Science fiction live
Genomika zmieni nasze życie. I nie ma już od tego ucieczki.
Mamy kolejny przełom w genomice. Na podstawie jednej nici DNA można już za niecałe 50 tysięcy dolarów zsekwencjonować cały ludzki genom. Szybko, tanio, pewnie.
To czego dokonał Craig Venter w roku 2001 za, bagatela, miliard dolarów przy udziale 200 osób i wielu pracujących pełna parą przez długie lata maszyn można teraz dokonać za 50 tysięcy dolarów, na jednym przyrządzie i z udziałem jednej osoby. Trzyosobowa ekipa Stephena Quake’a z Uniwersytetu Stanforda doniosła właśnie o takim osiągnięciu na łamach „Nature Biotechnology„.
Każdemu śmiertelnikowi 50 tysięcy dolarów wydaje się sumą i tak ogromną. Tyle jednak rocznie zarabia niższej rangi amerykański urzędnik. To też ilość pieniędzy w zasięgu niewielkiego grantu, do wywalczenia przez zupełnie małe laboratorium naukowe. Oczywiście nikt nie dostanie takiego grantu, jeśli zaproponuje zsekwecjonowanie kolejnego genomu ludzkiego. Ale jeśli przedstawi sensowny projekt ograniczający koszta np. do 30 czy 25 tysięcy dolarów, to czemu nie?
Jednym słowem osiągnięcie ekipy Quake’a oznacza, ze zaczął się wyścig o zmniejszenie kosztów sekwencjonowania genomów na poziomie małych laboratoriów. Sekwencjonowanie całego genomu na życzenie znajduje się rzeczywiście w zasięgu ręki. To zaś oznacza, że już w najbliższej przyszłości będziemy mogli dowiadywać się nie tylko czy mamy zmutowane wybrane formy kilkunastu czy kilkudziesięciu genów, co proponuje dziś firma 23andMe żony twórcy Googla Anne Wojcicki, ale będziemy w stanie zafundować sobie poznanie wszystkich naszych genów (a także sekwencji pozagenowych).
Co z tego wynika? Kilka ważnych zmian w naszym codziennym życiu. Po pierwsze będziemy mogli z dużym prawdopodobieństwem typować, jakie grożą nam choroby. Nie wystarczy jednak wydać 50 tys. dolarów, aby zobaczy swą przyszłość (zdrowotną) jak na dłoni. Trzeba będzie jeszcze zapłacić za odpowiednią analizę naszego genomu.
Wydaje mi się rzeczą pewną, że powstaną wyspecjalizowane ośrodki (najpewniej w internecie) analizujące genomy. Ktoś, kto wyda sporą sumę pieniędzy (nie martwmy się, cena będzie spadać szybko) na sekwencjonowanie własnego DNA, będzie musiał jeszcze zapłacić również specjaliście genomikowi, który dokona analizy i powie nam kiedy i jakich chorób, czy mniejszych przypadłości genetycznych możemy się spodziewać. Żaden z lekarzy nie jest dziś w stanie takiej analizy przeprowadzić samodzielnie. Science fiction szybko przejdzie do realu: przed pójściem do lekarza będziemy konsultować się z genomikiem.
Chyba większość komentatorów takich perspektyw medycznych przestrzega i straszy skutkami rozszalałej rewolucji genomicznej. Sądzę, że to reakcje pośpieszne i nieprzemyślane. Genomika znajdzie swoje miejsce w medycynie tak samo jak znalazły je wszystkie dotychczasowe osiągnięcia naukowe: sterylność zabiegów medycznych (to dopiero było utrudnienie dla lekarzy), szczepionki, antybiotyki… Czy pojawienie się antybiotyków wyszło komuś na złe? Dopiero nadmiar ich stosowania staje się groźny. Ale to też problem do opanowania.
Tak samo będzie z genomiką. Zamiast strzelać na oślep lekami, będziemy mogli wybrać specyfik i jego dawkowanie najbardziej skuteczne, bo pasujące do naszych genów. Najważniejsze, że będziemy mogli przewidywać pojawianie się pewnych dolegliwości. Wiadomo, że prewencja, czyli działanie zawczasu, zanim wystąpią groźne objawy, jest najlepszym sposobem leczenia (np. raka czy cukrzycy).
Oczywiście efektem ubocznym będzie jak zwykle partanina i związane z tym procesy sądowe. Jeśli samo sekwencjonowanie, albo analiza genetyczna będą wykonane źle lub genomik pomyli się w interpretacji, to oczywiście odpowie za to przed sądem. Tak samo jak dzisiaj chirurg, który spartaczy operację. Genomika będzie więc nie tylko żyłą złota dla genomików, ale i dla prawników. Czym bardziej skomplikowana technologia, tym większe prawdopodobieństwo dużych wpadek.
To perspektywa przerażająca, ale tylko na pierwszy rzut oka. Po prostu dziś nie jesteśmy przyzwyczajeni do takiego ryzyka i takich procedur. Wystarczy jednak, by genomika zaczęła rzeczywiście nas leczyć, a oswoimy się z nią bardzo szybko. Strach przed nowym ma zawsze wielkie oczy.
Genomika zmieni nasze życie. I nie ma już od tego ucieczki. Konserwatyści nie mają żadnej przyszłości w takim świecie. I całe szczęście, bo konserwatyzm oparty jest na instynkcie zachowawczym, hamującym postęp i w gruncie rzeczy zawsze żerującym na ludzkim strachu. Nie tylko w dziedzinie medycyny.
Jacek Kubiak
Fot. estherase, Flickr (CC SA)
Komentarze
Jacek,
z calym szacunkiem, ale tak jak wyrazasz watpliwosci na temat przyszlosci konserwatystow, tak mozna rowniez ochlodzic Twoj entuzjazm co to nieuchronnego pochodu genomiki, lacznie ze stwierdzeniem, ze nie ma od niej ucieczki.
Zapominasz, ze to, co nazywasz postepem rodzi z reguly kolejne powazne problemy, ktorych jeszcze nie wielu jest w stanie przewidziec dzis. Problem ludzkosci polega na tym, ze zyjemy w pulapce postepu. Na problemy wynikajace z osiagnietego dotychczas postepu odpowiedzia jest dalszy postep, w nadziei, ze to on rozwiaze instniejace problemy. I tak w kolko, od zarania historii. Kilka wielkich cywilizacji upadalo z powodu… postepu, a raczej z powodu jego skutkow, wtedy trudnych do przewidzenia.
Dzis wiemy wiecej, co oczywiscie jest wynikiem postepu, ale tez nie nazywaj prosze ostroznosci w projekcjach nt. przyszlosci zerowaniem na ludzkim strachu, bo ta ostroznosc wynika z dzisiejszej zdolnosci analizowania kierunkow postepu oraz szacowania jego skutkow, a tazke ze znajomosci historii ludzkiego postepu.
Historii baaaaardzo pouczajacej.
Pozdrawiam.
Hej, hej, ja przecie to mniej wiecej mowie (dlatego pisze np. o antybiotykach). Ale co innego byc ostroznym w projekcjach, a co innego hamowac postep, albo go sie bac i nim brzydzic.
Bardzo ciekawy wpis. Znalazlem strone przesiebiorstwa ktore wyprodukowalo instrument. Metoda jest zadziwiajaco prosta. Prawdziwie genialne rozwiazanie. Cena akcji tego przedsiebiorstwa (HLCS) stoi w miejscu, ciekawe…
http://www.helicosbio.com/Technology/TrueSingleMoleculeSequencing/tabid/64/Default.aspx
jk,
nikt nie HAMUJE postepu (cokolwiek to slowo oznacza). Dobrze jest jednak (i powinno sie) rozpatrywac kazda z potencjalnych „rewolucji” naukowo-technicznych pod roznymi katami i rowniez szukac ciemnych smug na srebrzystych oblokach przyszlosci (to akurat w odwrotnosci do silver lining , co to ma go kazda dark cloud). Tak sie sklada, ze wiele z potencjalnych dobrodziejstw dla ludzkosci zostalo sprzeniewierzonych i wykorzystanych przeciw niej. My mowimy tutaj o technologii, na ktora slinia sie nie tylko kompanie bio-tech, ale i ubezpieczenia, a te, swoja moralnoscia korporacyjna i sila wplywow nie ustepuja przykladowym <bad boy‚om wspolczesnego swiata, takim jak Monsanto.
Tak sklada, ze pracowalem cztery lata w genomice, dokladnie przy badaniach optymalizacji terapii przeciw jednemu z rakow, optymalizacji pod katem indywidualnych predyspozycji genetycznych pacjenta, oczywiscie nie na skale calego calego genomu, ale w odniesieniu do kilku genow – kandydatow na cele modulowania terapii. Zdaje sobie doskonale sprawe z potencjalu tkwiacego w podejsciu genomicznym do farmakoterapii (czyli w farmakogenetyce), ale tez nie jestem naiwny i rozumiem, w jakim swiecie zyjemy.
Stad moj uprzedni tekst.
Pozdrawiam.
@ Jacobsky :
Alez ja nigdzie nei twierdze, ze dobre rzeczy nie miewaja zlych stron. Maja, i to wiele. Ale nie mozna z nich rezygnowac z powodu obaw. mowisz, ze niekt nie hamuje. Hmmmm. moze nie bezposrednio genomike, ale posrednio, w takich krajach jak Polska, gdzie bez przerwy czyms sie straszy, to sie jednak hamuje. To przyklad odlegly od tematyki naukowej, ale dotyczacy postepu. Zobacz co opowiada najwyzszy hierarcha polskiego kosciola nt. kaplanstwa kobiet. Nie wazne zreszta co opowiada, ale sam wiesz jakie to ma skutki. To tylko jeden z drastyczniejszych przykladow polskich. Bo chodzi mi glownie o te miejsca na ziemii, ktorego mieszkancami mozna latwiej manipulowac. Inny przyklad to poprzedni prezydent RPA i HIV. Rzeczy niewyobrazalne.
@jacekp:
dzieki za link. Parametry sa tutaj:
http://www.helicosbio.com/Technology/TrueSingleMoleculeSequencing/tSMStradePerformance/tabid/151/Default.aspx
IMHO rewolucja to to jeszcze nie jest, (co najwyzej cenowa). Maszyny 454/Roche od lat robia DNA sequencing by synthesis (2004?), za nimi podazyly takze Solid/ABI oraz Illumina/Solexa:
http://seqanswers.com/forums/showthread.php?t=21
@jk
Prawdopodobnie zaden spec od genomiki nie bedzie nad indywidualnym genomem Kowalskiego siedzial i wyszukiwal w nim sklonnosci do chorob. Tak jak anotacji genomow nie przeprowadza sie manualnie, tak samo skladanie genomu Kowalskiego bedzie w pelni automatyczne. Podobnie z uslugami typu 23andMe na steroidach, czyli znajdowaniem powiazan pomiedzy mutacja/polimorfizmem a sklonnoscia do zachorowania na okreslona chorobe uzywajac w miare kompletnej sekwencji calego genomu. Przepusci sie sekwencje przez software pipeline i otrzyma wynik. Genomik/bioinformatyk bylby raczej od kontroli jakosci.
Problemem jest raczej znalezienie owych powiazan de novo aby sekwencjonowanie Kowalskiego mialo sens. To zdecydowanie wyzsza szkola pilotazu.
Jeden z projektow to sekwencjonowanie prospektywne:
kolekcjonujesz setki i tysiace genomow ludzkich, nastepnie badasz w zaleznosci od interesujacego cie schorzenia kto np zapadl na nowotwor i jaki w ciagu 5 lat.
jk,
wszystko zgoda. Z tym, ze nauka gna do przodu nie w Polsce, gdzie grzmia prymasi i biskupi, ale np. w USA, gdzie nawet bushowskie zakazy finansowania pewnych badan mozna bylo obejsc finansowaniem ze srodkow prywatnych.
Problem polega na tym, ze rowniez w USA dzialaja potezne firmy ubezpieczeniowe, ktore juz nie raz staraly sie dobrac do byle jakiego strzepka informacji prywatnej o ubezpieczonym. Zarzadzajacy tym biznesem maja tyle samo wyobrazni co naukowcy ciagnacy nauke do przodu.
Tyle samo, tylko inaczej…
Pozdrawiam.
Zgoda. Dzialania Busha to bylo jednak wlasnie ultrakonserwatywne hamowanie. W koncu USA sa demokracja, wiec nie mogl zakazac zupelnie pewnych badan.
mtwapa,
Zauwaz ze helicos sekwencjonuje pojedyncza czasteczke DNA. Zejscie na poziom pojedynczej czasteczki oznacza ogromne zmniejszenie kosztow i skrocenie czasu.
Pozdrawiam
Genom człowieka to może być za mało 🙂
http://pubs.acs.org/cen/news/87/i33/8733notw3.html
W skrócie – bakterie żyjące w przewodzie pokarmowym przeszkadzają w metabolizmie paracetamolu. Więc nie wystarczy obrać lek do genomu, trzeba również brać pod uwagę różne „drobiazgi”.
@ pikolinian :
W tej sprawie genomicy od Prokaryota tez beda mieli cos do powiedznia. 🙂
Dorzucilbym tez srodowisko jako sprawce tak od 1% do 100% nieszczesc w zaleznosci od dziedziny medycyny. Do tego interakcje geny-srodowisko, ktorych liczba przekracza pewnie liczbe atomow we Wszechswiecie.
Wezmy tylko trzy glowne, z grubsza, przyczyny zgonow i wydatkow zdrowotnych: ‚kardiologie’, ‚onkologie’ i ‚psychiatrie’. Co mozna powiedziec o ryzyku naczyniowym wspolczesnego 10-latka skoro za 20 lat jego dieta moze zawierac 90% nowych, nie istniejacych jeszcze produktow, poprawiaczy, ulepszaczy, dodatkow i barwnikow, otylosc moze byc usankcjonowana naukowo norma, a ruch hobby garstki fanatykow, ludzkosc bedzie przechodzic infekcje silnie kardiotoksycznym wirusem chomiczej grypy, legalnie bedzie mozna zazywac 5 nowych psychostymulantow, itd. Badania genetycznego ryzyka zachorowania musialyby byc stale aktualizowane, a to i tak nic nie pomoze na wariacje srodowiska.
Druga glowna przyczyna zgonow – choroby nowotworowe – moze byc lepszym celem dla sekwencjonowania, chyba…
Trzeci problem cywilizacyjny – choroby psychiczne – to chyba cel poza zasiegiem. Tu lepiej przyjrzec sie wnikliwie zachowaniu rodzicow i dziadkow na imieninach. Informacje pozyskane ta droga sa wciaz darmowe, a calkiem uzyteczne.
Wydawaloby sie, ze nawet bez sekwencjonowania calego genomu, warto byloby poznac przynajmniej mutacje enzymow metabolizujacych leki, zwlaszcza te najpopularniejsze i refundowane przez publicznego platnika. W koncu koszt nieduzy, a znaczenie kapitalne przy przewleklej terapii nadcisnienia, astmy, padaczki, depresji, itp. Czemu wiec w zadnej z dziedzin medycyny nie stosuje sie rutynowo profilowania metabolicznego pod katem farmakokinetyki lekow? Jedna z odpowiedzi jest bardzo prosta i bardzo ludzka – bo zmiennosc stezen wynikajaca ze stosowania sie, lub nie, do zalecen zazywania leku jest 5 razy wieksza niz ta wynikajaca z defektywnych kopii enzymow. Ot, dzis leku nie zazylem, bo nie zabralem na dzialke, pozyczylem tabletki bardziej choremu sasiadowi, wlasnie od wczoraj czuje sie lepiej i co sie bede trul/a – samo zycie….
Entuzjazmu JK wiec nie podzielam, a nie jestem konserwatysta.
Wiekszosc chorob jest spowodowana przez mutacje, choc czesto sa to kombinacje wielu zmutowanych genow. Jeden z problemow w dotychczasowych badaniach nad zmiennoscia genetyczna jest to ze warianty genow ktore wystepuja z duza czestoscia w populacji ludzkiej wydaja sie miec stosunkowo ograniczone znaczenie dla chorob. To oznacza ze kombinacje stosunkowo rzadkich wariantow genow moga miec decydujace znaczenie dla rozwoju chorob. Tak wiec, w przyszlosci nalezy wiekszy nacisk polozyc na otrzymanie sekwencji calych genomow od pacjentow, aby mozna bylo wykryc te stosunkowo rzadkie warianty genow zwiazane z chorobami. Mozliwosc otrzymywania sekwencji calego genomu czlowieka w jednym doswiadczeniu , jest wiec technologicznym przelomem.
http://www.nytimes.com/2009/04/16/health/research/16gene.html
Akurat czytam ksiazke Kena Folleta ‚Swiat bez konca’, w ktorej mnisi wybieraja kuracje dla poranionego w walce rycerza Thomasa. Przypomina to debate na temat ile informacji trzeba wziac z jego genomu, a ile z genomu bakterii, ktore zasiedlily rane. Jedno jest pewne, od XIV wieku poczynilismy sporo krokow naprzod. 🙂
…sluchajac Don Giovanniego (to tez postep). 🙂
@jacekp i mtwapa
Ja się na metodach sekwencjonowania genomu nie znam – osobiście zajmuję się proteomiką, więc to trochę inna para kaloszy. Ale po zajrzeniu pod podane przez Was linki odnoszę wrażenie, że jedyna różnica między tymi metodami to to, że tSMS nie amplifikuje DNA. Rozumiem, że to skraca czas analizy – chociaż jak rozumiem, nie jest to aż tak dramatyczne skrócenie. Poprawcie jeśli się mylę, ale PCR można zakończyć w ciągu godziny lub dwóch? Jeśli reszta analizy zajmuje tyle samo czasu, to nie jest to aż taki zysk.
To, co mi się bardzo w oczy rzuciło, to fakt, że detekcja w tSMS jest na poziomie pojedynczych molekuł (z definicji metody) – a to, wbrew pozorom, nawet przy molekułach znakowanych fluorescencyjnie, nie jest rzeczą błahą. Zwłaszcza że te metody detekcji są niezwykle czułe na szumy tła, co stawia nas przed kolejnym ciekawym pytaniem – po 100 czy 200 powtórzeniach operacji z przyłączaniem kolejnej zasady, ile z tych pojedynczych nukleotydów, które nie zostało zużyte siedzi na powierzchni czipu na skutek jakichś niespecyficznych oddziaływań?
Ponadto kamera, czy też aparat stosowany do rejestracji obrazu musi być nielichy, bo sygnał musi być ilościowy, żeby to wszystko miało sens (bo wszystkie nukleotydy tego samego rodzaju będę dawać sygnał, nie tylko ten nowoprzyłączony). A to też nie jest trywialne.
Innymi słowy, bardzo bardzo chciałbym położyć moje łapska na tym instrumencie, choćby tylko na chwilkę…
@Rafal:
wybacz opoznienie 😉
Polecam wideo objasniajace zasade dzialania maszyny Helicos’u:
http://www.helicosbio.com/Technology/TrueSingleMoleculeSequencing/tabid/64/Default.aspx
„jedyna różnica między tymi metodami to to, że tSMS nie amplifikuje DNA.”
Nie jedyna. Jest tez zapewne roznica w upakowaniu na chipie. Jedna czasteczka zajmuje mniej miejsca niz najmniejszy nawet koralik 454 (bead z doczepionymi wieloma kopiami tego samego fragmentu DNA).
„””
Rozumiem, że to skraca czas analizy – chociaż jak rozumiem, nie jest to aż tak dramatyczne skrócenie.
„””
W konwencjonalnym sekwencjonowaniu waskim gardlem byla ograniczona liczba drogich maszyn sekwencyjnych z np. 8h pojedynczym sequencing run. Nawet gdyby przy pomocy magicznej rozdzki wykonal sequencing PCR w ulamku sekundy to i tak przepustowosc by nie wzrosla.
Diabel kryje sie w szczegolach.
W Helicos’ie sa IMHO dodatkowe kroki w samym procesie sekwencjonowania (skaczaca z jednego fragmentu chipa na kolejny kamera CCD, usuwanie wbudowanego uprzednio fluoroforu). Tego nie ma w 454:
http://www.454.com/products-solutions/how-it-works/sequencing-chemistry.asp
jednak najdluzsze kilkusetnukleotydowe odczyty na 454 Titanium i tak trwaja 10h.
„””
Innymi słowy, bardzo bardzo chciałbym położyć moje łapska na tym instrumencie, choćby tylko na chwilkę?
„””
😉