Podcast #VociCuAutoritate COVID-19
Podcast #VociCuAutoritate COVID-19

#BiotechWeek2020. Cum a evoluat domeniul genomicii și care sunt aplicațiile în practica medicală?

mm
29 Sep 2020
155 Views

În următorii 5 ani se estimează că datele genomice de la peste 60 milioane de persoane vor fi generate în sistemele de sănătate. La sfârșitul secolului trecut începe revoluția științelelor „omice”, odată cu dezvoltarea tehnologiilor de secvențiere ADN. Genomica este prima dintre științele omice care a condus nu doar la redefinirea patologiilor umane, dar chiar și a stării de sănătate. Progresele în domeniul genomicii aduc deja schimbări în practica medicală – de la prevenție, până la diagnostic și tratament.

De la 1 genom secvențiat, la zeci de milioane de genomuri în doar 17 ani

Proiectul Genomului Uman (HGP – Human Genome Project), publicat în 2003, a fost un efort care a necesitat 13 ani și a costat peste 3 miliarde de dolari. Secvențierea prin metoda Sanger a fost înlocuită cu metode performante care permit scăderea timpului și costurilor necesare descifrării întregului genom uman. Astăzi, în țările dezvoltate ale lumii se desfășoară deja proiecte de secvențiere completă a genomului pentru milioane de oameni.

abonare

Ascultați al doilea episod – genomica și științele omice, al podcastului RaportuldeGardă.ro, o ediție specială, realizată în colaborare cu Centrul pentru Inovație în Medicină:

Pornind de la 1 genom secvențiat în 2003 s-a ajuns la peste 50.000 de genomuri secvențiate până în 2015 și peste 1,5 milioane până în 2018. Inițiative precum programul All of Us din Statele Unite și UK Biobank din Regatul Unit au avut ca ținte secvențierea genomurilor de la peste 25 milioane de oameni.

Din 2005, o serie de tehnici noi cunoscute sub numele de NGS (next generation sequencing) au transformat atât aplicațiile secvențierii ADN-ului, cât și scara la care aceasta se poate realiza. Astfel s-a putut trece de la secvențierea unor gene/exoni până secvențierea întregului exom (WES – whole exome sequencing), întregului genom( WGS – whole genome sequencing) și chiar la secvențierea transcriptomului.

În 2007, într-un singur an, a crescut de 70 de ori volumul de secvențiere ADN. În februarie 2018, a fost stabilit recordul mondial pentru cel mai rapid diagnostic prin secvențierea întregului genom, în doar 19 ore. Costul secvențierii genomului a scăzut sub 1.000$ în ultimii 15 ani și se așteaptă ca în următorii 5 ani să scadă de 10 ori.

Genetica este un domeniu care se referă la studiul genelor și a rolului lor în ereditate. Boli precum fibroza chistică sau fenilcetonuria sunt considerate afecțiuni genetice. Genomica este un termen mai recent care desemnează studiul tuturor genelor unei persoane și interacțiunile de la nivelul genomului. Boli complexe precum diabetul, bolile cardiovasculare și cancerul sunt determinate de interacțiunile dintre mai multe gene și mediu, decât de către gene individuale. Genomica oferă noi perspective pentru bolile complexe, multigenice.

Biotechweek2020 - medicina genomică

Medicina genomică este un domeniu emergent, care implică utilizarea informației genomice a unei persoane ca parte din asistența medicală de care are nevoie și care i se oferă în sistemul de sănătate (de exemplu, pentru diagnostic și pentru decizia terapeutică), în contextul evaluării rezultatelor terapeutice astfel obținute și a adaptării politicilor, pentru a asigura accesul tuturor celor care ar putea beneficia de această nouă abordare.  Medicina genomică este considerată baza pentru inițiativele de realizarea principiilor medicinei de precizie.

  • Bolile rare

80% dintre bolile rare sunt genetice. Cele mai frecvente dintre acestea sunt boli monogenice, în care o mutație într-o anumită genă modifică proteinele necesare proceselor fiziologice. În cele 27 de state membre UE, între 6 și 8% din populație suferă de o boală rară. 300 de milioane în întreaga lume, 30 de milioane în Europa. Bolile monogenice reprezintă o adevărată povară asupra populației tinere și sunt o cauză de morbiditate importantă. Se estimează că peste 71% dintre internările în spital în cazul pacienților pediatrici sunt determinate de boli genetice.

Bolile asociate cu cea mai mare povară globală (cancerul, bolile cardiovasculare) sunt boli complexe, multigenice, multifactoriale.

  • Cancerul

În oncologie, genomica determină deja schimbări majore de la redefinirea cancerelor până la schimbarea standardelor terapeutice.

Când au început proiectele de secvențiere pentru diferite tipuri de tumori se urmărea realizarea unei „biblioteci” a mutațiilor implicate în cancer și identificarea unor mecanisme care pot fi țintite terapeutic. Deși acest obiectiv a fost îndeplinit, cancerul nu reprezintă o singură boală, două tumori consideratena fi din aceeași categorie conform clasificărilor clasice pot fi complet diferite la nivel molecular, și chiar și celulele din aceeași tumoră pot fi diferite. Descifrarea genomului uman a reprezentat doar prima etapă. Astăzi, peste 200 de afecțiuni diferite sunt cunoscute sub denumirea de cancer. 

Testările genomice tumorale au evoluat în timp, de la câțiva biomarkeri, până la paneluri extinse de gene, care permit analiza tuturor mutațiilor asupra cărora se poate acționa prin terapii țintite. De asemenea, genomica oferi informații valoroase legate de modul în care boala progresează și se poate anticipa răspunsul la un anumit tratament.

Tratamentele oncologice clasice, precum chimioterapia presupunea administrarea de agenți citotoxici care nu discriminau între o celulă sănătoasă și una patologică. Noile medicamente care apar pe piață sunt țintite pe alterări moleculare – la nivel de ADN, ARN, la nivel de celule imune, etc. În era medicinei de precizie terapiile oncologice să fie abordate din perspective noi, folosind anomaliile moleculare și nu organul în apare tumora pentru alegerea terapiei.

Cancerul pulmonar reprezintă un exemplu important asupra modului în care a evoluat medicina genomică. Până la 45% dintre pacienții cu carcinom pulmonar non-microcelular prezintă mutații genetice pentru care există tratamente specifice deja aprobate sau în studiu. În ultimii ani încep să fie definite mai multe subgrupuri de pacienți cu cancer pulmonar non-microcelular (NSCLC – non-small cell lung cancer), pe baza anomaliilor moleculare. Există deja terapii aprobate de autorități, care țintesc anomalii genetice de la nivelul genelor EGFR, ALK, ROS1, BRAF, NTRK, MET și RET.

  • Bolile cardiovasculare

Bolile cardiovasculare reprezintă principala cauză de deces la nivel global. De-a lungul timpului eforturile au fost concentrate asupra controlului factorilor de risc tradiționali (obezitatea, fumatul, sedentarismul, etc.). Cu toate acestea, încep să se acumuleze dovezi care demonstrează contribuția factorilor genetici.

De exemplu, 1 din 17 persoane cu boală cardiovasculară aterosclerotică sufera de fapt de o boală genetică – hipercolesterolemia familială. Această afecțiune ereditară determină 20% dintre cazurile de infarct miocardic la persoane de sub 45 ani .

Hipercolesterolemia familială este una dintre cele mai frecvente boli monogenice, în forma heterozigotă. 1 persoană dintr-un milion are forma homozigotă a bolii, ceea ce înseamnă că fără tratament intensiv de scădere a colesterolului, inițiat precoce, nu supraviețuiește mai mult de 30 de ani. 9 din 10 cazuri nu sunt, însă, diagnosticate, la nivel global . Noile tipuri de tratamente, din categoria anticorpilor monoclonali sau terapii bazate pe acizi nucleici permit reducerea valorilor colesterolului aproape de normal și aduc perspective pentru șansa la o viață normală.

Mai mult decât atât, noi dovezi sugerează că până la 40% dintre cazurile de HF sunt poligenice, fiind determinate de anomaliile care apar la nivelul mai multor gene și au un efect cumulativ. Scorurile de risc poligenice care ar permite o stratificarea mai bună a riscului de boli cardiovasculare sunt un subiect important de cercetare în ultimii ani.

Peste 100 de miliarde de dolari sunt cheltuiți anual în SUA pe medicamente care nu sunt eficiente sau produc efecte adverse importante. O reducere de doar 10% a numărului de pacienți care nu răspund la tratamentele pentru boli cardiovasculare și diabet ar determina economii de 200 miliarde de dolari anual.

Biotech Week 2020 Medicina genomică

  • Diagnostic prenatal și preimplantațional

Un impact major al medicinei genomice în practica medicală ține și de medicina reproductivă. Testele genetice non-invazive pentru screeningul anomaliilor fetale s-au extins. Deși ideea de a testa ADN-ul circulant fetal nu este nouă, acuratețea metodelor a crescut în ultimul timp, astfel încât se pot analiza mai multe anomalii genetice pe lângă cele cromozomiale.. De asemenea, noi metode de screening și stratificare a riscului sarcinilor au fost introduse. Tehnologiile de reproducere asistată se bazează pe tot mai multe date privind statusul embrionilor înainte de implantare.

  • Provocări

Aplicațiile genomicii în prevenție și promovarea sănătății sunt într-o continuă transformare și au un impact și asupra strategiilor de sănătate publică. Intervențiile potrivite asupra unor populații țintă pot reduce povara bolilor cronice.

În prezent, numărul mutațiilor care sunt evaluate în ghidarea tratamentului diferitelor patologii poate fi determinat prin platforme care determină de obicei un număr mic de gene. Astfel de paneluri se adresează anumitor variante care au relevanță clinică și multe sisteme de testare nu pot fi validate din nou pe măsură ce o nouă genă este introdusă. Platformele de secvențiere de tipul WGS ( whole genome squencing), WES (whole exome sequencing) sunt deja folosite mai ales în proiecte de ample de cercetare, însă se așteaptă ca acestea să intre în practică în viitor. În acest context, complexitatea informației pe care clinicienii o vor interpreta va crește semnificativ, la fel si tipul platformelor de analiză genomică

În cadrul unui sondaj realizat în 2019 în SUA, 92% dintre medicii intervievați fie nu au auzit de GWAS (genome wide association studies) fie aveau cunoștințe minime legate de subiect. 61% nu știau cum să integreze informația genomică în practică.

Analiza genomică implică tehnologii care necesită sisteme medicale performante, capabile să introducă cele mai înalte standarde în beneficiul cetățenilor. Transformările trebuie să vizeze numeroase domenii: prelucrarea și integrarea datelor, educația resursei umane, implicarea guvernului, adresarea barierelor etice și legislative, informarea publicului larg. Pentru introducerea strategiilor pentru medicina genomică la nivel de instituții există deja modele de succes. În ceea ce privește schimbarea sistemelor de sănătate exemplele nu sunt numeroase, însă progresul din ultimii ani este important.

Un exemplu de succes în ceea ce privește integrarea medicinei genomice în practică o reprezintă Regatul Unit. Genomics England a fost înființat în 2013, cu scopul secvențierii a 100.000 de genomuri de la 70.000 de pacienți cu peste 100 de boli rare și 7 tipuri frecvente de cancere și de la membri familiilor acestora. Datele obținute sunt conectate în registre, prin parteneriat cu NHS Digital și sunt disponibile atât industriei cât și mediului științific. Proiectul s-a încheiat în decembrie 2018. Până în prezent, pentru 1 din 4 pacienți cu boli rare s-au identificat anomalii genomice acționabile și pentru aproximativ 50% dintre cazurile de cancer există o terapie disponibilă sau un studiu clinic.

Citește și: