Jakie geny mogą nam powiedzieć o chorobie serca

Istnieje ogromne zainteresowanie poznaniem tego, co nasze geny mogą nam powiedzieć o sobie. Czy nie chciałbyś wiedzieć, czy masz nieregularny gen ("wariant genu"), który powoduje wzrost poziomu cholesterolu na niebie lub ułatwia tworzenie się skrzepów krwi, zanim zostanie wykryty za pomocą standardowego testu krwi? Czy nie byłoby pomocne wiedzieć, czy w młodym wieku grozi ci atak serca w przyszłości, abyś mógł rozpocząć leczenie, aby temu zapobiec?

Istnieje ogromna ekscytacja obietnicą sekwencjonowania genomowego i sposobu, w jaki można go wykorzystać do stworzenia bardziej skutecznych metod leczenia indywidualnego, w celu spersonalizowania opieki. Już teraz lekarze zajmujący się nowotworami zaczynają wykorzystywać informacje genetyczne pochodzące z nowotworów danej osoby, aby wybrać to, co uważają za najbardziej skuteczne leki. Ale spersonalizowana medycyna wciąż jeszcze się rozwija i nie jest jeszcze powszechnie stosowana w kardiologii. Czemu? Ponieważ im więcej się uczymy, tym więcej pytań mamy.

Uczenie się, co geny mają do powiedzenia

Nasze DNA jest niezwykle złożone. Każdy z nas ma trzy miliony par zasad. Aby dowiedzieć się, które pary genów są nienormalne, musieliśmy najpierw dowiedzieć się, jak wyglądają normalne geny. Na szczęście, wyspecjalizowani genetycy mogli mapować DNA za pomocą potężnych komputerów. Wyrafinowane maszyny potrafią bardzo szybko odczytać te skomplikowane kody - a proces, który trwał 13 lat, teraz można wykonać w ciągu jednego dnia.

Następnie naukowcy zaczęli szukać nieregularnych genów, które pojawiły się u ludzi z pewnymi chorobami, aby mogli stworzyć związek między mutacją a stanem. To tak, jakby znaleźć literówki na stronach książki - każdy ma kilka literówek w swoim DNA.

Ale nauczyliśmy się, że połączenie nie zawsze jest proste. Na przykład, znaleźliśmy kilka wariantów genów, które prowadzą do przerostowej kardiomiopatii, choroby, która powoduje gęstnienie mięśnia sercowego, powiększenie i ostatecznie zawodzi. Od dawna wiemy, że nie każdy, kto przenosi ten wariant genu, rozwija tę chorobę. Dotyczy to również innych wariantów genów.

Ponadto naukowcy niedawno odkryli, że wariant genu w przerostowej kardiomiopatii może wpływać na niektóre rasy, ale nie na inne. Na przykład kaukaski ludzie, którzy mają wariant genu, mogą rozwinąć chorobę, podczas gdy czarni z tym samym wariantem genu mogą nie. Nie wiemy dokładnie dlaczego. Zatem obecność wariantu genu u niektórych osób może mieć inną implikację w innych - co oznacza, że ​​mogą występować inne czynniki.

Ponadto istnieje wiele chorób, które wydają się mieć podłoże genetyczne, ponieważ występują w rodzinach, ale nie byliśmy w stanie zidentyfikować wariantów genów, które je wywołują. Prawdopodobnie w grę wchodzi wiele wariantów genów.

Robić postęp

Z punktu widzenia serca, nauczyliśmy się najbardziej z rzadkich mutacji. Odkrycia te doprowadziły do ​​lepszego zrozumienia, w jaki sposób natura może rozwiązać te problemy. Istnieje wiele nadziei, że możemy wykorzystać ten wgląd do opracowania nowych leków w celu leczenia tych chorób.

Na przykład wariant genu został zidentyfikowany dziesięć lat temu jako związany z niezdolnością wątroby do usuwania cholesterolu z krwioobiegu. Ludzie z tą mutacją mają bardzo wysoki poziom cholesterolu we krwi. To odkrycie zostało wykorzystane do stworzenia nowej klasy leków na cholesterol, zwanych inhibitorami PCSK9, które pomagają pacjentom z mutacją metabolizować cholesterol.

Lek powstrzymuje białko zwane PCSK9 przed zakłócaniem prawidłowego mechanizmu usuwania cholesterolu w wątrobie. Minęło mniej niż dziesięć lat od odkrycia szlaku PCSK9 do produkcji leku, który mógłby być stosowany u pacjentów. Nie byłoby to możliwe bez znajomości kodu genetycznego.

Badania genetyczne przybliżają nas także do leczenia kardiomiopatii przerostowej. Opracowano innowacyjny sposób leczenia za pomocą małych cząsteczek ukierunkowanych na lokalizację wariantu genu. Gdy kotom podatnym na tę chorobę zostanie podany ten czynnik, szansa, że ​​rozwiną się, rozszerzy się serce.

Następnym krokiem jest przetestowanie formuły na ludziach zagrożonych tą chorobą. Jeśli leczenie będzie skuteczne, będzie to przełom w zapobieganiu kardiomiopatii przerostowej. Obecnie nie jest dostępne leczenie dla osób, które mają większe prawdopodobieństwo rozwinięcia tej choroby, ponieważ posiadają wariant genu. Takie wydarzenia są bardzo ekscytujące, ponieważ zmieniają nasze podejście do opieki nad pacjentem z reaktywnego na proaktywne.

Czego nie wiemy

Kiedy zbliżamy się do zrozumienia związku między mutacjami genowymi a chorobami, trzeci czynnik komplikuje sprawy - w jaki sposób nasze geny wchodzą w interakcję ze środowiskiem i naszym codziennym życiem.Zbieranie tej wiedzy będzie systematycznie podchodzić do badań klinicznych i przez wiele dziesięcioleci, aby uzyskać odpowiedzi.

W końcu jednak mamy nadzieję, że pomogą nam zrozumieć podstawowe pytania, na przykład dlaczego ludzie, którzy albo palą, wdychają zanieczyszczone powietrze, albo jedzą kiepskie diety, rozwijają choroby serca, podczas gdy inni nie. Dobrą wiadomością jest to, że ostatnie badania sugerują również, że zdrowe nawyki, takie jak regularne ćwiczenia i spożywanie zdrowej diety, mogą przezwyciężyć ryzyko rozwoju chorób sercowo-naczyniowych, które są "dziedziczone" poprzez warianty genów.

Napełnianie blankietów

Istnieje wiele brakujących elementów układanki DNA. Na szczęście trwają już ogromne wysiłki w celu zebrania i analizy danych genomicznych. Ostatecznym celem jest zapewnienie lekarzom wiedzy, której potrzebują, aby leczyć pacjentów z pewną chorobą.

Jeden wysiłek nazywa się Inicjatywą Precyzyjnej Medycyny, czyli "Wszyscy z nas". Jest to unikalny projekt, którego celem jest identyfikacja indywidualnych różnic w genach, środowisku i stylu życia. W ramach projektu zostanie zarejestrowanych milion lub więcej uczestników z całego kraju, którzy zgodzą się udostępnić próbki biologiczne, dane genetyczne oraz informacje dotyczące diety i stylu życia badaczom za pośrednictwem ich elektronicznej dokumentacji medycznej. Mamy nadzieję, że informacje zebrane w ramach tego programu spowodują bardziej precyzyjne leczenie wielu chorób.

Tańsze testowanie

Koszt sekwencjonowania DNA spadł z tysięcy dolarów do setek dolarów - i nadal się zmniejsza. Ponieważ niższe ceny sprawiają, że testy DNA są dostępne dla przeciętnego człowieka, prawdopodobnie zobaczymy bardziej bezpośredni marketing konsumencki, który pozwoli rodzinom zidentyfikować pewne zagrożenia związane z chorobą genetyczną, podobnie jak można już używać testów DNA, aby odkryć swoje pochodzenie. Nadal uczymy się konsekwencji, w jaki sposób uzyskiwanie informacji na temat ryzyka choroby może wpływać na zdrowie i samopoczucie ludzi.

W świecie medycznym staramy się dowiedzieć, jak używać testów DNA, aby uzyskać informacje, których nie możemy przejść przez inne rodzaje testów. Po zdobyciu informacji musimy wiedzieć, co z nią zrobić. Dobrym przykładem jest rodzinna hipercholesterolemia. Testy DNA wykazały, że trzy procent ludzi jest narażonych na zwiększone ryzyko wystąpienia tego stanu, który powoduje niebezpiecznie wysoki poziom cholesterolu we krwi. Więc:

• Czy wszyscy powinni zostać przetestowani, aby znaleźć te trzy procent?
• Czy to jest lepsze niż stosowanie standardowego testu poziomu cholesterolu we krwi i bycie staranną historią rodziny?
• Co się stanie, jeśli test DNA wykryje, że masz o pięć procent wyższe ryzyko wystąpienia różnych chorób serca?
• Czy to podwyższone ryzyko jest na tyle wysokie, że powinno się leczyć?

Na pytania takie jak te należy odpowiedzieć, zanim będziemy mogli użyć testów DNA, aby uzasadnić nasze podejście do leczenia.

Przeprowadzka do przodu

Dopiero zaczynaliśmy drapać powierzchnię, ale przewidujemy, że genetyka ostatecznie zmieni sposób, w jaki kardiologowie oceniają pacjentów i ich rodziny z pewnymi postaciami chorób serca, takimi jak niewydolność serca. Co piąty dorosły rozwija niewydolność serca. A choroba dotyka dzieci jednego na czterech pacjentów z niewydolnością serca. Chcielibyśmy zidentyfikować tych ludzi, zanim rozwiną niewydolność serca.

Na szczęście wiele ekscytujących nowych osiągnięć w zakresie wiedzy i technologii pozwala nam poradzić sobie z tą niezwykle skomplikowaną zagadką. Identyfikacja potencjału testów genetycznych jest zadaniem zniechęcającym, ale ekscytującym. Wszyscy nie mogą się doczekać postępu.

Dr Tang jest kardiologiem w Heart and Vascular Institute w Cleveland Clinic, krajowym programie kardiologii i kardiochirurgii numer 1 według rankingu US News & World Report. Jest także dyrektorem Centrum Genomiki Klinicznej.