威斯康星医学院的研究人员们正迈出开创性的步骤,使全基因组测序成为罕见遗传性疾病儿童的诊断测试标准的一部分,这些疾病不易被传统方法诊断。自从投资30亿美元的人类基因组计划发布以来,该技术在十年内获得了长足的进步,事实上,这种进步足以使一个健康保险公司愿意支付测序的费用,条件是它比传统的基因检测更便宜。
全基因组测序就是读取病人的整个DNA代码,现在,它的成本与商业诊断试验中仅仅测试几个基因的费用大致相同,霍华德·雅各布(Howard Jacob)说,他是该医学院人类和分子遗传学中心的主任。
过去的一年,全基因组测序已证明了它的医疗价值。科学家们已经能够确定一些基因突,是一些罕见的、不易诊断的疾病的原因,从而在一些病例中产生出拯救生命的治疗成果。但是,尽管有这些医学上的益处,这些努力至今仍仅限于研究领域。
“霍华德希望使之成为一个常规临床检测,”尼古拉斯·绍克(Nicholas Schork,)说,他是斯克里普斯转化科学研究所(Scripps Translational Science Institute)生物信息学与生物统计部主任。“他付出了超常的努力,来说服他的学院内监管和法律部门的负责人,这应该是诊断的一部分。”
去年12月,威斯康星的团队获得了国际社会的关注,研究人员发表了他们诊断尼古拉斯·沃尔克(Nicholas Volker)的成果(参看《外显子基因测序:确认未知疾病》),那是一个六岁的儿童,患有严重的发炎性肠道疾病,治疗手段毫无作用。3岁时,尼古拉斯已经经历了100次旨在修复他受损消化系统的外科手术。他同时患有一种免疫功能紊乱的症状,医生们考虑脐带血移植——一种从脐带血中获得干细胞输液的措施,类似于骨髓移植——以重振他的免疫系统。但是,由于缺少一个明确的诊断,他们犹豫是否进行这个程序,因为它带有巨大的死亡风险。
多亏了尼古拉斯的医生的一封求救信,雅各布接过了尼古拉斯的案例。对孩子的基因组测序后,雅各布的研究小组发现了X染色体上的一个突变,这个突变与一种遗传性免疫功能紊乱关联。突变是独一无二的,在迄今为止任何其他人或动物的基因组测序中都没有发现。有了新的确诊,医生们完成了脐带血移植。八个月后,尼古拉斯出了院,活得好好的。
沃尔克的案例被认为是一个研究项目。但是,雅各布强烈认为,基因组测序应该成为罕见遗传性疾病儿童的常规诊断手段。他花了过去一年半的时间,努力将一项极有前景的医学技术转变为例行诊断,配以标准的程序和临床认证的测试。500多页的表格之后,“我们创造了一个纯粹为临床病例所建立的另独有基础设施,” 雅各布说,上周,他在加利福尼亚州圣地亚哥举办的未来基因组医学大会(Future of Genomic Medicine)上,介绍了他工作的详情。
“测序只是其中的一小部分,”莎拉·穆雷(Sarah Murray)补充说,她是斯克里普斯转化研究所遗传学主任。“其它还有保险、结算、伦理(等问题)。”(参看《基因测试揭秘家族乱伦事件》)例如,科学家们是否应该公开那些基因突变?它们并不与已知的疾病相关,却可能使患者在生命后期担上其他疾病的特别风险。(雅各布的团队特意询问了那些家庭,他们想从基因组测序中了解些什么。他们可以随时改变主意。)
该小组的最新成就:一个未透露名称的保险公司表示,如果研究小组可以证明测序成本可能比典型的诊断步骤更便宜,公司愿意报销诊断费用。罕见疾病的儿童往往要经过一系列的测试,每个测试都为了寻找一个或几个导致疾病的基因突变。到底该中心将会向保险公司开出多大的账单,还是个未知数,部分原因是成本下降得很快。分析一个基因组所花费的时间——计算成本的因素之一——已经从几个月减少到几个星期。雅各布说,他预计今年会分析约20个基因组,明年到达100个。
该中心专注于罕见单基因疾病和一套独特症状的病人。它只接受研究人员们认为测序将有助于病人的病例,而不是那些只对研究目的有意义的病例。DNA送到Illumina公司,它是一个基因组测序技术公司,其测序实验室已经被美国食品和药物管理局做了临床认证。病人不须支付测序,保险没有涵盖的部分由中心的慈善基金所支付。
到目前为止,该小组已经分析了五个孩子的基因组,另外七个待审。前五例中的两个,研究人员认为确认了他们的基因突变可以帮助医生做出有关患者治疗的选择。一个案例中,测序结果显示,孩子不会受益于肝脏移植手术,从而省下来肝脏给了另一个受捐者。
现在,科学家们大致同意,读取DNA序列是基因组分析中容易的部分; 搞清楚顺序意味着什么才是真正的挑战。为了帮助将这一部分自动化,威斯康辛的团队开发了软件,标记了感兴趣的突变,并按照它们的潜在意义梳理出遗传数据库。雅各布说,该中心还没有决定是向将软件市场化,还是免费提供给遗传学圈内。
让基因组测序造福临床诊断
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