Co geny mogą nam powiedzieć o chorobach serca?

Istnieje ogromne zainteresowanie poznaniem tego, co nasze geny mogą nam powiedzieć o nas samych. Czy nie chciałbyś wiedzieć, czy masz nieregularny gen („wariant genu”), który powoduje niebotycznie wysoki poziom cholesterolu lub ułatwia krzepnięcie krwi, zanim zostanie wykryty za pomocą standardowego badania krwi? Czy nie byłoby pomocne wiedzieć, czy jesteś narażony na ryzyko zawału serca w młodym wieku, abyś mógł rozpocząć leczenie, aby temu zapobiec?

Obietnica sekwencjonowania genomowego i sposób, w jaki można go wykorzystać do stworzenia bardziej skutecznych metod leczenia dla danej osoby — w istocie — w celu spersonalizowania opieki, budzi ogromne emocje. Już teraz lekarze onkologowie zaczynają wykorzystywać informacje genetyczne z guzów danej osoby, aby wybrać leki, które uważają za najskuteczniejsze. Ale medycyna spersonalizowana jest wciąż w powijakach i nie jest jeszcze szeroko stosowana w kardiologii. Czemu? Ponieważ im więcej się uczymy, tym więcej mamy pytań.

Uczenie się, co geny mają do powiedzenia

Nasze DNA jest niesamowicie złożone. Każdy z nas ma trzy miliony par zasad genów. Aby dowiedzieć się, które pary genów są nieprawidłowe, musieliśmy najpierw dowiedzieć się, jak wyglądają normalne geny. Na szczęście oddani genetycy byli w stanie zmapować DNA za pomocą potężnych komputerów. Zaawansowane maszyny potrafią bardzo szybko odczytać te złożone kody — a proces, którego ukończenie zajęło 13 lat, można teraz wykonać w ciągu około jednego dnia.

Następnie naukowcy ci zaczęli szukać nieregularnych genów, które pojawiły się u osób z pewnymi chorobami, aby móc powiązać mutację z chorobą. To jak znajdowanie literówek 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 kardiomiopatii przerostowej, choroby, która powoduje pogrubienie, powiększenie i ostatecznie uszkodzenie mięśnia sercowego. Od dawna wiemy, że nie każdy, kto jest nosicielem tego wariantu genu, zapada na tę chorobę. Dotyczy to również innych wariantów genów.

Ponadto naukowcy odkryli niedawno, że wariant genu w kardiomiopatii przerostowej może wpływać na niektóre rasy, ale nie na inne. Na przykład osoby rasy kaukaskiej, które mają wariant genu, mogą rozwinąć chorobę, podczas gdy osoby czarnoskóre z tym samym wariantem genu mogą nie. Nie wiemy dokładnie dlaczego. Tak więc obecność wariantu genu u niektórych osób może mieć inne implikacje u innych, co oznacza, że ​​w grę mogą wchodzić inne czynniki.

Ponadto istnieje wiele chorób, które wydają się mieć przyczynę genetyczną, ponieważ występują w rodzinach, ale nie byliśmy w stanie zidentyfikować wariantów genów, które je powodują. Jest prawdopodobne, że w grę wchodzi wiele wariantów genów.

Robić postęp

Z serca najwięcej nauczyliśmy się z rzadkich mutacji. Odkrycia te doprowadziły do ​​lepszego zrozumienia, w jaki sposób natura może rozwiązać te problemy. Istnieje duża nadzieja, że ​​możemy wykorzystać tę wiedzę do opracowania nowych leków do leczenia tych chorób.

Na przykład dziesięć lat temu zidentyfikowano wariant genu związany z niezdolnością wątroby do usuwania cholesterolu z krwiobiegu. Osoby z tą mutacją mają bardzo wysoki poziom cholesterolu we krwi. Odkrycie to 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 normalnego mechanizmu usuwania cholesterolu w wątrobie. Od odkrycia szlaku PCSK9 do wyprodukowania leku, który mógłby być stosowany u pacjentów, minęło mniej niż dziesięć lat. Nie byłoby to możliwe bez znajomości kodu genetycznego.

Badania genetyczne przybliżają nas również do znalezienia leczenia kardiomiopatii przerostowej. Opracowano innowacyjną terapię wykorzystującą małe cząsteczki do namierzania miejsca, w którym znajduje się wariant genu. Kiedy koty podatne na tę chorobę otrzymują ten środek, istnieje ryzyko, że rozwiną się powiększone krople serca.

Następnym krokiem jest przetestowanie formuły na ludziach zagrożonych chorobą. Jeśli leczenie będzie skuteczne, będzie przełomem w zapobieganiu kardiomiopatii przerostowej. Obecnie nie jest dostępne żadne leczenie dla osób, u których prawdopodobieństwo zachorowania na tę chorobę jest większe, ponieważ są one nosicielami wariantu genu. Takie zmiany są bardzo ekscytujące, ponieważ zmieniają nasze podejście do opieki nad pacjentem z reaktywnego na proaktywne.

Czego nie wiemy

Gdy zbliżamy się do zrozumienia związku między mutacjami genów a chorobami, pojawia się trzeci czynnik, który komplikuje sprawę – jak nasze geny oddziałują ze środowiskiem i naszym codziennym życiem. Zbieranie tej wiedzy wymaga systematycznego podejścia do badań klinicznych i wielu dziesięcioleci, aby uzyskać odpowiedzi.

Mamy jednak nadzieję, że w końcu pomogą nam one zrozumieć kilka podstawowych pytań, na przykład dlaczego niektórzy ludzie, którzy palą, oddychają zanieczyszczonym powietrzem lub jedzą ubogą dietę, zapadają na choroby serca, a inni nie. Dobrą wiadomością jest to, że ostatnie badania sugerują również, że zdrowe nawyki, takie jak regularne ćwiczenia i zdrowa dieta, mogą przezwyciężyć ryzyko rozwoju chorób sercowo-naczyniowych, które są „dziedziczone” przez warianty genów.

Wypełnianie pustych miejsc

Istnieje wiele brakujących elementów układanki DNA. Na szczęście podjęto kilka ogromnych wysiłków, aby zebrać i przeanalizować dane genomowe. Ostatecznym celem jest przekazanie lekarzom wiedzy potrzebnej do leczenia pacjentów z określoną chorobą.

Jeden wysiłek nosi nazwę Inicjatywa Medycyny Precyzyjnej lub „My Wszyscy”. To wyjątkowy projekt, którego celem jest zidentyfikowanie indywidualnych różnic w genach, środowisku i stylu życia. W projekcie weźmie udział co najmniej milion uczestników z całego kraju, którzy zgodzą się udostępniać naukowcom próbki biologiczne, dane genetyczne oraz informacje o diecie i stylu życia za pośrednictwem elektronicznej dokumentacji medycznej. Mamy nadzieję, że informacje zebrane w ramach tego programu zaowocują dokładniejszymi terapiami wielu chorób.

Tańsze testowanie

Koszt sekwencjonowania DNA spadł z tysięcy dolarów do setek dolarów — i nadal spada. Ponieważ niższe ceny sprawiają, że testy DNA są dostępne dla przeciętnej osoby, prawdopodobnie zobaczymy bardziej bezpośredni marketing, który pozwoli rodzinom zidentyfikować niektóre zagrożenia chorobami genetycznymi, podobnie do tego, w jaki sposób można już używać testów DNA do odkrywania swojego pochodzenia. Wciąż poznajemy implikacje tego, w jaki sposób uzyskiwanie informacji na temat ryzyka choroby może wpływać na zdrowie i samopoczucie ludzi.

W świecie medycznym próbujemy dowiedzieć się, jak wykorzystać testy DNA, aby uzyskać informacje, których nie możemy uzyskać za pomocą innych rodzajów testów. Kiedy już zdobędziemy informacje, musimy wiedzieć, co z nimi zrobić. Dobrym przykładem jest rodzinna hipercholesterolemia. Testy DNA wykazały, że trzy procent ludzi ma zwiększone ryzyko wystąpienia tej choroby, która powoduje niebezpiecznie wysoki poziom cholesterolu we krwi. Więc:

• Czy każdy powinien zostać przetestowany, aby znaleźć te trzy procent?
• Czy to lepsze niż wykonanie standardowego badania cholesterolu we krwi i dokładne zebranie wywiadu rodzinnego?
• Co się stanie, jeśli test DNA wykaże, że masz o pięć procent wyższe ryzyko różnych postaci choroby serca?
• Czy to zwiększone ryzyko jest na tyle wysokie, że powinieneś być leczony?

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

Posuwając się do przodu

Dopiero zaczęliśmy drapać powierzchnię, ale przewidujemy, że genetyka ostatecznie zmieni sposób, w jaki kardiolodzy oceniają pacjentów i ich rodziny z pewnymi postaciami chorób serca, takimi jak niewydolność serca. Co piąta osoba dorosła cierpi na niewydolność serca. A choroba dotyka dzieci co czwartego pacjenta z niewydolnością serca. Chcielibyśmy zidentyfikować tych ludzi, zanim rozwinie niewydolność serca.

Na szczęście wiele ekscytujących nowych osiągnięć wiedzy i technologii umożliwia nam rozwiązanie tej niezwykle skomplikowanej zagadki. Identyfikacja potencjału testowania genów jest trudnym, ale ekscytującym zadaniem. Wszyscy nie mogą się doczekać postępu.

Dr Tang jest kardiologiem w Instytucie Serca i Naczyń Cleveland Clinic, największym w kraju programie kardiologii i chirurgii serca według rankingu US News & World Report. Jest także dyrektorem Centrum Genomiki Klinicznej.