211service.com
Når selv genomsekvensering ikke giver en diagnose
Sam D'Orazio
Fire-årige Beckett Edwards har haft arbejdet, når det kommer til genetisk testning. Og hans familie har stadig ikke et svar.
Kort efter han blev født, bemærkede hans forældre, Eric og Tricia, at hans muskler var floppy. I en alder af to og et halvt var Beckett begyndt at miste sit ordforråd på 40 til 50 ord. Nu er han i stand til kun at sige en håndfuld ord og for det meste pludrer.
Som alle forældre, hvis barn ikke har det godt, ønsker Eric og Tricia, der bor i Los Angeles, en diagnose. Læger formoder, at Beckett har en genetisk lidelse, og svaret ligger i hans DNA. Genetiske test hjælper ofte læger med at stille diagnoser og i nogle tilfælde styre patienter til behandlinger (se Langsom fremgang til bedre medicin). Det håb har taget Edwards-familien på en diagnostisk odyssé gennem en række mere og mere detaljerede tests - i sidste ende sekventere Becketts komplette genom. Efterhånden som omkostningerne ved gensekventering falder, er mere omfattende test blevet en realistisk mulighed for patienter.
Becketts læger foreslog først standard genetiske tests, herunder en for en arvelig lidelse kaldet Prader-Willi, en sjælden sygdom, der så ud til at matche nogle af hans symptomer. Men disse prøver kom tilbage negativt.
Med en håndfuld sygdomme udelukket, gik familien videre til næste fase: heleksom-sekventering. Det involverer sekventering af alle en persons kendte gener - ex'en i exome står for udtrykt, hvilket kun betyder det DNA, hvis opgave er at lede produktionen af proteiner. Eksomet repræsenterer kun 1,5 procent af de seks milliarder DNA-bogstaver i en persons genom, men mutationer i gener vil højst sandsynligt forårsage sygdom. Jill Mokry, en genetisk rådgiver ved Baylor College of Medicine i Houston, kalder exomet for genetikkens lavthængende frugt.
Alle tre Edwards-familiemedlemmer modtog en hel-eksom-sekventeringstest. Da Becketts forældre er raske, kan enhver usædvanlig DNA-mutation, de har, udelukkes som en årsag til hans sygdom. Exome-sekventering blev først introduceret i specialiserede klinikker for omkring syv år siden. Undersøgelser har vist, at det kan stille en diagnose omkring 25 til 30 procent af tiden. For eksempel, en undersøgelse offentliggjort i Natur i marts fandt, at hel-eksom-sekventering med succes førte til en diagnose hos 29 procent af 150 pædiatriske neurologiske patienter sammenlignet med 7 procent for standard genetiske tests. En anden studie fra februar viste, at en hel-eksom-test identificerede en genetisk årsag hos 26,5 procent af 200 voksne med arvelige hjerteproblemer, sammenlignet med 18 procent for konventionelle genetiske test.
Eric og Tricia troede, at exomet helt sikkert ville holde den genetiske mutation ansvarlig for Becketts symptomer. Men da det heller ikke afslørede nogen åbenlys gerningsmand, anbefalede en læge ved University of California, Los Angeles, familien at søge Udiagnosticeret sygdomsnetværk , en undersøgelse lanceret af National Institutes of Health for at hjælpe patienter med tidligere uidentificerede medicinske tilstande.
Beckett blev accepteret kort efter undersøgelsen åbnede i efteråret 2015, og sidste år fik han en hel-genom-sekventeringstest. Helgenomsekventering giver en udlæsning af al DNA'et på en persons kromosomer og har potentialet til at identificere næsten alle former for genetisk variation. Eric Edwards siger, at med denne test troede han bestemt, at de ville få en diagnose.
Becketts genom blev sekventeret af HudsonAlpha Institute of Biotechnology i Alabama, hvor en undersøgelse er i gang for at sammenligne exom- og genom-sekventering. Instituttets pris for at sekventere et helt genom er omkring $6.500, mens sekventering af et exome kan løbe på $5.000 til $5.500, siger Liz Worthey, en genetiker ved HudsonAlpha. Da omkostningerne er blevet så ens for begge tests, anbefaler Worthey, at patienter, der ikke har fået en diagnose, springer exomet over og går direkte til genomet.
Instituttet så på det fulde genom fra 70 svære at knække sager, som tidligere havde modtaget exome-sekventering uden at få svar. I 17 tilfælde, eller omkring 24 procent, viste det komplette genom en genetisk mutation, der enten var den definitive eller sandsynlige årsag til patientens symptomer. Hos 47 andre, eller omkring 67 procent, indeholdt patienters genomer en usædvanlig DNA-variant, som ikke kunne forbindes direkte med deres sygdom.
Ofte finder vi varianten i genomet, men det gen eller den region er bare ikke forbundet med sygdom, så vidt vi ved, så vi vil ikke være i stand til at sige noget med sikkerhed, siger Worthey.
Analysen, der blev præsenteret i sidste måned på det årlige kliniske genetikmøde i Phoenix, viste, at hel-genom-sekventering nogle gange kan give en diagnose, når tidligere hel-eksom-sekventering ikke kunne. Men det afslører også, at genomet stadig ikke er godt forstået, og at forskerne endnu ikke kender alle de ændringer i genomet, der kan forårsage sygdom.
Isaac Kohane, fra Harvard Medical Schools afdeling for biomedicinsk informatik, siger, at folk, der analyserer et genom, måske simpelthen går glip af en årsag, der ligger åbenlyst - en såkaldt falsk negativ.
Vores evne til at skelne, hvad der faktisk kan forårsage sygdom, er stadig ret rå, siger Kohane. Så vi har en ukendt falsk-negativ rate.
Et andet problem er, at ikke alle fortolkninger af genomet er ens: forskellige forskerhold kunne analysere den samme patients sekventeringsresultater forskelligt. Selve sekventeringen er automatiseret med en maskine, og forskere bruger speciel software og onlineværktøjer til at gennemsøge de store mængder data, der produceres (se Internet of DNA). Ikke alle videnskabsmænd er dog lige dygtige til at analysere genomfiler, siger Kohane.
Ligesom at få en biopsi på en klump i dit bryst fortjener en anden mening for en kræftdiagnose, så gør genlæsning af et genom, siger Kohane.
Edwards-familien har stadig et par chancer for en diagnose. Matthew Herzog, en undersøgelseskoordinator for Udiagnosed Diseases Network ved UCLA, siger, at forskere udforsker andre måder at knække uløste tilfælde på, såsom RNA-sekventering, som analyserer ændringer i, hvordan DNA transskriberes. Det er også muligt at replikere mistænkte DNA-ændringer i mus og zebrafisk for at se, om de forårsager symptomer, der ligner dem, man ser hos en menneskelig patient.
Herzog og hans kolleger mener, at de har identificeret en patient i New Zealand, som har de samme symptomer som Beckett. Hvis de kan få patientens genom sekventeret, kan det afsløre en DNA-mutation, som begge børn deler.
Men Eric Edwards indrømmer, at han og hans kone er på det punkt, hvor vi er forberedte på, at vi måske aldrig ved det.