Genomika poza zdrowiem – pełny raport (dostępny online)

Chcielibyśmy ustawić dodatkowe pliki cookie, aby zrozumieć, w jaki sposób korzystasz z GOV.UK, zapamiętać Twoje ustawienia i ulepszyć usługi rządowe.
Zaakceptowałeś dodatkowe pliki cookie.Zrezygnowałeś z opcjonalnych plików cookie.Możesz dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących plików cookies.
O ile nie zaznaczono inaczej, niniejsza publikacja jest rozpowszechniana na licencji Open Government License v3.0.Aby wyświetlić tę licencję, odwiedź stronę Nationalarchives.gov.uk/doc/open-government-licence/version/3 lub napisz do Information Policy, The National Archives, Kew, London TW9 4DU lub e-mail: psi@nationalarchives.rządWIELKA BRYTANIA.
Jeżeli dowiemy się o jakichkolwiek informacjach dotyczących praw autorskich osób trzecich, konieczne będzie uzyskanie zgody odpowiedniego właściciela praw autorskich.
Publikacja jest dostępna na stronie https://www.gov.uk/government/publications/genomics-beyond-health/genomics-beyond-health-full-report-accessible-webpage.
DNA jest podstawą wszelkiego życia biologicznego i zostało po raz pierwszy odkryte w 1869 roku przez szwajcarskiego chemika Friedricha Mieschera.Stulecie kolejnych odkryć doprowadziło Jamesa Watsona, Francisa Cricka, Rosalind Franklin i Maurice’a Wilkinsa w 1953 r. do opracowania słynnego obecnie modelu „podwójnej helisy”, składającego się z dwóch splecionych łańcuchów.Po ostatecznym poznaniu struktury DNA minęło kolejne 50 lat, zanim w 2003 r. w ramach projektu Human Genome Project zsekwencjonowano cały ludzki genom.
Sekwencjonowanie ludzkiego genomu na przełomie tysiącleci stanowi punkt zwrotny w naszym rozumieniu biologii człowieka.Wreszcie możemy odczytać plan genetyczny natury.
Od tego czasu technologie, które możemy wykorzystać do odczytania ludzkiego genomu, szybko się rozwinęły.Sekwencjonowanie pierwszego genomu zajęło 13 lat, co oznaczało, że wiele badań naukowych skupiało się tylko na niektórych częściach DNA.Obecnie cały ludzki genom można zsekwencjonować w ciągu jednego dnia.Postępy w technologii sekwencjonowania doprowadziły do ​​poważnych zmian w naszej zdolności do zrozumienia ludzkiego genomu.Badania naukowe na dużą skalę poprawiły nasze zrozumienie związku między niektórymi częściami DNA (genami) a niektórymi naszymi cechami i cechami.Jednak wpływ genów na różne cechy to bardzo złożona zagadka: każdy z nas ma około 20 000 genów, które działają w skomplikowanych sieciach wpływających na nasze cechy.
Do chwili obecnej badania skupiały się na zdrowiu i chorobach, a w niektórych przypadkach poczyniliśmy znaczne postępy.W tym miejscu genomika staje się podstawowym narzędziem pozwalającym zrozumieć postęp zdrowia i choroby.Wiodąca na świecie infrastruktura genomiczna Wielkiej Brytanii plasuje ją w światowej czołówce pod względem danych genomicznych i badań.
Było to widoczne podczas pandemii Covid-19, a Wielka Brytania przoduje w sekwencjonowaniu genomu wirusa SARS-CoV-2.Genomika może stać się głównym filarem przyszłego systemu opieki zdrowotnej w Wielkiej Brytanii.Powinna w coraz większym stopniu zapewniać wczesne wykrywanie chorób, diagnostykę rzadkich chorób genetycznych i pomagać w lepszym dostosowaniu opieki zdrowotnej do potrzeb ludzi.
Naukowcy lepiej rozumieją, w jaki sposób nasze DNA jest powiązane z wieloma cechami w obszarach innych niż zdrowie, takich jak zatrudnienie, sport i edukacja.W badaniach tych wykorzystano infrastrukturę genomiczną opracowaną na potrzeby badań nad zdrowiem, zmieniając nasze rozumienie sposobu kształtowania i rozwoju szerokiego zakresu cech ludzkich.Choć nasza wiedza genomiczna na temat niezdrowych cech rośnie, pozostaje ona daleko w tyle za cechami zdrowymi.
Możliwości i wyzwania, jakie dostrzegamy w genomice zdrowia, takie jak potrzeba poradnictwa genetycznego lub sytuacja, w której testy dostarczają wystarczających informacji uzasadniających ich zastosowanie, otwierają okno na potencjalną przyszłość genomiki niezwiązanej ze zdrowiem.
Oprócz zwiększonego wykorzystania wiedzy genomicznej w sektorze opieki zdrowotnej coraz większa liczba osób zyskuje świadomość wiedzy genomicznej za pośrednictwem prywatnych firm świadczących usługi bezpośrednio do konsumentów.Za opłatą firmy te oferują ludziom możliwość badania swoich przodków i uzyskiwania informacji genomicznych na temat szeregu cech.
Rosnąca wiedza wynikająca z międzynarodowych badań umożliwiła pomyślny rozwój nowych technologii, a dokładność przewidywania cech ludzkich na podstawie DNA rośnie.Nie do zrozumienia, że ​​obecnie technicznie możliwa jest edycja niektórych genów.
Chociaż genomika ma potencjał do przekształcenia wielu aspektów społeczeństwa, jej wykorzystanie może wiązać się z zagrożeniami etycznymi, zagrożeniami dla danych i bezpieczeństwa.Na poziomie krajowym i międzynarodowym wykorzystanie genomiki reguluje szereg dobrowolnych wytycznych i bardziej ogólne zasady, które nie dotyczą konkretnie genomiki, takie jak ogólna ustawa o ochronie danych.W miarę wzrostu mocy genomiki i rozszerzania się jej zastosowań rządy coraz częściej stają przed wyborem, czy to podejście będzie w dalszym ciągu bezpiecznie integrować genomikę ze społeczeństwem.Wykorzystanie różnorodnych mocnych stron Wielkiej Brytanii w zakresie infrastruktury i badań genomicznych będzie wymagało skoordynowanego wysiłku ze strony rządu i przemysłu.
Gdybyś mógł ustalić, czy Twoje dziecko będzie osiągać sukcesy w sporcie lub nauce, zrobiłbyś to?
To tylko niektóre z pytań, przed którymi prawdopodobnie staniemy w najbliższej przyszłości, w miarę jak genomika dostarcza nam coraz większej ilości informacji na temat ludzkiego genomu i roli, jaką odgrywa on w wpływaniu na nasze cechy i zachowania.
Informacje o ludzkim genomie – jego unikalnej sekwencji kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA) – są już wykorzystywane do stawiania niektórych diagnoz medycznych i personalizowania leczenia.Ale zaczynamy także rozumieć, w jaki sposób genom wpływa na cechy i zachowania ludzi, nie tylko na zdrowie.
Istnieją już dowody na to, że genom wpływa na cechy niezwiązane ze zdrowiem, takie jak podejmowanie ryzyka, tworzenie i używanie substancji.Gdy dowiemy się więcej o tym, jak geny wpływają na cechy, będziemy mogli lepiej przewidzieć, jak prawdopodobne jest i w jakim stopniu ktoś rozwinie te cechy na podstawie sekwencji genomu.
Rodzi to kilka ważnych pytań.Jak wykorzystywane są te informacje?Co to oznacza dla naszego społeczeństwa?W jaki sposób konieczne może być dostosowanie polityk w różnych sektorach?Czy potrzebujemy więcej regulacji?W jaki sposób zajmiemy się podniesionymi kwestiami etycznymi, zajmując się ryzykiem dyskryminacji i potencjalnymi zagrożeniami dla prywatności?
Chociaż niektóre potencjalne zastosowania genomiki mogą nie zostać zrealizowane w perspektywie krótko- lub nawet średnioterminowej, obecnie badane są nowe sposoby wykorzystania informacji genomicznych.Oznacza to, że nadszedł czas, aby przewidzieć przyszłe wykorzystanie genomiki.Musimy także rozważyć możliwe konsekwencje udostępnienia społeczeństwu usług genomicznych, zanim nauka będzie naprawdę gotowa.Pozwoli nam to właściwie rozważyć możliwości i zagrożenia, jakie mogą wiązać się z tymi nowymi zastosowaniami genomiki, i określić, co możemy zrobić w odpowiedzi.
W niniejszym raporcie przedstawiono genomikę niespecjalistom, zbadano ewolucję nauki i podjęto próbę rozważenia jej wpływu na różne dziedziny.W raporcie przeanalizowano, co może się wydarzyć obecnie i co może wydarzyć się w przyszłości, a także zbadano, gdzie można przecenić siłę genomiki.
Genomika to nie tylko kwestia polityki zdrowotnej.Może to mieć wpływ na szeroki zakres obszarów polityki, od edukacji i wymiaru sprawiedliwości w sprawach karnych po zatrudnienie i ubezpieczenia.W niniejszym raporcie skupiono się na genomice człowieka niezwiązanej ze zdrowiem.Bada także zastosowanie genomu w rolnictwie, ekologii i biologii syntetycznej, aby zrozumieć zakres jego potencjalnych zastosowań w innych obszarach.
Jednak większość tego, co wiemy o genomice człowieka, pochodzi z badań oceniających jej rolę w zdrowiu i chorobach.Zdrowie to także miejsce, w którym powstaje wiele potencjalnych zastosowań.Od tego zaczniemy, a rozdziały 2 i 3 przedstawiają naukę i rozwój genomiki.Zapewnia to kontekst dla dziedziny genomiki i zapewnia wiedzę techniczną niezbędną do zrozumienia, w jaki sposób genomika wpływa na obszary niezwiązane ze zdrowiem.Czytelnicy nieposiadający wiedzy technicznej mogą bezpiecznie pominąć wprowadzenie do rozdziałów 4, 5 i 6, w których przedstawiono główną treść niniejszego raportu.
Ludzie od dawna fascynują się naszą genetyką i rolą, jaką odgrywa ona w naszym kształtowaniu się.Staramy się zrozumieć, w jaki sposób czynniki genetyczne wpływają na nasze cechy fizyczne, zdrowie, osobowość, cechy i umiejętności oraz w jaki sposób oddziałują one z wpływami środowiska.
4 miliardy funtów, 13 lat kosztów i czasu na opracowanie pierwszej sekwencji ludzkiego genomu (koszt skorygowany o inflację).
Genomika to nauka o genomach organizmów – ich pełnych sekwencjach DNA – oraz o tym, jak wszystkie nasze geny współdziałają w naszych układach biologicznych.W XX wieku badanie genomów ograniczało się na ogół do obserwacji bliźniąt w celu zbadania roli dziedziczności i środowiska w cechach fizycznych i behawioralnych (lub „naturze i wychowaniu”).Jednak połowa pierwszej dekady XXI wieku upłynęła pod znakiem pierwszej publikacji ludzkiego genomu oraz rozwoju szybszych i tańszych technologii genomicznych.
Metody te oznaczają, że badacze mogą wreszcie bezpośrednio badać kod genetyczny, przy znacznie niższych kosztach i czasie.Sekwencjonowanie całego ludzkiego genomu, które kiedyś trwało latami i kosztowało miliardy funtów, obecnie zajmuje mniej niż jeden dzień i kosztuje około 800 funtów [przypis 1].Naukowcy mogą teraz analizować genomy setek ludzi lub łączyć się z biobankami zawierającymi informacje o genomach tysięcy ludzi.W rezultacie dane genomiczne gromadzone są w dużych ilościach do wykorzystania w badaniach.
Do tej pory genomika była wykorzystywana głównie w opiece zdrowotnej i badaniach medycznych.Na przykład identyfikacja obecności wadliwych wariantów genetycznych, takich jak wariant BRCA1 związany z rakiem piersi.Może to pozwolić na wcześniejsze leczenie profilaktyczne, co nie byłoby możliwe bez znajomości genomu.Jednakże w miarę poprawy naszej wiedzy na temat genomiki staje się coraz bardziej jasne, że wpływ genomu wykracza daleko poza zdrowie i choroby.
W ciągu ostatnich 20 lat badania nad naszą strukturą genetyczną znacznie poczyniły postępy.Zaczynamy rozumieć strukturę i funkcję genomu, ale wciąż pozostaje wiele do nauczenia się.
Od lat pięćdziesiątych XX wieku wiemy, że nasza sekwencja DNA to kod zawierający instrukcje dotyczące wytwarzania białek przez nasze komórki.Każdy gen odpowiada odrębnemu białku, które określa cechy organizmu (takie jak kolor oczu czy wielkość kwiatów).DNA może wpływać na cechy poprzez różne mechanizmy: pojedynczy gen może określić cechę (na przykład grupa krwi ABO), kilka genów może działać synergicznie (na przykład wzrost i pigmentacja skóry) lub niektóre geny mogą się nakładać, maskując wpływ różnych geny.geny.inne geny (takie jak łysienie i kolor włosów).
Na większość cech wpływa połączone działanie wielu (być może tysięcy) różnych segmentów DNA.Jednak mutacje w naszym DNA powodują zmiany w białkach, co może prowadzić do zmienionych cech.Jest głównym czynnikiem wpływającym na zmienność biologiczną, różnorodność i choroby.Mutacje mogą dawać danej osobie przewagę lub wadę, być zmianami neutralnymi lub nie mieć żadnego efektu.Mogą być przekazywane w rodzinach lub pochodzić od poczęcia.Jeśli jednak wystąpią w wieku dorosłym, zwykle ogranicza to ich narażenie na kontakt z pojedynczymi osobnikami, a nie z potomstwem.
Na zmienność cech mogą mieć również wpływ mechanizmy epigenetyczne.Mogą kontrolować, czy geny są włączone, czy wyłączone.W przeciwieństwie do mutacji genetycznych są one odwracalne i częściowo zależne od środowiska.Oznacza to, że zrozumienie przyczyny cechy nie polega jedynie na dowiedzeniu się, która sekwencja genetyczna wpływa na każdą cechę.Konieczne jest rozważenie genetyki w szerszym kontekście, aby zrozumieć sieci i interakcje w całym genomie, a także rolę środowiska.
Technologię genomiczną można wykorzystać do określenia sekwencji genetycznej osobnika.Metody te są obecnie szeroko stosowane w wielu badaniach i są coraz częściej oferowane przez firmy komercyjne do analizy stanu zdrowia lub pochodzenia.Metody stosowane przez firmy lub badaczy w celu ustalenia sekwencji genetycznej danej osoby są różne, ale do niedawna najczęściej stosowano technikę zwaną mikromacierzą DNA.Mikromacierze mierzą części ludzkiego genomu, zamiast odczytywać całą sekwencję.Historycznie rzecz biorąc, mikrochipy były prostsze, szybsze i tańsze niż inne metody, ale ich użycie ma pewne ograniczenia.
Po zgromadzeniu danych można je badać na dużą skalę za pomocą badań asocjacyjnych całego genomu (ang. GWAS).W badaniach tych poszukuje się wariantów genetycznych powiązanych z określonymi cechami.Jednak do chwili obecnej nawet największe badania ujawniły jedynie ułamek efektów genetycznych leżących u podstaw wielu cech w porównaniu z tym, czego można by się spodziewać po badaniach nad bliźniakami.Brak identyfikacji wszystkich istotnych markerów genetycznych danej cechy nazywany jest problemem „brakującej odziedziczalności”.[przypis 2]
Jednak zdolność GWAS do identyfikowania pokrewnych wariantów genetycznych poprawia się wraz z większą ilością danych, więc problem braku odziedziczalności może zostać rozwiązany w miarę gromadzenia większej ilości danych genomicznych.
Ponadto w miarę ciągłego spadku kosztów i ciągłego doskonalenia technologii coraz więcej badaczy stosuje technikę zwaną sekwencjonowaniem całego genomu zamiast mikromacierzy.Odczytuje to bezpośrednio całą sekwencję genomu, a nie częściowe sekwencje.Sekwencjonowanie może przezwyciężyć wiele ograniczeń związanych z mikromacierzami, co skutkuje bogatszymi i bardziej informacyjnymi danymi.Dane te pomagają również zmniejszyć problem niedziedziczności, co oznacza, że ​​zaczynamy dowiadywać się więcej o tym, które geny współdziałają, wpływając na cechy.
Podobnie masowy zbiór sekwencji całych genomów, planowany obecnie do celów zdrowia publicznego, zapewni bogatsze i bardziej wiarygodne zbiory danych do badań.Przyniesie to korzyści tym, którzy badają zdrowe i niezdrowe cechy.
Gdy dowiemy się więcej o tym, jak geny wpływają na cechy, będziemy mogli lepiej przewidzieć, w jaki sposób różne geny mogą współdziałać w przypadku określonej cechy.Odbywa się to poprzez połączenie przypuszczalnych skutków wielu genów w jedną miarę odpowiedzialności genetycznej, znaną jako wynik poligenowy.Wyniki poligenowe są zwykle dokładniejszymi predyktorami prawdopodobieństwa rozwinięcia się danej cechy niż indywidualne markery genetyczne.
Wyniki wielogenowe cieszą się obecnie coraz większą popularnością w badaniach nad zdrowiem, a celem jest wykorzystanie ich w ciągu jednego dnia do kierowania interwencjami klinicznymi na poziomie indywidualnym.Jednakże wyniki wielogenowe są ograniczone przez GWAS, więc wiele osób nie przewidziało jeszcze bardzo dokładnie swoich cech docelowych, a wyniki wielogenowe dotyczące wzrostu osiągają jedynie 25% dokładności predykcyjnej.[Przypis 3] Oznacza to, że w przypadku niektórych objawów mogą one nie być tak dokładne, jak inne metody diagnostyczne, takie jak badania krwi lub rezonans magnetyczny.Jednak w miarę poprawy danych genomicznych powinna się również poprawiać dokładność szacunków poligeniczności.W przyszłości skale wielogenowe mogą dostarczać informacji na temat ryzyka klinicznego wcześniej niż tradycyjne narzędzia diagnostyczne i w ten sam sposób można je wykorzystywać do przewidywania cech niezwiązanych ze zdrowiem.
Jednak, jak każde podejście, ma ono ograniczenia.Głównym ograniczeniem GWAS jest różnorodność wykorzystywanych danych, która nie odzwierciedla różnorodności populacji jako całości.Badania wykazały, że aż 83% GWAS przeprowadza się w kohortach pochodzenia wyłącznie europejskiego.[Przypis 4] Jest to wyraźnie problematyczne, ponieważ oznacza, że ​​GWAS może mieć znaczenie tylko dla niektórych populacji.Dlatego też opracowywanie i stosowanie testów predykcyjnych opartych na wynikach uprzedzeń populacji GWAS może prowadzić do dyskryminacji osób spoza populacji GWAS.
W przypadku cech niezwiązanych ze zdrowiem przewidywania oparte na wynikach wielogenowych dostarczają obecnie mniej informacji niż dostępne informacje niegenomowe.Na przykład wyniki wielogenowe służące do przewidywania osiągnięć edukacyjnych (jeden z najpotężniejszych dostępnych wskaźników wielogenowych) dostarczają mniej informacji niż proste mierniki wykształcenia rodziców.[Przypis 5] Moc predykcyjna ocen wielogenowych nieuchronnie wzrośnie wraz ze wzrostem skali i różnorodności badań, a także badań opartych na danych sekwencjonowania całego genomu.
Badania genomu koncentrują się na genomice zdrowia i choroby, pomagając zidentyfikować części genomu, które wpływają na ryzyko choroby.To, co wiemy o roli genomiki, zależy od choroby.W przypadku niektórych chorób jednogenowych, takich jak choroba Huntingtona, możemy dokładnie przewidzieć prawdopodobieństwo rozwinięcia się choroby u danej osoby na podstawie danych genomicznych.W przypadku chorób wywoływanych przez wiele genów w połączeniu z wpływami środowiska, takich jak choroba niedokrwienna serca, dokładność przewidywań genomicznych była znacznie niższa.Często im bardziej złożona jest choroba lub cecha, tym trudniej jest ją dokładnie zrozumieć i przewidzieć.Jednak dokładność predykcyjna poprawia się, gdy badane kohorty stają się większe i bardziej zróżnicowane.
Wielka Brytania przoduje w badaniach nad genomiką zdrowia.Stworzyliśmy potężną infrastrukturę w zakresie technologii genomicznej, badawczych baz danych i mocy obliczeniowej.Wielka Brytania wniosła znaczący wkład w globalną wiedzę o genomie, zwłaszcza podczas pandemii Covid-19, kiedy przodowaliśmy w sekwencjonowaniu genomu wirusa SARS-CoV-2 i nowych jego wariantów.
Genome UK to ambitna brytyjska strategia na rzecz zdrowia genomowego, w ramach której NHS włącza sekwencjonowanie genomu do rutynowej opieki klinicznej w celu diagnozowania rzadkich chorób, nowotworów i chorób zakaźnych.[przypis 6]
Doprowadzi to również do znacznego wzrostu liczby ludzkich genomów dostępnych do badań.Powinno to umożliwić szersze badania i otworzyć nowe możliwości zastosowania genomiki.Jako światowy lider w rozwoju danych i infrastruktury genomicznej Wielka Brytania ma potencjał, aby stać się światowym liderem w zakresie etyki i regulacji nauk o genomice.
Zestawy do testów genetycznych Direct Consumption (DTC) są sprzedawane bezpośrednio konsumentom bez udziału podmiotów świadczących opiekę zdrowotną.Wymazy ze śliny wysyłane są do analizy, dzięki czemu w ciągu zaledwie kilku tygodni konsumenci otrzymują spersonalizowaną analizę stanu zdrowia lub pochodzenia.Rynek ten szybko się rozwija, a dziesiątki milionów konsumentów na całym świecie przesyła próbki DNA do komercyjnego sekwencjonowania, aby uzyskać wgląd w ich zdrowie, pochodzenie i predyspozycje genetyczne do cech.
Dokładność niektórych analiz opartych na genomie, które zapewniają usługi bezpośrednio do konsumentów, może być bardzo niska.Testy mogą również wpływać na prywatność osobistą poprzez udostępnianie danych, identyfikację krewnych i potencjalne luki w protokołach cyberbezpieczeństwa.Klienci mogą nie w pełni zrozumieć te problemy, kontaktując się z firmą testującą DTC.
Testowanie genomu DTC pod kątem cech niemedycznych również jest w dużej mierze nieuregulowane.Wykraczają one poza ustawodawstwo regulujące medyczne badania genomiczne i zamiast tego opierają się na dobrowolnej samoregulacji dostawców testów.Wiele z tych firm ma również siedziby poza Wielką Brytanią i nie podlega w Wielkiej Brytanii regulacjom.
Sekwencje DNA mają wyjątkową moc w kryminalistyce w zakresie identyfikacji nieznanych osób.Podstawowa analiza DNA jest szeroko stosowana od czasu wynalezienia pobierania odcisków palców DNA w 1984 r., a brytyjska krajowa baza danych DNA (NDNAD) zawiera 5,7 miliona profili osobistych i 631 000 zapisów z miejsc zbrodni.[przypis 8]