různých populací se liší kvůli více faktorům, včetně toho, s kým se lidé rozhodnou reprodukovat i kvůli lidským migračním vzorům. Ve specifických populacích byly také rozšířeny některé varianty, protože poskytly výhodu, která jim pomohla přizpůsobit se environmentálním změnám.

Lidský genom je dlouhý více než 3 miliardy písmen, což znamená, že varianta se může nacházet na jakémkoli místě mezi těmito písmeny. Tyto varianty se vyskytují s různými frekvencemi v různých lidských populacích. Některé jsou vzácné a jedinečné pro konkrétní rodiny, zatímco jiné jsou běžné a vyskytují se v různých populacích.

Doposud je celosvětově výzkum genomiky založen převážně na vzorcích lidí evropského původu (přibližně 80%). Vzorky Asiatů, Afričanů, Hispánců a jiných etnických skupin jsou zastoupeny pouze v nízkých hodnotách. Převaha vzorků evropského původu vytváří mezery ve poznatcích o genomech od lidí ze zbytku světa. Výzvou příštích let je vytváření kolekce sekvencí referenčního genomu, které lépe reprezentují lidskou rozmanitost – lidského pangenomu.

Rodinná anamnéza v éře personalizované medicíny

Genetika se týká studia genů a jejich dědičných rolí. Genomika se týká studia všech genů člověka (genomu).

Genomika pomáhá výzkumníkům odhalit, proč někteří lidé onemocní určitými infekcemi, environmentálními faktory a následky chování, zatímco jiní ne. Například, někteří lidé cvičí celý život, jedí zdravou stravu, chodí na pravidelné lékařské prohlídky a zemřou na infarkt ve věku 40 let. Jsou také lidé, kteří kouří, nikdy necvičí, jedí nezdravá jídla a dožívají se 100 let. Genomika může být klíčem k pochopení těchto rozdílů.

Lepší pochopení nemocí způsobených jedním genem (pomocí genetiky) a komplexních chorob způsobených více geny a environmentálními faktory (pomocí genomiky) může vést k dřívějším diagnózám, včasným zásahům a cílené léčbě.

V éře personalizované medicíny bude možné přizpůsobit programy prevence jedinečné genetické výbavě každého člověka, využít výběru léčby, která bude s největší pravděpodobností účinná na základě analýzy genů.

Zdraví člověka je ovlivněno rodinnou anamnézou a sdílenými environmentálními faktory. Díky tomu je rodinná anamnéza důležitým personalizovaným nástrojem, který může pomoci identifikovat mnohé z příčinných faktorů stavů, které mají také genetickou složku. Rodinná anamnéza může sloužit jako základní kámen pro učení se o genetických a genomových podmínkách v rodině a pro rozvoj individualizovaných přístupů k prevenci, intervenci a léčbě nemocí.

Odhalení mutací na mikročipech

Vědci vědí, že mutace (změna v DNA) určitého genu může přispět k určité nemoci. Může však být velmi obtížné vyvinout test na detekci těchto mutací, protože většina velkých genů má mnoho oblastí, kde se mutace mohou vyskytnout. Vědci se domnívají, že například mutace v genech BRCA1 a BRCA2 způsobují až 60 % všech případů dědičné rakoviny prsu a vaječníků. Ale za všechny tyto případy není zodpovědná jedna specifická mutace. Výzkumníci již objevili více než 800 různých mutací jen v genu BRCA1. DNA microarray je nástroj používaný k určení, zda DNA od konkrétního jedince obsahuje mutaci v genech jako BRCA1 a BRCA2.

DNA microarray se od roku 1990 používá k určení, zda DNA od konkrétního jedince obsahuje mutaci v genech. Některé společnosti vyrábějí mikročipy pomocí metod podobných těm, které se používají k výrobě počítačových mikročipů. Technologie Microarray zahrnuje umístění tisíců genových sekvencí na sklíčko zvané genový čip. Vzorek obsahující DNA nebo RNA se umístí do kontaktu s genovým čipem. Komplementární párování bází mezi vzorkem a genovými sekvencemi na čipu vytváří světlo. Oblasti na čipu produkující světlo identifikují geny, které jsou exprimovány ve vzorku.

Vědci dnes pokračují v rozsáhlých populačních studiích díky mikročipům DNA – například s cílem určit, jak často se u jedinců s konkrétní mutací skutečně vyvine rakovina prsu, nebo identifikovat změny v genových sekvencích, které jsou nejčastěji spojeny s konkrétními chorobami. Umožňuje to, stejně jako v případě počítačových čipů, umístění velmi velkého množství „funkcí“, které představují velmi velkou část lidského genomu.

Microarrays lze použít také ke studiu rozsahu, v jakém jsou určité geny zapnuty nebo vypnuty v buňkách a tkáních. Dnes se DNA mikročipy používají při klinických diagnostických testech některých chorob. Někdy se používají také k určení toho, které léky by mohly být nejvhodnější konkrétním jednotlivcům. Testy microarray jsou stále levnější než sekvenování DNA, takže mohou být použity pro velmi velké studie, jakož i pro některé klinické testy.

Genetické mapování

K vytvoření genetické mapy výzkumníci odebírají vzorky krve nebo tkáně od členů rodin, ve kterých převládá určitá nemoc nebo rys. Pomocí různých laboratorních technik vědci izolují DNA z těchto vzorků a zkoumají v ní jedinečné vzory, které jsou viditelné pouze u členů rodiny, u nichž rodinná anamnéza poukazuje na tuto chorobu nebo vlastnost. Tyto charakteristické vzory v chemických základech, které tvoří DNA, se označují jako markery. DNA markery samy o sobě neidentifikují gen zodpovědný za nemoc nebo vlastnost, ale mohou výzkumníkům přibližně říci, kde se gen na chromozomu nachází.

Genetické mapování je jedním z nových nástrojů pro lepší a levnější identifikaci nových genů a pro pochopení jejich funkce. Genetické mapování může poskytnout pevný důkaz, že nemoc přenášená z rodiče na dítě je spojena s jedním nebo více geny.

Genetické mapy byly úspěšně použity k nalezení genu zodpovědného za relativně vzácné dědičné poruchy s jedním genem, jako je cystická fibróza a Duchennova svalová dystrofie. Genetické mapy jsou také užitečné při vedení vědců k mnoha genům, o kterých se předpokládá, že hrají roli při vývoji běžnějších poruch, jako je astma, srdeční choroby, cukrovka, rakovina a psychiatrické stavy.

Při použití celogenomových asociačních studií byly zaznamenány úspěchy v identifikaci genetických variací, které přispívají k riziku diabetu 2. typu, Parkinsonovy choroby, srdečních poruch, obezity, Crohnovy choroby, rakoviny prostaty, jakož i genetických variací, které ovlivňují odpověď na antidepresiva. To je jen zlomek z oblastí, které pomáhají posouvat studium genů a lidského genomu směrem k personalizované medicíně.