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亲身经历:测完我的基因组,会发生什么?

2014/05/17 来源:深圳基因产学研资联盟
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导读
基因测序技术发生了革命性的变化,但全基因组测序对普通大众究竟意味着什么?能够给我们带来哪些益处?英国卫报记者CaroleCadwalladr根据自己的亲身感受写了一篇长篇报道,讲述了测完基因组之后的故事。


在几乎长达一年筹备全基因组测序期间,我不担心这件事。顶多只是有一点小小的顾虑,也许老板知道我的基因组信息后,很容易地就把我解雇。我已经签署了一份严谨的知情同意书,被告知我可能遇到的一些情况,可能对某些疾病易感。我以一副必须知道的决心签署了文件,冷静的等待结果,时钟犹如水滴一样在慢慢的滑走,滴答,滴答,滴答……

然而,在我得知基因组测序结果那天的早晨,在圣地亚哥遗传学座谈会上,我醒来的早,轻弹打开我的电脑,看新闻:几乎所有网站的头条都在报道安吉丽娜•朱莉的BRCA1基因检测结果以及她的决定,双乳房切除术。这多少让人感到有点气馁。我一直认为知道自己的基因信息比不知道要好些,而且,无论如何,你从自己的家族病史中大体已经知道什么讨厌的疾病漂浮在你的基因库中。

“不一定!”一个叫BobBest的遗传学家在早餐时乐呵呵地告诉我。BRCA1基因并不总是表现出疾病症状,如果这个基因遗传自于父亲。“再有就是刚刚出现的全新的突变”,他说,“关键是,我们现在知道的不比我们过去知道的多多少,十年前,詹姆斯•沃森在国会作证时说,一旦我们有了基因组序列,我们将拥有生命的语言,但事实证明,这种语言是我们不明白的语言。“

但当我告诉他关于朱莉的新闻时,他几乎从椅子上滑落了下来:“你在开玩笑吧!这可是一个改变游戏规则的事件”。当会议开始后,第一个发言者是EricTopol,他是斯克里普斯转化科学研究所所长,走上台去做一个名为“数码化人类”的演讲,安吉丽娜是研讨会的热门话题。“从这一刻起,将向前推动基因组医学,这具有非常重要的象征意义”,他总结到,随后,性感的朱莉靓照出现在他身后的屏幕上。

很难用夸大其词来赞扬新一代的基因组科学如何迅速的变化、如何革命性的改变医学。朱莉的艰难选择仍然是一个选择,通过基因检测的跨越式发展成为可能的选择。但全基因组测序是要借此提升到一个新的水平,检测我们身体完整的基因代码,它正逐渐成为主流的检测标准。在人类历史上,第一个人的基因组完全测序在十年前刚刚完成,花了13年时间,耗资27亿美元。第一个单纯的生物人个体(以前的基因组测序用的是复合材料样品)-克雷格•文特尔的基因组测序是在2007年完成了。

“明天”,MattPosard,Illumina公司的高级副总裁说:“在这个房间里的每个人都能拿到你们自己的基因组,像我一样”。他拿着一台iPad,里面装着从Illumina公司下载的基因组测序结果。“你将能浏览你的基因组,找出所有你自己感兴趣的信息”。

就像科幻小说中穿越时空的感觉,人类基因组测序这样一个重大突破,其草图在2001年宣布,但我现在的感觉就好像那是大约两分钟前刚刚宣布如此巨大的新闻一样,我无法相信自己就在发布会的现场。但随后,房间里,熙熙攘攘的遗传学家谁也不能完全相信他们也在新闻发布会的现场,他们花了毕生的心血在遗传学研究领域,他们拿着自己的基因组信息就像刚刚入学的新生一样,懵懂,而他们拿到的一切,不是一些企业已经开始提供服务的“SNP”信息,不是只检测蛋白质编码区域的外显子组测序,而是终极的一切:全基因组测序。

在欢迎酒会上,我与ColinSmith聊天,他是从萨里大学来的功能基因组学教授。

“你有没有想到,有一天,你会拥有自己的基因组序列信息?”我问他,

“没有”,他说。

我:“你什么时候觉得成为了一种可能?”

“当我收到Illumina公司邀请我到这里的电子邮件时。”他兴奋的回忆。

只所以普通人也可以拿到自己的基因组信息,是因为测序价格惊人的下降速度。有一个广泛流传的图表,显示了测序成本下降的速度是摩尔定律(即计算机的处理能力每两年翻一番的规律)四倍。

EuanAshley,一个在斯坦福医学院的助理教授更生动地讲了这件事情:“每天,我开车经过帕洛阿尔托的法拉利4S店,看到法拉利458蜘蛛这款土豪车的零售价是398000美元。我现在计算出,如果这是第一个人类基因组测序的价格,汽车成本再以测序价格同样的速度下降,车子现在只值40美分。”

今天测序一个人类基因组的价格只是原有成本的一小部分,已经从2003年的27亿美元降到今天房间里每个人都可以支付的5000美元,还包括一个查询结果的iPad。没有人预料到价格会下降的如此之快,如此之低。当我第一次看到关于人全基因组测序的文章时,它的成本48000美元,当时提供这种测序服务的Knome公司公关部门负责人告诉我,“我们可以做你35,000美元的低价”,“嗯,”我说,“我可能要过段时间才能接受”。这才是不到三年前的事情。

解释序列信息和将数据返回给消费者,还处于起步阶段,仍然是一个耗时的、艰苦的过程。去年秋天,Illumina公司举办了第一届“了解你的基因组”活动,我参加的这次活动是第二届。这是第一次大型的队列全基因组测序并获得结果的研究活动,目的是让遗传学专业人士在大众接受这项服务之前体验并了解这个过程。Illumina公司的CEOJayFlatley估计迄今只有不到500个人进行过自己的全基因组测序,“更多样品已经匿名测序完成并用于研究,只有这500人拿到自己的结果,而你是其中之一”。

我感到享有特权后的不知所措,有一小点点担心。从某种角度讲,生命科学可以说是最后的边疆。在小组的一次会议上,有人问遗传咨询教授BonnieLeRoy,从时间顺序上讲,人类现在位于基因组学时代的什么位置,她说:“这就好比登月,感觉就像我们刚刚降落在月球上,除非我老得不记的登月这件事,那时候每个人都在参与,世界上的每个人都知道他们在登月。而现在,在基因组学领域,我们都正在飞船上,但没有人知道我们在飞船上正在降落这件事。”

她是对的,每天报纸上都在报道新基因发现的故事,虽然巨大的个人健康保健突破还没有完全发生,但终究会来到。当测序技术应用到大规模的人口群体,我们将拥有海量数据,而数据将揭示一切。在开幕式上,JayFlatley自信地谈论关于如何在短短几年内,所有的新生儿都会有自己的基因组序列信息,并在5到10年,癌症将被降级为一种慢性疾病。这听起来像一个匪夷所思的进步,但实际上,每个与我交流的人,无论是美国的,还是英国的,都认为基因组技术在癌症治疗中的突破已经发生,并将改变这种恶性疾病的治疗模式。“化疗还处于中世纪的水平”,EricTopol说,“基因组技术是一个击中要害有力武器,我们回头看看就像还处在黑暗时代。”肿瘤现在可以进行测序,药物个性化地施与个人,这是个性化医学的曙光,且已经在NHS中发生,但还仅仅是在NHS小范围内,只有几个医生经过基因组学的训练,如果将来全科医生都接受这项技术,效果将无法估量。”

去年秋天,我轻松地等待着手术,问我的医生要签知情同意书。一个临时代理拿走了,说他们会联系。然后我的医生,从来没有见过我(事实上,他确实从来没有见过我),给我发了封好像“装满蠕虫的罐子”一样短语的电子邮件,“我敦促你非常仔细地考虑能完成基因组测序这一检测,不是作为一个练习,而是我们确实可以利用这个。”

现在,我屏住呼吸,我完整的遗传信息就在那里,很快它不会花费5000美元,更有可能是500美元,然后再降到50美元。人们将开始得到他们的基因组信息,NHS将不得不处理这些信息。我为EricTopol的话欢呼雀跃,就像他说的话已经实现一样,对于我来说,就像一个定制的火箭船已经落在我的身边。(“在未来,像安吉丽娜这样的消费者将不必再切除双乳房。将来完全可以做到的这样,在你的血液中可能有一个感应器,一旦血浆中出现癌症的第一个信号,提示信息将发到您的手机里。)

但令他感到“疯狂”的是站在基因组学和病人之间的医生,他们对基因组所知甚少,传统的医生掌握专业医学信息和病人对疾病认识肤浅之间的信息不对称,现在,病人需要咨询医生的情况开始逐渐的发生改变。

NHS已经在其他领域领先,2013年早些时候,英国首相卡梅伦承诺1亿英镑为100,000名患者进行基因组测序,这是目前为止最雄心勃勃的国家计划。多年来一直在游说NHS面对基因组学醒来的科学家,比如PHG遗传学智囊团的RonZimmern,则高兴得像一只小猫。“这是一个潜在的巨大宝库!”他告诉我。“我们在这个国家中处于独特地位,因为NHS和记录系统,我们可以把基因组信息和大众健康关联起来。”

越接近我的测序结果,我就越来越清楚我的全职医生应该来自那里。在每一个人的基因组中存在64亿个碱基对,几乎占据半个TB的存储空间,数据都存在亚马逊的云平台上,像所有的数据一样,也存在黑客袭击及窃取数据的可能性。当Illumina公司去年10月首次举办这种研讨会时,曾解释354种临床上已知的致病基因。这一次,它已经做了1600种,Illumina的临床服务副主任TinaHambuch解释说,在参加座谈会的47个人的基因组中,他们发现1,600个基因与1,221种情形相关。然后,他们评估了在这些条件下可能发挥作用的23,144个突变位点,并认为其中65个位点可能是引起疾病的致病性突变。他们组织了一小队精干的队伍对数据进行分析,读了一遍又一遍的论文,2个双盲的小组对突变进行分析。基因组测序的成本已经快由高富帅变成屌丝,但如何对数据进行准确的解释仍然是一项昂贵、棘手的事情,很多问题还没有解决。

在茶歇期间,人们都兴奋地分享他们的基因组测序结果。来自萨里的遗传学家ColinSmith告诉我,他注意到自己一个基因,这个基因的两个拷贝都发生突变,其编码的酶无法发挥效力,这意味着,有一个特定种类的药物会杀了他,或者至少有一个很好的机会可以杀死他,这种药物是相当广泛应用于抗癌治疗或移植的免疫抑制剂。他告诉我说其他人的基因中也发现了一些突变,那些人或他们的孩子在麻醉情况下可能会死。“他们找到你的基因有什么异常吗?”他问我,我还不知道,我说。他扬起眉毛,但随后他找到了个很好的理由来解释我的回答。他的父亲患有亨廷顿病,这是最令人讨厌的遗传性疾病之一,是一种致命的神经退行性疾病,通常在中年发病,作为患者的孩子,Smith表示自己有50%的患病机会。

他七年前进行了测试。“我告诉你,经过测试后认为,这是一件轻而易举的事。”他是那种对基因非常熟悉的人,知道基因往往是抽签的结果。“如果我真的发病了,我打算放弃工作,并移民到西西里岛,”他说。然后,他祝我好运。

我必须说,在得到我的基因组测序结果时有点小小的紧张,一种简单、好奇和兴奋的感觉把我带到科学的面前。几年前,我写了一部与遗传有关的小说,但我的家庭并没有可怕的疾病史让我进一步了解。在圣迭戈,我努力的去回忆我家中什么人死于某种疾病......但我什么都不知道。我的家族有一种倾向,往往相对年轻的年龄去世,我认为主要是死于工薪阶层贫穷导致的疾病,我的祖父抽烟死于肺气肿,我的爸爸抽烟死于肺癌。

基因并不决定命运,还有很多因素会影响你,比如你居住的环境,你的表观遗传学(你爷爷吃或没吃早餐的效应会传递并影响到下几代人)。但他们有一个近乎神话的效力影响我们看待自己的方式。BonnieLeRoy,她在做学术研究前为家庭基因检测提供咨询,告诉我说,“这些因素如此的重要,影响人们看待自己的方式,明确的告知他们来自于哪里,虽然听起来有一点点吓人。不像其他临床检测,如果有人告诉你或者你的家庭有什么地方出了问题,会让你感到不太舒服,因为这是很私人的事情。

“如果他/她们发现已经把致病的基因传递给孩子,会给他/她们造成巨大的愧疚感。”LeRoy有一个养女,并且有清晰的愿景通过文化和环境塑造她融入我们这个大家庭。“然而,人们并不感到踏实,除非他们通过基因知道他们具体来自哪里。知道自己到底是谁的孩子,是非常普遍存在的一种心态。”

两个Illumina的遗传学家和一个咨询师当面告诉了我结果,他们会给我一个硬盘,里面保存了初步的报告,第二天会给我装有剩余信息的iPad。有很多技术细节需要处理,遗传学顾问EricaRamos进行整个检测列表的分析,包括兴趣、亨廷顿病,并解释它们如何把列表分成“致病”、“可能致病”和“可疑”。然后,她递给我一个文件夹。我看到文件后困惑了一会儿,因为关于我的所有部分都是空的。在临床总结栏目上可以显著地看到:在三个类别中都是“0”“0”和“0”。在结果的后半部分,在“携带状态”或“隐性基因”栏目下,只有一个记录:“半乳糖血症”。“似乎没有太多信息在报告里,”我告诉Erica。“不,”她说。“大多数人至少有两个或三个需要注意的地方。你基本上是在这里最健康的人。”“真的吗?我觉得我已经赢了一场我不知道的比赛。”

“现在,尽管在我的基因组中没有发现他身上存在的致病基因,但并不是说我身上不存在明天或者5年后的在他们身上发现的新的致病基因。”

“你的基因组怎么样?”后来Colin看到我后问。“有点无聊,”我说。“无聊!”他说。“你没有什么可怕的遗传性疾病,你认为这是无聊?”他当然是对的。我甚至有一点自己要活太久的恐惧。我的姑婆Ruth活了101岁。她在我出生前退休。我的结果都让我惊慌了一小下,不是关于我的健康,而是对于我未来财务状况的担忧。我没有退休金。我想我可能要在60岁时开始吸烟,并获得一种WelshCadwalladr生活类疾病,我发送一条轻率的短信给我的男朋友,告诉他我至少没有“安吉丽娜基因”。他没有多少心情逗乐。头条新闻关于基因检测的事情影响的不只是我。“请不要告诉我了,”他说。“我真的宁愿不知道。”

宁愿选择不知道就像想知道任何事情一样。第二天,当我收到一台已经装有我的基因组信息的iPad时,我可以通过Illumina的MyGenome应用程序玩转我的基因组,我开始佩服他们的思想路线。

我轻轻触摸iPad上的标签,找到我的半乳糖血症相关基因,是一个橙色的按钮,但后来我发现代表满负荷的紫色按钮。他们标有“遗传相关”,我有69个相关性,从静脉血栓栓塞、克罗恩病、抑郁症到眼睛颜色、癫痫和中风。

伴随着每次的点击都会带来一点点的惊慌,来自威斯康星州的遗传学教授HowardJacob就坐在我旁边,他解释说这些相关性并不全是坏事,其中有些是显示了良好的、保护性基因,并且在任何情况下,只有一小部分是被高度证实的。有些文献只是暗示基因与特征或条件的相关性,且这些研究可能是小规模的,还缺乏必要的重复。他教给我如何通过点击阅读相关文献,看看有多少人在总人口中有相同的突变,并帮助我做统计。

在我的家庭中又II型糖尿病患者,我的基因旁边有一个紫色的点,但结果是无足挂齿。在基因G6PC2中,我有一位C等位基因,与增加空腹血糖水平的因素相关联,关联系数有0.06,这个等位基因出现在85%的人口群体中。它并不是魔法子弹。在休克风险中,我有一个与中风风险增加了5.62倍的基因突变,并且仅见于的8%人口中,这似乎有点让我担忧。并不是一个总有意外,惊喜地看到,我处于一个存在“腰围增大”风险的NRXN3基因突变的20%人群中,与我的家族历史相对应的是,有六个基因会增加我患上烟瘾的行为。

还有一个讨厌的可能反应,氟氯西林药物是一个很常见的抗生素,我有一个基因会增加我对这种药物的合适反应,另一个基因则是降低(“合适”这个词听起来有些做作,但它已被证明是一个有效的心理特质且是高度遗传的)。有两个基因显示我会略微增加患类风湿关节炎的风险。然后,也许,最有趣的是,我注意到旁边的“卡铂和紫杉醇药物(肺癌)”紫色的圆点。我的EIF4E2基因有一个突变,它的出现会导致用于非小细胞肺癌治疗的药物使患者生存时间下降2.38倍,希望它不是我们想象的那样,即化疗先于癌症杀死我父亲。

很难准确知道这些“相关性”深到什么程度。研究的质量差别很大,药物敏感性研究具有有益的指导作用,但性状信息(比如我性格开朗外向,但我并不神经质)仍然指出出路在哪儿,因为复杂性疾病很复杂,单个基因的效应很微弱。

虽然我的全科医生拒绝告诉我更多信息,但一位陪同我办理知情同意程序的友好的遗传学家告诉我,现在还缺乏足够多的临床证据,但也要正视检测的结果。

不过,我很高兴在休息的时候,病理学家DeonVenter跑过来问我,他是否可以看看我的基因是否更适合的力量或耐力运动。

“你当然可以”,我说,“但我已经知道我是否适合”。我肯定适合耐力运动。我跑步的速度很慢,但我可以一直坚持跑下去。

他用笔轻触我的iPad说:“不,你适合力量型运动,你有两个力量等位基因”。“真的吗?”我惊讶地问道,“但我跑得这么慢!可以跑很长的距离。我应该怎么做?”

“场地自行车,举重,诸如此类的事情”,他说道。

这个多少有点儿令人难以置信。在各种级别的运动中,至少我的基因似乎预示着我可以去做东德举重运动员。它会改变我们日常的运动吗?如果我在年轻的时候就知道的我的基因适合什么类型的运动,我可能就做出了改变。只有上帝知道父母可能制造出什么样的基因信息,或自称“处理速度的基因”或者“智能基因”。

这并没有超越可能的边界。JayFlatley预计新生儿的基因组测序在10年内成为常规检测。“儿童早发性疾病是一个非常重要的领域。以自闭症为例,如果我们可以在孩子出生后就诊断出来,可以想象,出生后就开始治疗比五六岁时才开始治疗的效果会有效很多。”

也许并不奇怪年轻父母最有可能尝鲜基因组测序的群体。一种新的基因测试在去年开始推广推,这种无创技术可以测试唐氏综合征,通过采取怀孕母亲的血液样本,而不是使用具有流产风险的羊膜穿刺术,这种应用快速开展起来,被认为是医学史上最迅速采取新技术的案例。更重要的是,就在几个月前,一个研究团队成功地从一个怀孕母亲的外周血中完成了胎儿的全基因组测序。

JayFlatley意味深长地指出,Illumina公司不会考虑这样做。还有更多比优生领域更有意思的创新,已经有一家名为GenePeeks的公司可以将你的基因与一个潜在的配偶进行匹配,制造一个双方的“虚拟宝贝”,看看是否有任何隐性基因,从而避免双方走到一起时创造出一个遗传性疾病小孩儿。我不确定残障人士维权活动比较活跃的国家如何看待这项技术,但在较为温和的国家,比如中国。“这不是一个技术问题”,JayFlatley说,“而是一个社会问题”。他是正确的。技术变革的速度超过了我们处理它的速度,使得我们无暇考虑先进的技术对我们究竟意味着什么。

回到英国,我跟Cardiff大学Cesagen研究中心主任RuthChadwick聊天,他还是人类基因组组织伦理委员会委员,这个委员会即将发布的一份报告,探寻全基因组测序可能带来的伦理问题。“你觉得有人比如安吉丽娜•朱莉,如果她的基因信息在出生时就已经知道,她会如何处理,或者如果出生前就已经知道这些基因,她们的父母会选择流产吗?一种疾病也许在50岁时才发病,甚至终生不会表现出症状,又该如何处理?而且不管怎么说,人终有一死”。RonZimmern更是直言不讳,他“死心塌地”反对新生儿的测序,“他们(新生儿)不能自己选择同意,那对我来说是完全不能接受的。”

然而,这是被消费者驱动的技术.目前,只需要几百美元,你就可以做一个所谓的SNP检测,判断各种疾病的易感性,包括老年痴呆症,是否具备某种性格特征以及关于你祖先的信息。AncestryDNA拥有一家检测家族病史的网站Ancestry.com,其高级副总裁KenChahine谈到从开展这项服务起已经有16万人已经接受了99美元的测试,软件分析直接连接基因组信息到家系谱,而且服务已经逐渐扩展到了堂兄弟和亲戚。

Chahine是古巴黎巴嫩裔美国人,他认为,测试证明“确实没有什么东西可以作为种族的证据,我们都是混血儿,DNA是伟大的均衡器。我们之间的关系比我们想象的更紧密,我非常乐观看待这种观念对人类社会的影响。”

我接受了检测,在等待结果时,我Google了半乳糖血症,惊讶地注意到半乳糖血症在爱尔兰行者和吉普赛人中更加流行。多么的令人兴奋!难道我是一个吉普赛人?不过,当然...当我想起父亲黑黝黝的样子,想起我一直喜欢的伟大的儿童经典之作,Diddakoi...

做一个白日梦是无害的。也许Ken的检测可以给出一些有趣的体验,但消费者检测会给出一些遗传关联研究,给你一个百分比的患病风险。而且,一旦一个你可能会患某种疾病的想法植入你的心头,你就很难再打消它。ColinSmith

告诉我,他开始表现出症状后接受了Huntington的检测,“我真的表现出了症状,我确信自己得了这种病,虽然,谢天谢地,我没有继承这种病的基因,原先患病的阴影绕在心头,挥之不去。所以检测有一种危险,可能会导致心身症状。”

在会议的最后一天,我和遗传咨询师EricaRamos就我的卒中风险进行了讨论。只有在一篇文献中提到了这个基因与中风的相关性,且这篇文章并不令人印象深刻(即使这样,我还是写了一张字条嘱咐我老妈每天服用阿司匹林:))。但随后她提到,他们并没有包括APOE基因的检测结果,如果你拥有这个基因的某些突变,可能增加你患老年痴呆症的风险。

我可以看看它,但当它真的来临时,我决定不去碰它。我开始关注“不想知道”的观点。这预测都是关于风险和概率的,所有的信息表明作为人类的我们并不擅长理解它们,并能够很好地与我们自己的生活联系起来。全球经济危机就是人类不能很好理解风险的一个恰当例子。我很高兴能够完成自己的基因组测序,但也许这是我的错误的风险计算。

谁知道我的基因组在5年、10年后才可能会发现的秘密?但毫无疑问,基因组学将改变医学。当我问BobZimmern,他会最喜欢我的文章中哪一点时,他兴奋地说:“我希望人们能够理解基因组学是如何地奇妙,其革命性作用是多么地令人激动,NHS的100,000基因组计划多么地具有非凡的潜力。但同时意识到,我们还没有走到那一步”。

我们确实还没有到达,但前方的路已经不远了。

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