Когато Амит Хера обяснява как предсказва заболяване, ръцете на младия кардиолог докосват въздуха, подреждайки въображаеми колони от хора: 30 000, които са претърпели инфаркти тук, 100 000 здрави контроли там.

току-що

Никога не е имало данни за толкова много гени на хората, колкото има днес. И това богатство информация позволява на изследователите да познаят шансовете на всеки човек да получи често срещани заболявания като диабет, артрит, запушени артерии и депресия.

Лекарите вече тестват за редки, смъртоносни мутации в отделни гени. Помислете за гена за рак на гърдата BRCA. Или еднобуквената мутация, която причинява сърповидно-клетъчна анемия. Но такива едно към едно връзки между мутация и болест - „генът на X“ - не се наблюдават при най-често срещаните заболявания. Вместо това те имат сложни причини, които доскоро оставаха неуловими.

Не се задоволявайте с половината история.
Получете безплатен достъп до технологични новини тук и сега.

MIT Technology Review предоставя интелигентен и независим филтър за потока от информация за технологиите.

Ето пробивът: нов начин да отгатнете шанса си за сериозно заболяване по вашето ДНК. Някакви недостатъци? Обзалагате се. Технологията може да доведе до общество, в което хората да получават генетични оценки при раждането си.

В деня, в който го посетих, Кхера конструира така наречения полигенен резултат - „поли“, защото изчисленията му включват хиляди гени, а не само един. Този конкретен резултат предсказва шанса на човек да развие предсърдно мъждене или неравномерен сърдечен ритъм. Това е често срещано разстройство, но често се диагностицира само след като някой е бил откаран по спешност с инсулт.

Хера посочи екрана си. Там заедно със своите резултати се появиха седемцифрени числа, всяко от които представляваше анонимен донор на ДНК. Отстъпниците са имали риск четири пъти по-висок от средния.

Khera, която работи в лабораторията на сърдечния лекар и ловеца на гени Sekar Kathiresan в Института Broad, в Кеймбридж, Масачузетс, казва, че новите резултати вече могат да идентифицират толкова голям риск от заболяване, колкото редките генетични недостатъци, които са занимавали лекарите досега. Кардиологът Амит Хера е част от екип на Института Broad, който предсказва заболяване от ДНК.

„Където виждам, че това се случва, е, че на млада възраст основно ще получите талон“, казва Кера. „И това ще каже за тези 10 болести, ето вашият резултат. Вие сте в 90-ия процентил за сърдечни заболявания, 50-ти за рак на гърдата и най-ниските 10 процента за диабет. "

Все още не се издават такива изчерпателни отчетни карти, но науката за създаването им е тук. Задълбочавайки се в гигантски бази данни като Великобритания Biobank, която събира ДНК и съхранява медицинските досиета на около 500 000 британци, генетиците надничат в живота на повече хора и извличат корелации между техните геноми и техните заболявания, личности, дори навици. Последният лов на гени за причините за безсъние включва рекордните 1 310 010 души.

Самото количество материал е това, което позволява на учени като Khera да видят колко сложни модели на генетични варианти са обвързани с много заболявания и черти. Такива модели бяха скрити в по-ранни, по-ограничени проучвания, но сега търсенето на все по-малки сигнали във все по-големи данни се отплаща. Дайте на Khera най-простото отчитане на вашия геном - вида, създаден с чип за четене на ДНК за $ 100 с големината на билет за театър - и той може да добави вашите уязвимости и силни страни точно както бихте направили преброяване в дневника.

Такива прогнози, на пръв удар или пропуск, стават все по-точни. Един тест, описан миналата година, може да отгатне височината на човек с точност до четири сантиметра въз основа на 20 000 различни ДНК букви в генома. Тъй като технологията за прогнозиране се подобрява, на пазара се очаква поток от тестове. Лекарите в Калифорния тестват приложение за iPhone, което, ако качите генетичните си данни, предсказва риска от коронарна артериална болест. Търговски тест, стартиран през септември от Myriad Genetics, оценява шансовете за рак на гърдата на всяка жена от европейски произход, а не само на малцината, които са наследили счупени версии на гена BRCA. Шарън Бригс, старши учен в Helix, която управлява онлайн магазин за ДНК тестове, казва, че повечето от тези продукти ще използват оценки на риска в рамките на три години.

„Не че резултатите са нови“, казва Бригс. „Това е, че те стават много по-добри. Има още данни. "

Малки влияния

Когато започнаха първите съвременни генни търсения преди десетилетие, след приключването на проекта за човешкия геном, медицинските изследователи все още се надяваха, че няколко основни генетични виновници ще обяснят често срещани заболявания като диабет. „Очаквам, че има около 12 гена, участващи [в диабета], и че всички те ще бъдат открити през следващите две години“, Франсис Колинс, сега ръководител на Националния здравен институт на САЩ и един от водещите играчи в секвенирането човешкият геном, уверено деклариран през 2006г.

Ако това се оказа истина, малкият списък с гени щеше да даде на дизайнерите на лекарства ясни, осезаеми цели. Това лесно би оправдало цялото предприятие, финансирано със стотици милиони щатски долара. В случай на няколко заболявания, като дегенерация на макулата, търсенията дадоха резултат. Най-често обаче генетиците теглиха празни мрежи. До 2009 г. Колинс и други започнаха да говорят мрачно за „липсващата наследственост“.

Къде бяха болестотворните гени? Навсякъде се оказва. И до 2014 г. генетичните изследвания най-накрая бяха достатъчно големи, за да го докажат. Тъй като броят на хората с диабет, които са се включили в проучванията за генно търсене, се е увеличил от 661 на 10 128 на 81 412, "хитовете" започват да се търкалят. Вместо 12 гена, вече знаем, диабет тип 2 се влияе от най-малко 400 места в нашата ДНК и вероятно много повече - всяка със само малък, трудно откриваем ефект.

За учените, търсещи крайната причина за често срещани заболявания, това е огромно разочарование. Ако причините за диабет, депресия или шизофрения са поръсени около генома като толкова много пудра захар, това означава, че сме далеч от разбирането или излекуването им. „Никой не искаше това да е отговорът“, казва Марк Дейли, генетик от Института „Широк“. "Но това е, което е."

Въпреки че разпръснатият характер на наследството може да направи болестта трудна за разбиране, същите данни обаче улесняват много прогнозирането. За да създадат своите модели, Khera и Kathiresan използват 6,6 милиона позиции в генома на човек. Всяка позиция е една ДНК буква. Може да е A за теб и G за мен. От големи генетични изследвания, Khera вече може да разбере колко по-вероятно е човек с G в това положение да получи инфаркт. Може би това повишава шансовете с 0,1 процента. Това е нищожно количество. Може би G в друга позиция намалява риска с 0,2%. Но ако съберете всички малки генетични влияния, ефектът може да стане значителен.

Когато например изградиха предиктор за коронарна болест на сърцето, екипът на Kathiresan откри, че хората, за които прогнозира, че имат най-висок риск, най-високите 2,5%, имат четири пъти по-висок шанс от развитие на запушени артерии. Това е приблизително равно на риска от запушени артерии, причинени от фамилна хиперхолестеролемия, състояние, белязано от небесни високи нива на холестерол и причинено от един критичен ген. Ако лекарите се притесняват от това - което правят - защо да не обърнат внимание и на високия резултат на геномния риск?

„Това е нещото, което ме убеди“, казва Катиресан. И броят на хората, чиито геномни прогнози повдигат червен сигнал, също ще бъде много по-голям. Фамилната холестеролемия засяга само около един на 250 души. Резултатите от генома биха идентифицирали около осем пъти повече хора с висок риск от сърдечни заболявания, смята той.

Това, за което той все още не е сигурен, казва Катиресан, е как да получи новата информация за риска в ръцете на хората. Той обмисля да стартира приложение или да продаде статистическия модел на компания за диагностика. „Всеки иска да получи резултата си. Всички питат къде е продуктът за сърдечни заболявания “, казва той. „Казвам им, че работим по това.“

Сърдечните заболявания в някои отношения са най-добрият сценарий за използване на рискови оценки. Това е така, защото можете да промените реалния си риск - да речем, като отидете на диета или вземете хапче за понижаване на холестерола. Нещо повече, вероятностите вече са голяма част от сърдечната медицина. Khera, която веднъж седмично облича бяло палто за лечение на пациенти в Общата болница в Масачузетс, използва комбинация от възрастта, теглото, нивата на холестерола и навиците на човек, като тютюнопушенето, за да познае шанса за сърдечен удар през следващите 10 години. Сега към тези модели може да се добавят генетични резултати, което ги прави по-точни. Генетичните изследвания стават все по-мощни, тъй като включват повече хора. Тук робот на релси търси сред замразени проби от ДНК, дарени от 500 000 британски доброволци като част от британската Biobank.

Мощното при ДНК прогнозите е, че те са измерими по всяко време от живота, за разлика от повечето рискови фактори. „Ако подредите куп 18-годишни, никой от тях няма висок холестерол, нито един от тях няма диабет. Нула е във всички колони и не можете да ги стратифицирате по кой е най-изложен “, казва Khera. "Но с тест за $ 100 можем да получим стратификация поне толкова добра, колкото когато някой е на 50, и за много заболявания."

Опасно знание

Лекарствените компании започнаха да забелязват. Миналата година Андерс Дейл, изследовател на мозъка от Калифорнийския университет в Сан Диего, обяви намерението си да пусне на пазара калкулатор на риска за болестта на Алцхаймер. То ще познае дали човек ще развие болестта и ако да, на каква възраст.

Услугата ще стартира до това лято, но Дейл казва, че фармацевтичните компании веднага са се свързали. Сега той помага на трима от тях да тестват ДНК на хора в клинични изпитвания за лекарства за Алцхаймер (отказа да ги назове). Въпреки милиардите, похарчени за разработването на такива лекарства, всеки опитен досега е пропаднал. Проблемът е, че когато никой не знае кой ще получи болестта, е трудно да се разбере дали действа превантивно лекарство. Ако компаниите биха могли да тестват лекарствата само на хора с висок риск от болестта на Алцхаймер, би било много по-лесно. Възможно е бъдещите лекарства да бъдат обозначени с „Препоръчва се за тези с полигенен резултат 90 и повече“.

Дейл работи с търговски партньори, за да постави онлайн предиктора на Алцхаймер и таксува само $ 99 на всеки, който иска да го използва. Повече от десет милиона души вече имат своите ДНК данни, защото са се регистрирали за 23andMe или Ancestry.com, за да изследват родословните си дървета. Дейл казва, че ще могат да качват данните с едно щракване и да получават отчет. Попитах го защо хората биха искали да знаят преди време за болест, която в момента не се лекува. „Може да искат да правят планове“, каза той.

ДНК-базирани IQ тестове вероятно ще станат достъпни през следващите години. Критиците се опасяват, че могат да се получат „някои наистина ужасни социални политики“.

Други лекари вярват, че оценките на риска ще дадат тласък на хората да се замислят по-добре за своето благосъстояние. „Обичам идеята за полигенни оценки на риска, защото бъдещето е здравето, а не медицината“, казва Стивън Тъкър, лекар, който практикува в Сингапур. Той обича пациентите си да използват носими устройства и тракери и рисковите резултати могат да се комбинират с тези. Например някой с висок риск от предсърдно мъждене може да носи интелигентен часовник с вграден сърдечен монитор. „Моите пациенти искат да управляват бъдещето“, казва Тъкър. „Ако можете да го определите по-точно, има по-голям шанс да направите нещо по въпроса.“

Въпреки това стойността на новия геномен поглед към бъдещето е оспорвана. Това е така, защото оценките не са индивидуална сигурност; те са просто груби вероятности, получени от големи популации. Например от хора, получили високи резултати от предсказателя на предсърдно мъждене на Khera, само малко малцинство, 7%, всъщност би развило състоянието до 55-годишна възраст.

Тази несигурност има значение, защото ако хората получат оценки на риска, те ще основават решенията си върху тях. Миналата есен Myriad Genetics стана първата голяма компания за диагностика, която представи полигенен тест за риск на американския пазар. Наричан riskScore, той измерва 81 варианта, за да оцени шанса на жената за рак на гърдата. Жените с висок резултат могат да се подложат на допълнителни мамографии; тези с нисък риск може да ги пропуснат. Това, което все още никой не знае, е дали тези решения ще доведат до по-малко смъртни случаи от рак. Това ще изисква скъпи дългосрочни проучвания, които Myriad, които продават теста, все още не са направили.

Един лекар, който намира всичко това за притеснително, е Патрик Съливан от Университета на Северна Каролина, Чапъл Хил, където ръководи Консорциума по психиатрична геномика. Групата разполага с данни за ДНК от повече от 900 000 души с потвърдено психично заболяване, включително над 60 000 с шизофрения. Известно е, че това заболяване е силно повлияно от гените. Ако единият близнак развие например шизофрения, има 50 процента шанс и другият.

Но Съливан казва, че би било безразсъдно да се каже на видимо здрави хора дали техният ДНК резултат за шизофрения е висок или нисък. Помислете само за тези близнаци, казва той: те имат една и съща ДНК и еднакъв резултат, но е дори шанс прогнозата за шизофрения да бъде погрешна. Даването на такава грешна прогноза на някого „е ужасна идея“, казва Съливан. „Това, което искате да направите, е да различите кой го има и кой не, а ние все още не сме там.“

ДНК IQ тест

В допълнение към прогнозирането на болестта, генетиците могат да изградят модели за предсказване на всяка човешка черта, която може да бъде измерена, включително поведение. Предназначен ли е за престъпление и рецидив на този човек? Дали този ще бъде невротичен, депресиран или по-умен от средното?

Учените твърдят, че технологията за точкуване скоро ще хвърли неудобна светлина върху подобни въпроси. През януари двама водещи психолози се аргументираха, че тестовете за ДНК IQ за пряк до потребител скоро ще станат „рутинно достъпни“ и ще предскажат способността на децата „да учат, да разсъждават и да решават проблеми“. Те вярват, че родителите ще тестват малки деца и ще използват резултатите за съставяне на училищни планове.

За някои използването на мъгливи генетични хороскопи, за да се реши кой да учи в колеж и кой да завърши в търговско училище, звучи като изключително лоша идея. В своя блог „Мрачен проспект“ Ерик Тюркхаймер, виден психолог от Университета на Вирджиния, казва, че опасността е, че резултатите ще бъдат претълкувани, за да „препоръчат някои наистина ужасни социални политики“. Според него това би било „възможно най-лошият вид биологично детерминирана дискриминация“. За Turkheimer полигенните резултати са „по-малко, отколкото изглежда на пръв поглед“ и са почти толкова справедливи, колкото „прогнозиране на вашия IQ от братовчед, когото не сте срещали“.

Такива възгледи не спират бързите темпове на генетично изследване. До миналата година нито един генен вариант никога не е бил обвързан директно с резултатите от теста за интелигентност. Оттогава проучвания, включващи над 300 000 ДНК на хората, свързват 206 варианта с интелигентността. Това означава, че генетичните резултати вече могат да представляват 10% от представянето на човек при IQ тест. Това може да достигне 25 процента в рамките на няколко години, тъй като се натрупват повече данни. Една американска компания, Genomic Prediction, дори казва, че иска да тества IVF ембрионите за интелигентност, така че родителите да могат да изхвърлят тези, за които се очаква, че са психически негодни.

Дистопия, съмнително лекарство или пробив в превенцията? Геномната прогноза може да бъде и трите. Ясно е, че тъй като данните, необходими за създаване на предиктори, стават свободно достъпни онлайн, 2018 г. ще бъде пробивна година за ДНК гадаене.