Rodinná anamnéza je základom personalizovanej medicíny

Rodinná anamnéza

Rodinná anamnéza ovplyvňuje zdravie človeka spolu s environmentálnymi faktormi. Vďaka tomu je rodinná anamnéza dôležitým personalizovaným nástrojom pre rozvoj individualizovaných prístupov k prevencii, intervencii a liečbe chorôb. Pochopenie génov a faktorov prostredia môže viesť k skorším diagnózam, zásahom a cielenej liečbe.

Aj keď sú ľudia vo väčšine ohľadov podobní, naše biologické procesy robia každého z nás jedinečným. Mnohé aspekty týchto procesov sú zakódované v našej DNA, ktorá je založená na sekvencii štyroch písmen života – A, C, G a T. Rozdiely medzi ľudskými genómami sú označované ako varianty. Ľudské sekvencie DNA (teda naše genómy) sú medzi ľuďmi na viac ako 99,9 % identické

Rozmanitosť ľudského genómu

Výskumníci zistili, že sekvencie genómu ľudských populácií sa počas 250 000 rokov expanzie a migrácie nášho druhu po Zemi výrazne menili. Genómy rôznych populácií sa líšia v dôsledku viacerých faktorov vrátane toho, s kým sa ľudia rozhodnú reprodukovať, ako aj  v dôsledku vzorov ľudskej migrácie. V špecifických populáciách sa tiež rozšírili určité varianty, pretože poskytovali výhodu, ktorá im pomohla prispôsobiť sa zmenám prostredia.

Ľudský genóm je dlhý viac ako 3 miliardy písmen. Variant sa môže nachádzať na akomkoľvek mieste medzi týmito písmenami. Tieto varianty sa vyskytujú s rôznymi frekvenciami v rôznych ľudských populáciách. Niektoré sú zriedkavé a jedinečné pre konkrétne rodiny. Zatiaľ čo iné sú bežné a vyskytujú sa v rôznych populáciách.

Doposiaľ  je celosvetovo výskum genomiky založený prevažne na vzorkách ľudí európskeho pôvodu (približne 80%).  Vzorky Aziatov, Afričanov, Hispáncov a iných etnických skupín sú zastúpené len v nízkych hodnotách. Prevaha vzoriek európskeho pôvodu  vytvára medzery v poznatkoch o genómoch od ľudí zo zvyšku sveta. Výzvou budúcich rokov je vytváranie kolekcie sekvencií referenčného genómu, ktoré lepšie reprezentujú ľudskú rozmanitosť – ľudského pangenómu.

Rodinná anamnéza v ére personalizovanej medicíny

Genetika sa týka štúdia génov a ich dedičných rolí. Genomika sa týka štúdia všetkých génov človeka (genómu).

Genomika pomáha výskumníkom odhaliť, prečo niektorí ľudia ochorejú na určité infekcie, environmentálne faktory a následky správania, zatiaľ čo iní nie. Napríklad, niektorí ľudia cvičia celý život, jedia zdravú stravu, chodia na pravidelné lekárske prehliadky a zomrú na infarkt vo veku 40 rokov. Sú aj ľudia, ktorí fajčia, nikdy necvičia, jedia nezdravé jedlá a dožívajú sa 100. Genomika môže byť kľúčom k pochopeniu týchto rozdielov.

Lepšie pochopenie chorôb spôsobených jedným génom (pomocou genetiky) a komplexných chorôb spôsobených viacerými génmi a environmentálnymi faktormi (pomocou genomiky) môže viesť k skorším diagnózam, včasným zásahom a cielenej liečbe.

V ére personalizovanej medicíny bude možné prispôsobiť programy prevencie jedinečnej genetickej výbave každého človeka, využiť výber liečby, ktorá bude s najväčšou pravdepodobnosťou účinná na základe analýzy génov.

Zdravie človeka je ovplyvnené rodinnou anamnézou a zdieľanými environmentálnymi faktormi. Vďaka tomu je rodinná anamnéza dôležitým personalizovaným nástrojom. Môže pomôcť identifikovať mnohé z príčinných faktorov stavov, ktoré majú aj genetickú zložku. Rodinná anamnéza môže slúžiť ako základný kameň pre učenie sa o genetických a genómových podmienkach v rodine a pre rozvoj individualizovaných prístupov k prevencii, intervencii a liečbe chorôb.

Odhalenie mutácií na mikročipoch

Vedci vedia, že mutácia (zmena v DNA) určitého génu môže prispieť k určitej chorobe. Detekcia týchto mutácií je náročná, pretože väčšina veľkých génov má veľa oblastí, kde sa mutácie môžu vyskytnúť. Vedci sa domnievajú, že, napríklad,mutácie v génoch BRCA1 a BRCA2 spôsobujú až 60 % všetkých prípadov dedičnej rakoviny prsníka a vaječníkov. Ale za všetky tieto prípady nie je zodpovedná jedna špecifická mutácia. Výskumníci už objavili viac ako 800 rôznych mutácií len v géne BRCA1. DNA microarray je nástroj používaný na určenie, či DNA od konkrétneho jedinca obsahuje mutáciu v génoch ako BRCA1 a BRCA2.

DNA microarray sa od roku 1990 používa na zisťovanie, či DNA od konkrétneho jedinca obsahuje mutáciu v génoch. Niektoré spoločnosti vyrábajú mikročipy pomocou metód podobných tým, ktoré sa používajú na výrobu počítačových mikročipov.  Technológia Microarray zahŕňa umiestnenie tisícok génových sekvencií na sklíčko nazývané génový čip. Vzorka obsahujúca DNA alebo RNA sa umiestni do kontaktu s génovým čipom. Komplementárne párovanie báz medzi vzorkou a génovými sekvenciami na čipe vytvára svetlo. Oblasti na čipe produkujúce svetlo identifikujú gény, ktoré sú exprimované vo vzorke.

Vedci dnes pokračujú v rozsiahlych populačných štúdiách vďaka mikročipom DNA – napríklad s cieľom určiť, ako často sa u jedincov s konkrétnou mutáciou skutočne vyvinie rakovina prsníka. Ďalej sa identifikujú zmeny v génových sekvenciách, ktoré sú najčastejšie spojené s konkrétnymi chorobami. Umožňuje to, rovnako ako v prípade počítačových čipov, umiestnenie veľkého množstva „funkcií“, ktoré predstavujú veľmi veľkú časť ľudského genómu.

Microarrays možno použiť aj na štúdium rozsahu, v akom sú určité gény zapnuté alebo vypnuté v bunkách a v tkanivách. Dnes sa DNA mikročipy používajú pri klinických diagnostických testoch niektorých chorôb. Niekedy sa používajú aj na určenie toho, ktoré lieky by mohli byť najvhodnejšie konkrétnym jednotlivcom. Testy microarray sú stále lacnejšie ako sekvenovanie DNA, takže sa môžu použiť na rozsiahle štúdie, ako aj na niektoré klinické testy.

Genetické mapovanie

Na vytvorenie genetickej mapy výskumníci odoberajú vzorky krvi alebo tkaniva od členov rodín, v ktorých prevláda určitá choroba alebo črta. Pomocou rôznych laboratórnych techník vedci izolujú DNA z týchto vzoriek a skúmajú v nej jedinečné vzory viditeľné iba u členov rodiny, u ktorých rodinná anamnéza poukazuje na túto chorobu alebo vlastnosť. Tieto charakteristické vzory v chemických základoch, ktoré tvoria DNA, sa označujú ako markery. DNA markery samy o sebe neidentifikujú gén zodpovedný za chorobu alebo vlastnosť, ale môžu výskumníkom približne povedať, kde sa gén na chromozóme nachádza.

Genetické mapovanie je jedným z nových nástrojov  pre lepšiu a lacnejšiu identifikáciu nových génov a pre pochopenie ich funkcie. Genetické mapovanie môže poskytnúť pevný dôkaz, že choroba prenášaná z rodiča na dieťa je spojená s jedným alebo viacerými génmi.

Genetické mapy sa úspešne použili na nájdenie génu zodpovedného za relatívne zriedkavé dedičné poruchy s jedným génom, ako je cystická fibróza a Duchennova svalová dystrofia. Genetické mapy sú tiež užitočné pri vedení vedcov k mnohým génom, o ktorých sa predpokladá, že zohrávajú úlohu pri vývoji bežnejších porúch, ako je astma, srdcové choroby, cukrovka, rakovina a psychiatrické stavy.

Pri použití celogenómových asociačných štúdií boli zaznamenané úspechy v identifikácii genetických variácií, ktoré prispievajú k riziku cukrovky 2. typu, Parkinsonovej choroby, srdcových porúch, obezity, Crohnovej choroby, rakoviny prostaty, ako aj genetických variácií, ktoré ovplyvňujú odpoveď na antidepresíva. To je len zlomok z oblastí, ktoré pomáhajú posúvať štúdium génov a ľudského genómu smerom k personalizovanej medicíne.