211service.com
Når selv genomsekvensering ikke gir en diagnose
Sam D'Orazio
Fire år gamle Beckett Edwards har hatt jobben når det kommer til genetisk testing. Og familien hans har fortsatt ikke noe svar.
Rett etter at han ble født, la foreldrene hans, Eric og Tricia, merke til at musklene hans var floppy. I en alder av to og et halvt hadde Beckett begynt å miste 40- til 50-ords ordforråd. Nå kan han bare si en håndfull ord og for det meste babler.
Som alle foreldre hvis barn ikke har det bra, ønsker Eric og Tricia, som bor i Los Angeles, en diagnose. Legene mistenker at Beckett har en genetisk lidelse, og svaret ligger i hans DNA. Genetiske tester hjelper ofte leger med å stille diagnoser og i noen tilfeller styre pasienter til behandlinger (se Langsom fremgang til bedre medisin). Dette håpet har tatt Edwards-familien på en diagnostisk odyssé, gjennom en serie stadig mer detaljerte tester – til slutt sekvenserer Becketts komplette genom. Ettersom kostnadene for gensekvensering faller, har mer omfattende tester blitt et realistisk alternativ for pasienter.
Becketts leger foreslo først standard genetiske tester, inkludert en for en arvelig lidelse kalt Prader-Willi, en sjelden sykdom som så ut til å matche noen av symptomene hans. Men disse testene kom tilbake negativt.
Med en håndfull sykdommer utelukket, gikk familien videre til neste stadium: heleksom-sekvensering. Det innebærer å sekvensere alle en persons kjente gener - eksen i exome står for uttrykt, og betyr bare DNA som har som jobb å lede produksjonen av proteiner. Eksomet representerer bare 1,5 prosent av de seks milliarder DNA-bokstavene i en persons genom, men mutasjoner i gener er mest sannsynlig å forårsake sykdom. Jill Mokry, en genetisk rådgiver ved Baylor College of Medicine i Houston, kaller eksomet den lavthengende frukten av genetikk.
Alle tre Edwards-familiemedlemmene mottok en heleksom-sekvenseringstest. Siden Becketts foreldre er friske, kan eventuelle uvanlige DNA-mutasjoner de har utelukkes som en årsak til hans sykdom. Exome-sekvensering ble først introdusert i spesialiserte klinikker for rundt syv år siden. Studier har vist at det kan stille en diagnose i omtrent 25 til 30 prosent av tiden. For eksempel, en studie publisert i Natur i mars fant at heleksom-sekvensering med suksess førte til en diagnose hos 29 prosent av 150 pediatriske nevrologiske pasienter, sammenlignet med 7 prosent for standard genetiske tester. En annen studie fra februar viste at en heleksom-test identifiserte en genetisk årsak hos 26,5 prosent av 200 voksne med arvelige hjerteproblemer, sammenlignet med 18 prosent for konvensjonelle genetiske tester.
Eric og Tricia trodde at eksomet helt sikkert ville holde den genetiske mutasjonen ansvarlig for Becketts symptomer. Men da det heller ikke avslørte noen åpenbare skyldige, anbefalte en lege ved University of California, Los Angeles, familien å søke Nettverk for udiagnostiserte sykdommer , en studie lansert av National Institutes of Health for å hjelpe pasienter med tidligere uidentifiserte medisinske tilstander.
Beckett ble akseptert like etter at studien åpnet høsten 2015, og i fjor fikk han en hel-genom-sekvenseringstest. Helgenomsekvensering gir en avlesning av alt DNA på en persons kromosomer og har potensial til å identifisere nesten alle former for genetisk variasjon. Eric Edwards sier at med denne testen trodde han definitivt at de ville få en diagnose.
Becketts genom ble sekvensert av HudsonAlpha Institute of Biotechnology i Alabama, hvor en studie pågår for å sammenligne eksom- og genomsekvensering. Instituttets pris for å sekvensere et helt genom er omtrent $6500, mens sekvensering av et eksom kan koste $5000 til $5500, sier Liz Worthey, en genetiker ved HudsonAlpha. Siden kostnadene har blitt så like for begge testene, anbefaler Worthey at pasienter som ikke har fått en diagnose hopper over eksomet og går rett til genomet.
Instituttet så på hele genomene til 70 vanskelig å knekke tilfeller som tidligere hadde mottatt exome-sekvensering uten å få svar. I 17 tilfeller, eller omtrent 24 prosent, viste det komplette genomet en genetisk mutasjon som enten var den definitive eller sannsynlige årsaken til pasientens symptomer. Hos 47 andre, eller rundt 67 prosent, inneholdt pasientenes genom en uvanlig DNA-variant som ikke kunne kobles direkte til sykdommen deres.
Ofte finner vi varianten i genomet, men det genet eller den regionen er bare ikke assosiert med sykdom så langt vi vet, så vi kommer ikke til å kunne si noe sikkert, sier Worthey.
Analysen, presentert i forrige måned på det årlige kliniske genetikkmøtet i Phoenix, viste at helgenomsekvensering noen ganger kan gi en diagnose når tidligere heleksomsekvensering ikke kunne. Men det avslører også at genomet fortsatt ikke er godt forstått og at forskerne ennå ikke kjenner til alle endringene i genomet som kan forårsake sykdom.
Isaac Kohane, ved Harvard Medical Schools avdeling for biomedisinsk informatikk, sier at folk som analyserer et genom, rett og slett kan gå glipp av en årsak som ligger åpent – en såkalt falsk negativ.
Vår evne til å skille hva som faktisk kan forårsake sykdom er fortsatt ganske grov, sier Kohane. Så vi har en ukjent falsk-negativ rate.
Et annet problem er at ikke alle tolkninger av genomet er like: forskjellige forskerteam kan analysere samme pasients sekvenseringsresultater annerledes. Selve sekvenseringen automatiseres med en maskin, og forskere bruker spesiell programvare og nettbaserte verktøy for å sile gjennom de store datamengdene som produseres (se Internet of DNA ). Ikke alle forskere er like dyktige til å analysere genomfiler, sier Kohane.
Akkurat som å få en biopsi på en klump i brystet ditt fortjener en second opinion for en kreftdiagnose, gjør det å lese et genom på nytt, sier Kohane.
Edwards-familien har fortsatt noen få sjanser til å få en diagnose. Matthew Herzog, en studiekoordinator for Undiagnosed Diseases Network ved UCLA, sier at forskere undersøker andre måter å knekke uløste tilfeller på, for eksempel RNA-sekvensering, som analyserer endringer i hvordan DNA transkriberes. Det er også mulig å replikere mistenkte DNA-forandringer hos mus og sebrafisk, for å se om de forårsaker symptomer som ligner på de man ser hos en menneskelig pasient.
Herzog og kollegene hans tror de har identifisert en pasient i New Zealand som har de samme symptomene som Beckett. Hvis de kan få pasientens genom sekvensert, kan det avsløre en DNA-mutasjon som begge barna deler.
Men Eric Edwards innrømmer at han og kona er på det punktet hvor vi er forberedt på at vi kanskje aldri får vite det.