Открой свой геном

[progenes]

Как и обещала, перевела  на русский.

Почему одна семья больше склонна к заболеваниям, чем другая? Почему у кого-то в ушах влажная сера, а у кого-то сухая? Ответ на разницу в соответствующих фенотипических проявлениях следует искать в генетических вариациях вида.  Но для того, чтобы оценить эти вариации, следует прочитать много геномов и попробовать из сравнить.  Сейчас прочитано уже достаточно много индивидуальных геномов, но все еще надостаточно, чтобы иметь представление, где искать разницу. Сравнение прочитаного диплоидного человеческого генома Крейга Вентера (проект получил название „HuRef“, от Referenz für Human-Genom) с несколькими годами ранее прочитанным ситетическим геномом от Celera і Human Genom Project показало, что они похожи на  99,5 процентов. 0,5 процентов различий означает  4,1 миллионов разных типов нуклеотидных замен, причем 30 процентов ранее не описанных.  Большинство описанных отличий в наследственной молекуле ДНК разных индивидуумов являются так называемыми одиночными нуклеотидными заменами (SNP single nucleotide polymorphism, читается как “снип”). Кроме них более миллиона отличий касаются отдельных глобальных выпадов, умножений или вставок

в геноме.

Таким образом, для того, чтобы иметь представление про частоту, характер и тенденцию распространения одиночных нуклеотидных замен, надо прочитать как можно больше геномов и сравнить их. Это пока что еще технически непростое и достаточно дорогое удовольствие. Исходя из того, что геномы отдельных индивидуумов и так на 99,5 процентов похожи, не лучше ли сосредоточиться на отличиях? Уже существуют методы детекции "снипов" в ДНК и называется это генотипированием. Для этого разработано несколько технологических платформ, которые базируются на биочипах, или на Maldi-TOF (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation Time-Of-Flight)-масспектрометрии.

Когда мы говорим про полностью прочитанные геном, мы пока все еще ничего не можем сказать о том, какой фенотип ему отвечает. Но мы можем провести так называемые ассоциативные исследования: сравнить различия в ДНК, которые мы способны детектировать скажем у сотни особей, и коррелятивно привязать их до фенотипических признаков, которые мы наблюдаем. Например, некая одиночная замена в гене Х (пока что нам даже необязательно знать, что это за ген) наблюдается у 90 процентов людей, страдающих сердечными заболеваниями. В этом случае мы можем сделать вывод, что эта замена затрагивает ген, ответственный за развитие сердечной патологии. Чем больше мы таких "снипов" можем детектировать и чем больше генотипов разных особей из популяции анализируется, тем больше различных фенотипических признаков мы можем привязать к этим заменам в ДНК.

Фактически, первые подобные массовые исследования начались три года тому. В 2005 году стартовал проект интернационального консорциума HapMap (Haplotyp-Map), который поставил перед собой цель найти характерные "снипы", которые коррелируют з развитием заболеваний, цветом глаз или атлетическими качествами. Создан ресурс, подобный википедии, который называется snpedia, где можно посмотреть, какая замена в геноме с чем коррелирует. Но надо всегда иметь в виду, что ассоциативные исследования, которые базируются на статистической обработке имеют слабое место, как и все другие статистические исследования - погрешность. А погрешность можно уменьшить только одним способом - увеличить количество измерений.

Поскольку платформа для детекции нуклеотидных отличий в геноме разработана и касается больше сферы технологии, чем науки, то начало третьего тысячелетия ознаменовался коммерциализацией этой сферы: фирмы, которые предоставляют услуги в генотипировании, растут как грибы. Только за прошедший год на рынке появилось пять достаточно больших фирм. Попробуем разобраться, что стоит за привлекательными фирменными призывами "открой свой геном" или "изучи секреты собственной ДНК уже сегодня".

Начну из фирмы 23andme расположеной в Силиконовой Долине, поскольку пользователям web2.0 вероятно это название уже знакомо. Стоит сказать, что соучредительницей является  Анна Войчицьки, дипломированный молекулярный биолог, супруга Сергея Брина, основателя Goоgle. Другая соучредительница  Линда Эйви и инвестор Эстер Дисон, одна из десяти волонтеров, которая работала в Personal Genom Project. Что касается технической стороны метода, который они предлагают, то имеется в виду так называемая 454-прочитка. В это случае ДНК режут на мелкие куски, каждый из которых цепляют на микроскопический шарик, который затем помещают в отдельную соту, где и происходит прочитка ДНК. Затем с помощью определенного программного обеспечения сбивают все прочитанные куски в один. Это не очень аккуратный метод, который дает довольно грубое разрешение, однако более чем достаточный для детекции "снипов". Клиентов они собираются привлечь целым рядом сервисов, базирующихся на разработках Goоgle. Информация про геном будет выложена в сеть под замок, где ее можно будет самостоятельно исследовать в свободное от работы время. Желающие смогут загрузить свой геном на iPhone и демонстрировать своим друзьям, планируется даже новый тип социальных сетей, где можно будет группироваться согласно генетическому подобию и общему генетическому происхождению. Стоит удовольствие около тысячи евро плюс пересылка образцов слюны (к февралю 2009 года цена упала дщо 400 долларов). Сервис также доступен жителям Евпропы.

Норвежская фирма deCODE Genetics до сих пор считалась главным конкурентом для 23andme. К сожалению, техническая база  не упоминается ни разу, поэтому оценить масштабы сервиса достаточно сложно. Но скорее всего  это вся та же детекция "снипов", вопрост только в том, сколько? Кроме корреляции найденных в вашем геноме "снипов" с  определенными болезнями, фирма предлагает  сравнение геномов годственником, определение географического проихождения (достоверноесть его будет расти вместе с накоплением результатов). Веб-страничка дает вводный курс самых необходимых базовых знаний.

Появилась информация про разработку соответствующего программного обеспечения, которое работает с типом файлов, генерируемых  23andme  deCODE. Это значит, что  результаты теоретически можно скачать и исследовать дома на собственном комрьютере.

Канадская фирма Navigenics предлагает свои услуги за 2-3 тисячи долларов США, причем сюда входит и консультация касающаяся интерпретации результатов, поскольку неспециалисту даже анализы мочи ничего не скажут, не говоря уже про тысячи генов. Веб-сайт фирмы дает вполне прозрачную информацию про услуги, однако никаких лишних деталей и сложной теории. Фирма использует техническую платформу для детекции "снипов", которая базируется на биочипе. Это говорит о том, что анализируется их ограниченное число, которые уже привязаны к известным болезням, однако нет информации, какие гены анализируются. Это выглядит скорее как диагностический сервис и, кажется, речь идет об оценке риску 20ти болезней, таких как глаукома, рак простаты или диабет.

Еще одна американская фирма Нelixhealth, как уже видно из названия, фокусирует свои услуги на вопросах здоровья. В первую очередь определяет повышенный риск развития рака, хронических болезней и вероятность передачи наследственных болезней детям, кроме того пробует предвидеть индивидуальный ответ организма на фармацевтические препараты. Услуги включают также консультации специалистов. Веб-сайт предлагает исчерпывающую информацию о сервисе, однако не содержит никаких упоминаний про техническую сторону. Организатор фирмы Стив Мерфи ведет собственный блог, в котором информирует о новостях персонализованной медицины.

Для тех, у кого есть лишние деньги, существует возможность действительно прочитать собственный геном так, как был прочитан геном Крейга Ветнера. Всего за 350 000$ ваш геном прочитают специалисты из фирмы knome  (Кембридж).  Судя из информации, у них уже появились первые клиетны. Исключительно индивилуальный подход напоминает запуски миллионеров в космос.

В целом, кроме того, что фирмы удовлетворяют естественное любопытство людей, дают возможность диагностировать ряд болезней еще до того, как они проявились (а это уже серьезная заявка новой эры персонализованной медицины), это еще и финансирование научных разработак самими же клиентами. Напомню, что достоверность именно этой генной диагностики базируется на коррелятивных исследованиях, поэтому науке требуется как можно больше объектов и денег. Идеально, когда сами объекты приходят вместе с деньгами. Я думаю, что большинство фирм, которые предлагают подобные услуги, содержат опцию для разрешения анонимного использования результатов для научных исследований.

Что нам ожидать в будущем? Уже очевидно, что термин "снип" очень скоро войдет в обиход. Себестоимость исследований будет непрерывно снижаться, качество анализа будет расти. Количество фирм, которые предлагают подобные услуги, будет также расти. Новые статистические даные дадут неслыханное количество новой информации, на обработку которой надо будет все более мощные компьютеры и новые интеллектуальные подходы. Потому что только анализ генома одного человека-это миллионы нуклеотидных последовательностей. Профессия биоинформатика станет такой же обычной, как профессия врача. Удастся ли построить социальные сети на основе генетических подобий-отличий  - неизвестно, лишь бы удалось избежать дискриминации на этой же основе, и то хорошо. Ясно, что всплеск развития персонализованной медицины и диагностика болезней еще ДО их развития будет требовать принятия новых законов про защиту подобного рода информации.

P.S. Красивый рисунок, который иллюстрирует популяционное разнообразие, взят из вебсайта  Child and Youth Health

Comments

[bestias.livejournal.com]

Cпасибо! Очень интересно!

[progenes.livejournal.com]

наздоровье!

[bestias.livejournal.com]

а не хочешь статью написать в наш журнал или серию статей?

[progenes.livejournal.com]

пока нет. сейчас я занята в лаборатории, не до статей, тем более серии. но я вас запомню, молодой человек.

биомолекула

[batch2k.livejournal.com]

Интересующимся проблемами персональной геномики и секвенированием ДНК предлагаю ознакомиться с несколькими материалами, опубликованными в интернет-журнале «Биомолекула»:

• 454-секвенирование (высокопроизводительное пиросеквенирование ДНК) (http://biomolecula.ru/?page=content&id=214);
  
• Геном человека: как это было и как это будет (http://biomolecula.ru/?page=content&id=166);
  
• В генетическом контакте (http://biomolecula.ru/?page=content&id=194);
  
• Что влияет на интенсивность генетической рекомбинации? (http://biomolecula.ru/?page=content&id=212)
  

Re: биомолекула

[progenes.livejournal.com]

хороший журнал, снимаю шляпу.

Re: биомолекула

[batch2k.livejournal.com]

Если интересуетесь и хотели бы помочь развитию журнала — милости прошу. См. дисклеймер у меня в журнале (http://batch2k.livejournal.com/11147.html) или на «биомолекуле (http://biomolecula.ru/?page=collaborate)».

Re: биомолекула

[progenes.livejournal.com]

Я подумаю, но пока, пожалй, только почитаю.

Re: биомолекула

[batch2k.livejournal.com]

И на том спасибо — тем более что читать «биомолекулу» можно и в ЖЖ: достаточно лишь «зафрендить» аккаунты biomolecula (http://syndicated.livejournal.com/biomolecula/profile) (новости) и biomolobzor (http://syndicated.livejournal.com/biomolobzor/profile) (статьи).

персональная евгеника

[pstas.livejournal.com]

За персональной медициной вскоре последует персональная евгеника - если секвенирование станет более доступным, ничто не сможет помешать "генетической" селекции эмбрионов при экстрокорпоральном оплодотворении.
Большинство специалистов это прекрасно понимает, хотя и избегает говорить на такие темы - слишком уж неполиткорректно слово евгеника. Поэтому придумают другое слово, например information-based fertility clinic :-)

Re: персональная евгеника

[progenes.livejournal.com]

Ну для того, чтобы сделать "генетическую" селекцию эмбрионов, надо сначала из них ДНК выделить. На анализ. Да.

Re: персональная евгеника

[pstas.livejournal.com]

I'd use a process when a zygote splits into two embryos (identical twins). The first embryo is let grow for just enough time to provide sufficient amount of DNA material. Depending on the sequencing results of the first embryo, the second one can be transfered to uterus.

Sorry for English - I don't have a Russian keyboard in my office and I don't like transliteration.

Re: персональная евгеника

[terrink.livejournal.com]

Это уже делается, и даже вполне рутинно, для преимплантационной генодиагностики - PGD. ПЦР с одной клетки, все дела. В роли одной клетки - бластомер или полярные тела.

Re: персональная евгеника

[fandaal.livejournal.com]

скорее бы это произошло

[(Anonymous)]

>К сожалению техническая база не упоминается ни разу, поэтому оценить масштабы сервиса достаточно сложно

ДекодМи на чипе Иллюмины, читают 1 мегабазу снипов.

Также замечу что продукты 23 и Декод имеют генеалогическое применение: они делают массу У- и мито-снипов.

[(Anonymous)]

На всякий: если технические вопросы кому интересны, можно обсудить здесь:

http://www.rodstvo.ru/forum/index.php?showtopic=545

там дали линк на Ваш обзор. А здесь можно поговорить с народом который типировался на чипах, правда предупреждаю - речь только о генеалогии, так как медицинское применение такого объема снипов еще маловероятно:

http://dna-forums.org/index.php

ПодскажИте

[mfreidin.livejournal.com]

>>>Что касается технической стороны метода, который они предлагают, то имеется в виду так называемая 454-прочитка.

Это вот откуда информация про 23andMe? Чего-то найти не могу у них на сайте.

[fiona222.livejournal.com]

Руслана, тут новенькие есть, но они вроде на индивидуальных пользователей не работают (или не пишут об этом)
http://www.nugeninc.com/nugen/index.cfm

[farbolys.livejournal.com]

Я зробив собі сіквенс у 23andme.
Робив його коли ціна була ще 1000 доларів. Недавно сервіс був всього 99. Тепер знову підняли.
Якщо когось цікавить що то є на практиці - відповім.

[neurosurg.livejournal.com]

кст, а эпигенетические фингерпринты нынче никто не берётся ещё снимать?

[sabotagecat.livejournal.com]

23andme теперь берет 207 долларов($99+$9*12*), ага.

[brigitta-z.livejournal.com]

А можно вот про это 23andme Ваше мнение узнать? Они ведь не только на болезни тест делают, но и на родственные связи. Знакомый протестировался, ему выложили несколько сотен (!!!) совпавших кузенов и кузин, причем в 3-5 поколении. Знакомый смеется:))

[evfratov.livejournal.com]

Не понимаю.

Уже 1,5 занимаюсь всей сиквенсной биоинформатикой в нашей небольшой лаборатории и вижу какую-то пропасть. Как-же доведение цены шотгана до 7килобаксов? Как-же low coverage short read? Где секвенирование экзома и транскриптома? Оно укладывается и в менее 1000$.

[Михаил Чернигов (from livejournal.com)]

Большое спасибо про материал, но, мне кажется, что вы непроизвольно смешали всё в кучу. Полное секвенирование генома и компании вроде 23andme, которые специализируются на молекулярной генеалогии и анализе Y- и мито-ДНК, всё же несколько разные вещи.