Informatie

Is het veilig om iemands genoom te publiceren?


Ik heb onlangs het proces doorlopen om mijn genoom door 23andme te laten analyseren en heb mijn onbewerkte gegevens ontvangen.

Het is erg interessant voor mij en ik wil het met de wereld delen.

Is het veilig om het onbewerkte genoom op een openbare site te publiceren, of zijn er redenen waarom ik deze informatie privé moet houden?

Wat zou iemand kunnen doen met het ruwe genoom van een andere persoon? Bestaat er buiten de privacyzorgen om kwaadwillende zorgen van iemand met deze informatie?


Het is net zo veilig als het publiceren van uw vingerafdrukken. Op dit moment is er weinig dat iemand met uw genetische informatie kan doen, maar in de toekomst zal dit veranderen.

Een van de gevreesde gevolgen betreft wat bedrijven met die informatie kunnen doen. Kan het tegen je gebruikt worden? In sommige gevallen kan dat.

Als u bijvoorbeeld aanleg heeft voor een genetische ziekte, kan een verzekeringsmaatschappij een manier vinden om u te weigeren. Voor zover ik weet is dit op dit moment illegaal, maar je weet maar nooit.


Het debat over genoombewerking is niet nieuw, maar heeft weer aandacht gekregen na de ontdekking dat CRISPR het potentieel heeft om dergelijke bewerking nauwkeuriger en zelfs "gemakkelijker" te maken in vergelijking met oudere technologieën.

Bio-ethici en onderzoekers zijn over het algemeen van mening dat het bewerken van het menselijk genoom voor reproductieve doeleinden op dit moment niet moet worden geprobeerd, maar dat studies die gentherapie veilig en effectief zouden maken, moeten worden voortgezet.1,2 De meeste belanghebbenden zijn het erover eens dat het belangrijk is om voortdurend openbaar overleg en debat om het publiek in staat te stellen te beslissen of kiembaanbewerking al dan niet is toegestaan. In 2014 waren er ongeveer 40 landen die onderzoek naar kiembaanbewerking ontmoedigden of verboden, waaronder 15 landen in West-Europa, vanwege ethische en veiligheidsproblemen.3 Er is ook een internationale inspanning onder leiding van de VS, het VK en China om de regulering van de toepassing van technologieën voor genoombewerking. Deze inspanning werd officieel gelanceerd in december 2015 met de International Summit on Human Gene Editing in Washington, DC. Voor meer informatie over deze top, zie Wat gebeurt er nu?

NHGRI gebruikt de term "genome editing" om technieken te beschrijven die worden gebruikt om DNA in het genoom te modificeren. Andere groepen gebruiken ook de term 'genediting'. Over het algemeen worden deze termen door elkaar gebruikt.

Het debat over genoombewerking is niet nieuw, maar heeft weer aandacht gekregen na de ontdekking dat CRISPR het potentieel heeft om dergelijke bewerkingen nauwkeuriger en zelfs "gemakkelijker" te maken in vergelijking met oudere technologieën.

Bio-ethici en onderzoekers zijn over het algemeen van mening dat het bewerken van het menselijk genoom voor reproductieve doeleinden op dit moment niet moet worden geprobeerd, maar dat studies die gentherapie veilig en effectief zouden maken, moeten worden voortgezet.1,2 De meeste belanghebbenden zijn het erover eens dat het belangrijk is om voortdurend openbaar overleg en debat om het publiek in staat te stellen te beslissen of kiembaanbewerking al dan niet is toegestaan. In 2014 waren er ongeveer 40 landen die onderzoek naar kiembaanbewerking ontmoedigden of verboden, waaronder 15 landen in West-Europa, vanwege ethische en veiligheidsproblemen.3 Er is ook een internationale inspanning onder leiding van de VS, het VK en China om de regulering van de toepassing van technologieën voor genoombewerking. Deze inspanning werd officieel gelanceerd in december 2015 met de International Summit on Human Gene Editing in Washington, DC. Voor meer informatie over deze top, zie Wat gebeurt er nu?

NHGRI gebruikt de term "genome editing" om technieken te beschrijven die worden gebruikt om DNA in het genoom te modificeren. Andere groepen gebruiken ook de term 'genediting'. Over het algemeen worden deze termen door elkaar gebruikt.


Experts weerleggen valse bewering dat Covid-19-vaccin menselijke genen kan 'manipuleren'

De claim is hier gepubliceerd door een in Nieuw-Zeeland gevestigde Facebook-gebruiker. Het bericht is meer dan 270 keer gedeeld.

Een screenshot van de misleidende afbeelding, gemaakt op 27 november 2020.

Het bericht bevat een afbeelding van een tweet die luidt: “Elk vaccin dat moet worden verzonden en bewaard bij -80 graden is geen vaccin. Het is een transfectiemiddel dat in leven wordt gehouden zodat het je cellen kan infecteren en genetisch materiaal kan overbrengen. Laat ze je niet voor de gek houden. Dit is genetische manipulatie van mensen op grote schaal. Zet het uit."

Het bijschrift van de Facebook-gebruiker luidt: "Een serieuze overweging waard. Als de doktoren zich uitspreken, moet u misschien luisteren.”

De afbeelding werd ook honderden keren gedeeld door andere Facebook-gebruikers over de hele wereld voor voorbeelden zie hier en hier.

Hoewel het onduidelijk is naar welk vaccin de claim verwijst, vereist het door Pfizer en BioNTech ontwikkelde Covid-19-vaccin bewaartemperaturen tussen -70°C en -80°C.

Het vaccin, waarvan de bedrijven zeggen dat het een werkzaamheid heeft van meer dan 90%, is een op Messenger RNA gebaseerd vaccin dat gebruik maakt van genetisch materiaal, niet van virale eiwitten, om een ​​immuunrespons op te wekken.

"Zodra mRNA in een vaccin zich in de lichaamscellen bevindt, gebruiken de cellen hun genetische machinerie om de genetische informatie te vertalen en de antigenen te produceren" die "worden herkend door het immuunsysteem dat een reactie genereert", legt Pfizer uit.

De bewering van de Facebook-post dat het vaccin "genetisch materiaal kan overdragen" en een "genetische manipulatie van mensen" is, is volgens deskundigen onjuist.

Het mRNA-vaccin kan "nooit, nooit, nooit het genoom binnendringen", vertelde dr. Kirsty Short, een onderzoeksmedewerker aan de School of Chemistry and Molecular Biosciences van de University of Queensland, aan AFP in een interview op 27 november.

"De reden is dat ons genoom is gemaakt van DNA en dit genetische materiaal is geen DNA, maar RNA - en een regel van de biologie is dat een RNA zichzelf niet in een DNA-genoom kan invoegen," legde ze uit.

Professor Helen Petoussis-Harris, een vaccinoloog aan de Universiteit van Auckland, zei ook dat "RNA het genoom van een persoon niet kan veranderen".

Het mRNA-vaccin vereist extra koude opslag omdat RNA minder stabiel is en degradeert bij warmere temperaturen, zoals hier in het tijdschrift Science wordt vermeld.


Over parameters van het menselijk genoom

Er zijn wiskundige constanten die de universele relatie tussen variabelen beschrijven, en fysische/chemische constanten die invariante metingen van fysieke grootheden zijn. In dezelfde geest hebben we een reeks parameters verzameld die het menselijk genoom karakteriseren. Sommige parameters hebben een constante waarde voor ieders genoom, andere variëren binnen een beperkt bereik. De volgende negen menselijke genoomparameters worden hier besproken, aantal basen (genoomgrootte), aantal chromosomen (karyotype), aantal eiwitcoderende genloci, aantal transcriptiefactoren, guanine-cytosine (GC) gehalte, aantal GC- rijke genrijke isochoren, dichtheid van polymorfe plaatsen, aantal nieuw gegenereerde schadelijke mutaties in één generatie en aantal meiotische cross-overs. Vergelijkende genomica en theoretische voorspellingen van enkele parameters worden besproken en beoordeeld. Deze verzameling vertegenwoordigt slechts een begin van het samenstellen van een uitgebreidere lijst van parameters van het menselijk genoom, en het kennen van deze parameterwaarden is een belangrijk onderdeel van het begrijpen van de menselijke evolutie.

Hoogtepunten

► We debatteren over het belang van numerieke nulmetingen, parameter genoemd, in het menselijk genoom. ► Negen parameters van het menselijk genoom worden besproken vanuit theoretische en evolutionaire perspectieven. ► Bekend zijn met deze waarden is nuttig voor veel taken voor genomische schatting


Uw volgende recept kan een genoomsequentie zijn

Op Advances in Genome Biology and Technology, een conferentie voor genomische wetenschappers die eerder dit jaar werd gehouden, vertelde een spreker de aanwezigen dat het gebruik van genoomsequencing om de patiëntenzorg te verbeteren niet langer een ver verwijderd doel is - het gebeurt vandaag. Hoewel u bij een gemiddeld bezoek aan de eerste hulp geen genoomsequencing zult tegenkomen, zijn er bepaalde klinische gebieden waar deze technologie inderdaad routine is geworden: kanker, pediatrische zorg, de diagnose en behandeling van ultrazeldzame ziekten, en een paar andere.

Tijdens diezelfde conferentie vertelden andere wetenschappers en artsen indrukwekkende gevallen, van leukemiepatiënten bij wie de kanker nauwkeurig werd gevolgd met sequencing tot epilepsiepatiënten bij wie de symptomen met succes werden behandeld met een normaal niet-verwant medicijn gekozen vanwege DNA-gegevens. Een baby met levensbedreigend leverfalen werd hersteld nadat noodgenoomsequencing het probleem aan het licht had gebracht.

Inmiddels zijn de meeste mensen bekend met ten minste één verbazingwekkend verhaal van een patiënt wiens sombere prognose werd omgedraaid door informatie die was verkregen uit genoomsequencing. Nog maar een paar jaar geleden hadden degenen onder ons op het gebied van genomics gemakkelijk bijna elke patiënt met dit soort succesverhaal kunnen noemen. Wat opmerkelijk is, is hoe snel het veld is gegaan van een handvol buitengewone gevallen naar regelmatig gebruik voor vele duizenden gevallen per jaar.

Om deze snelle overgang te begrijpen, nam ik contact op met Gregory Tsongalis, een pathologieprofessor en translationeel onderzoeksexpert aan het Dartmouth Hitchcock Medical Center. Tsongalis en zijn team hadden net een mijlpaal bereikt: het sequencen van genen van hun 1000ste kankerpatiënt. "We zijn echt voorbij het punt van 'Ja, dit is misschien cool'", vertelde hij me. "Het is iets dat we routinematig doen." En dit is niet alleen academische wetenschap: de sequentiegegevens worden regelmatig gebruikt door oncologen in het ziekenhuis om therapieën voor patiënten op maat te maken.

Tsongalis zegt dat de toename van klinische sequencing voor kanker is veroorzaakt door zowel therapieën die alleen bedoeld zijn voor patiënten met tumoren met bepaalde genetische markers als door de introductie van een nieuwe generatie betrouwbare DNA-sequencers met hoge capaciteit. "Ik denk niet dat we ooit zo'n krachtige technologie hebben gehad als sequencing van de volgende generatie", zegt hij. Vergeleken met de DNA-sequencers die slechts twee decennia geleden in het Human Genome Project werden gebruikt, kan de huidige technologie in een fractie van de tijd exponentieel meer gegevens produceren, waarbij elk stukje gegevens in een genoom herhaaldelijk wordt geanalyseerd voor ongekende nauwkeurigheid.

Databases van genetische varianten en hoe deze zich verhouden tot ziekte zijn de afgelopen jaren aanzienlijk opgebouwd. Tsongalis dankt dat met een drastische verbetering van de klinische bruikbaarheid van DNA-gegevens. Omdat laboratoria over de hele wereld dergelijke informatie delen, profiteren wetenschappers, clinici en patiënten overal van het voordeel van nauwkeurigere genoominterpretaties.

Vooruitkijkend ziet Tsongalis alle aanwijzingen dat genoomsequencing een steunpilaar zal worden in ziekenhuizen, en hij denkt dat de vooruitgang in het veld zal blijven stromen. In de komende jaren verwacht hij veranderingen in DNA-sequencingplatforms die de tijd en kosten zullen verminderen die nodig zijn om een genoom lezen. "We zullen veel meer sequencing kunnen doen met veel minder inspanning", voorspelt hij. De feitelijke sequencing zal triviaal worden, voegt hij eraan toe, en de ontwikkelingsinspanningen zullen bijna volledig verschuiven naar het bouwen van betere en meer geautomatiseerde genetische interpretatietools.

Terug op de wetenschappelijke conferentie merkte de spreker die sprak over het kind met leverfalen - Stephen Kingsmore van Children's Mercy Hospital in Kansas City, Mo. - niet verrassend op dat wachten tot een patiënt in een crisis verkeert om de genoomsequencing te doen niet ideaal is . Voor optimale zorg suggereerde hij dat het beter zou zijn om het genoom van een persoon bij de geboorte te sequensen, zodat informatie direct beschikbaar kan zijn wanneer zich een probleem voordoet.

In de tijd van het Human Genome Project was praten over een toekomst waarin het genoom van elke baby zou worden gesequenced het kenmerk van een visionair of een gek. (Of beide.) Nu de technologie op dit gebied steeds sneller gaat, komt die visie heel dicht bij de realiteit.


Wat is Monoamine-oxidase A (MAOA)

MAOA is een enzym dat neurotransmitters, d.w.z. dopamine en serotonine, afbreekt. Deze moleculen kregen een essentiële functie in de regulerende modus. Het gen voor dit enzym is aanwezig op het X-chromosoom. Vrouwen kunnen dus homozygoot of heterozygoot zijn voor het krijgergen. Terwijl mannen er altijd heterozygoot voor zullen zijn.

De enzymatische activiteit van MAOA hangt af van het type variant dat aanwezig is in het genoom van de persoon. Het heeft twee varianten, één is MAOA-L die verantwoordelijk is voor de lage activiteit van het 'monoamineoxidase A'-enzym. Terwijl de andere MAOA-H verantwoordelijk is voor de hoge activiteit van 'monoamineoxidase A.'


Genetische varianten in het genoom van een persoon beïnvloeden elkaar

Hoewel het moeilijk is om meerdere genen tegelijkertijd te bestuderen, bestaan ​​individuele genen binnen een veel groter raamwerk dat veel andere genen omvat. Elke persoon draagt ​​kleine variaties in hun genen die aanleiding geven tot unieke fysiologieën, en het lijkt erop dat in een individu die genetische variaties ook elkaar kunnen beïnvloeden.

Nieuw werk heeft aangetoond dat genetische risicovarianten, die voorspellen wanneer mensen meer kans hebben op bepaalde aandoeningen, worden beïnvloed door iemands genetische achtergrond. Dit onderzoek kan helpen verklaren waarom niet iedereen een aandoening ontwikkelt, zelfs als ze een genetische variatie hebben die verband houdt met een veel hoger risico op een ziekte.

De studie, die werd gerapporteerd in Natuurcommunicatie, gericht op de bekende aan borstkanker gekoppelde mutaties in BRCA1 en BRCA1 Lynch-syndroom, waarbij mutaties in DNA-herstelgenen colorectale kanker en familiale hypercholesterolemie kunnen veroorzaken, veroorzaakt door varianten met één gen die de verwijdering van cholesterol uit de bloedbaan verstoren , verhoogt het risico op hart- en vaatziekten.

"Patiënten en clinici gaan er vaak van uit dat het hebben van een variant met een hoog risico het uiteindelijk bijna onvermijdelijk maakt om de ziekte te krijgen, maar een belangrijk deel van de groepen leeft hun leven normaal", zei de mede-eerste auteur van het onderzoek, Akl Fahed, een cardiologie fellow bij MGH. , en een postdoctoraal onderzoeker in Broad's Program in Medical and Population Genetics (MPG). "De traditionele benadering is om te focussen op een enkele basenpaarmutatie die verband houdt met ziekte, maar er zijn 3 miljard basenparen in het genoom. Dus vroegen we of de rest van je genoom kan helpen bij het verklaren van de verschillende ziektecijfers die we bij deze patiënten zien, en het antwoord was duidelijk ja."

Dit werk maakte gebruik van de enorme hoeveelheden genetische en klinische gegevens in de UK Biobank, die informatie bevat van 80.298 personen, waaronder 19.264 vrouwen die werden getest op varianten met een hoog risico op borstkanker. De onderzoekers berekenden een polygene score (een waarde die de kans weergeeft van een persoon om een ​​bepaalde ziekte te ontwikkelen die rekening houdt met het hele genoom) voor elke persoon die drager was van een risicovolle variant. Ze vonden een subset van mensen die het risicovolle gen droegen en ook polygene scores hadden, wat hun risico verdubbelde.

"Bij het proberen om dit soort onderzoeken in het verleden te doen, waren er twee belangrijke barrières", zegt senior auteur Amit V. Khera, een arts-wetenschapper die een onderzoeksgroep leidt in het Center for Genomic Medicine bij MGH en associate director van de Broad MPG . "Je had hele grote datasets nodig van deelnemers met en zonder risicovolle varianten, en je had polygene scores van hoge kwaliteit nodig die bij deze mensen werden berekend om hun genetische achtergrond te kwantificeren. De genetica-gemeenschap begint nu pas toegang te krijgen tot deze belangrijke hulpmiddelen."

"De veranderingen in risico zijn opvallend", merkte Khera op. "Voor borstkanker kan het heel belangrijk zijn of het risico van een vrouw 13 procent of 76 procent is, of ze ervoor kiest om een ​​borstamputatie te ondergaan of frequente screening via beeldvorming te ondergaan. Ook voor het Lynch-syndroom zou een nauwkeuriger risico-inschatting een beslissende factor kunnen zijn voor het volledig verwijderen van de dikke darm of voor frequente screeningscoloscopieën."

Dit werk illustreert het belang van het beoordelen van genetische achtergrond bij het analyseren van het risico van een persoon om een ​​ziekte te ontwikkelen.

Genen vertellen ook niet het hele verhaal. De onderzoekers hopen niet-genetische factoren te integreren in ziekterisicomodellen.

We hebben de wisselwerking tussen monogene en polygene ziekterisico's bestudeerd', zegt Fahed. "Maar genetica is maar een deel van het verhaal. Voor hartaandoeningen omvat het risico andere factoren, zoals bloeddruk en levensstijlrisico's, zoals roken. Het is belangrijk om hier ook rekening mee te houden en meer volledig geïntegreerde risicomodellen te ontwikkelen."


Genoompionier: we hebben de gevaarlijke kracht om evolutie te beheersen

J. Craig Venter is de baanbrekende cartograaf van het menselijk genoom, waarvan hij de volgorde in 2000 in kaart heeft gebracht. De WorldPost sprak onlangs met deze moderne Prometheus over de beloften en gevaren van het kunnen lezen, schrijven en bewerken van het menselijk genoom .

U hebt gezegd dat de mensheid een "nieuwe fase van evolutie" ingaat - van natuurlijke selectie naar intelligente sturing. Waarom is dit zo, en wat betekent het?

Biologische evolutie heeft drie en een half of vier miljard jaar nodig gehad om ons te brengen waar we zijn. De sociale evolutie is veel sneller gegaan. Nu we de genetische code kunnen lezen en schrijven, in digitale vorm kunnen zetten en terug kunnen vertalen naar gesynthetiseerd leven, zal het mogelijk zijn om de biologische evolutie te versnellen tot het tempo van de sociale evolutie.

Op theoretische basis geeft dat ons controle over biologisch ontwerp. We kunnen DNA-software schrijven, het opstarten naar een converter en onbeperkte variaties op biologisch leven creëren.

Dit jaar is het de vijfde verjaardag dat mijn team de eerste synthetische cel produceerde. Om dat te doen, namen we de enen en nullen in de computer, herschreven de genetische code van vier flessen chemicaliën en startten die op om een ​​zelfreplicerende cel te krijgen. Dat betekent dat we nu de macht hebben om de evolutie te beheersen.

We doen dit nu in cellen die de productie kunnen veranderen en een nieuwe industriële revolutie kunnen creëren door synthetisch voedsel, chemicaliën en zelfs bouwmaterialen te maken. Uiteindelijk, als we onze eigen genetische code beter beginnen te begrijpen, kunnen we het menselijk genoom bewerken - zoals sommige Chinese wetenschappers eerder dit jaar verontrustend deden.

Dus we hebben de macht om het te doen. Maar we hebben duidelijk niet de wijsheid om het te doen of de kennis om het op een veilige manier te doen. Dat is de reden waarom velen van ons die bij de wetenschap betrokken zijn, een moratorium op menselijke veranderingen hebben voorgesteld totdat we de volledige gevolgen van onze interventies begrijpen.

Uiteindelijk is het echter onvermijdelijk dat we onszelf niet kunnen beheersen. Het zal een overweldigende verleiding zijn om kennis te gebruiken om gruwelijke ziekten uit de bevolking te bannen. De keerzijde van het elimineren van ziekten zal ook onweerstaanbaar zijn, omdat we nu hebben geleerd hoe we de intelligentie kunnen verbeteren en hoe we atletische vaardigheden kunnen verbeteren - kortom, hoe we betere mensen kunnen maken.

Uw zorg met het bewerken van genen is dus niet dat het niet zou moeten worden gedaan, maar dat het niet zou moeten worden gedaan totdat we voldoende kennis hebben van de gevolgen. Wat gaat het verschil maken?

Het verschil zal zijn wanneer we meer volledige kennis verwerven, die we gewoon niet hebben.

Laten we het voorbeeld van de fruitvlieg nemen. Als het een defect in zijn vleugel heeft, kunnen we vandaag achterhalen welk structureel eiwit dat defect heeft veroorzaakt en het repareren. Maar het blijkt dat hetzelfde gen dat al vroeg tot die eiwitstructuur leidt, de belangrijkste ontwikkeling van het lichaam en de vleugel volledig regelt. Pas in de laatste fase wordt het een structureel eiwit. Dus als we tussenbeide zouden komen en dachten dat we alleen de vleugel aan het repareren waren, zouden we het hele lichaam van de vlieg kunnen vervormen.

Als we aannemen dat we weten wat een gen dat we veranderen doet, maar het verandert in feite de algehele ontwikkeling of verandert een ander proces waar we geen goed begrip van hadden, dat wordt 'experimenteren' genoemd. En dat is behoorlijk gevaarlijk om met mensen te doen.

Als we grote veranderingen in mensen proberen te bewerkstelligen, zullen er onvermijdelijk meer onvoorziene problemen ontstaan. Daar zijn natuurlijk veel sciencefictionfilms over, van Frankenstein Aan.

We moeten simpelweg meer kennis hebben, zodat we veranderingen kunnen doorvoeren op een gunstige manier voor de samenleving en op een veilige, effectieve manier voor die individuen.

U bent de baanbrekende cartograaf van het menselijk genoom. Hoeveel weten we? Welk percentage van de functies van genen kennen we tegenwoordig?

De cel die we in de computer hebben ontworpen, heeft het kleinste genoom van elk zelfreplicerend organisme. In dit geval heeft 10 procent van de genen, of in de orde van ongeveer 50 genen in dat organisme, een onbekende functie. We weten alleen dat als bepaalde genen niet aanwezig zijn, je geen levende cel kunt krijgen.

Het menselijk genoom is bijna de keerzijde. Ik zou zeggen dat we alleen de functies van, misschien, 10 procent van ons genoom goed kennen. We weten veel over een klein beetje, we weten veel minder over veel meer. We kennen de meeste van de echte functies van de meeste genen niet. Een groot percentage daarvan kan mogelijk in het volgende decennium komen als we opschalen om enorme aantallen te krijgen en nieuwe computers te gebruiken om een ​​dieper inzicht te krijgen.

Het obstakel is dan de rekenkracht van big data-analyse? Je hebt de basisinformatie. De vraag is hoe analyseer je alle functies?

Het ontcijferen van mijn eigen genoom kostte 100 miljoen dollar. Het duurde negen maanden en een enorme fabriek vol machines. Dat is natuurlijk geen erg repliceerbare gebeurtenis. Maar nu is technologie een stuk goedkoper en sneller geworden, al is het niet zo nauwkeurig als vijftien jaar geleden.

Nu zijn de kosten gedaald tot ongeveer $ 1.500 om het genoom van een persoon te decoderen. Dus voor het eerst kunnen we nu gaan opschalen om zeer grote aantallen te krijgen. Vijftien jaar geleden was het matchen van 10.000 genomen duidelijk iets in de verre toekomst. Met elk $ 100 miljoen was het niet erg waarschijnlijk. Nu proberen we als het ware een miljoen genomen onder onze riem te krijgen. Maar de soort nadert de 8 miljard mensen. Dat is nog steeds een klein deel van de mensheid.

We hebben dus nog een lange weg te gaan. Het berekenen en begrijpen van alle informatie die we verzamelen, zodat we het kunnen begrijpen, creëert een enorm gegevensprobleem. Het is een multifactorieel probleem. Het idee dat mensen hebben gehad dat er één gen is voor diabetes of kanker en dat je het alleen maar hoeft te vinden en op te lossen, zal vrij snel uit de wetenschap verdwijnen, aangezien we de multi-component, multifactoriële basis van het menselijk functioneren en ziekte begrijpen. .

Ongeveer de helft van ons genoom codeert voor onze hersenen. Dat zijn niet drie genen die coderen voor de hersenen, maar ongeveer 10.000 en enkele vreemde combinaties waarvan we niets weten.

Eén ding dat we nu doen, is proberen de gelaatstrekken van een persoon te voorspellen op basis van hun genetische code. Om dat te doen, nemen we ongeveer 30.000 metingen van het gezicht en 3D-foto's om de bijdragende componenten in het genoom te ontdekken.

Dus ik denk dat we deze manier van te simplistische noties van genetica en genomica hebben gehad, gebaseerd op lineair denken. Vijftien jaar geleden hoopten veel wetenschappers slechts 300.000 genen te vinden, zodat er voor elke eigenschap één zou zijn. Helaas is dat niet hoe onze biologie werkt, anders zouden we vrij eenvoudige organismen zijn.

Hoe ontdek je de genen die de gelaatstrekken van een persoon bepalen?

De manier waarop het in werkelijkheid werkt, is dat je genen je gezicht bepalen, dus het is geen wild stuk van de verbeelding dat het mogelijk zou kunnen zijn, toch? We zien er allemaal een beetje anders uit op basis van de kleine verschillen in onze genetische code.

We hebben een reeks camera's die een 3D-foto van gezichten maken en ongeveer 30.000 unieke metingen doen - bijvoorbeeld de afstand tussen je ogen en andere fysieke parameters. Vervolgens kijken we voor die 30.000 metingen in het genoom of we delen van de genetische code kunnen vinden die die factor duidelijk bepalen.

Het is duidelijk dat er veel variatie is tussen de menselijke soort, dus het is geen eenvoudig algoritme. Ik heb er minder vertrouwen in dat we je genoomsequentie kunnen gebruiken om je stem te voorspellen, maar we zullen er een benadering van krijgen. Perfecte toonhoogte is genetisch bepaald. Cadans is genetisch bepaald. Maar er zijn veel andere dingen die invloed hebben op hoe we klinken.

Bij wijze van analogie heeft de Amerikaanse regering haar NSA-spionageprogramma's verdedigd door te zeggen dat metadata hen in staat stelde om naar patronen te kijken, maar de anonimiteit van het individu niet aantastte, aangezien niemands naam aan die gegevens was gekoppeld. Maar wat je zegt is dat we met de metadata van het genoom weer naar binnen kunnen en individuele kenmerken kunnen bepalen.

Het is een totaal verkeerde opvatting dat je het menselijk genoom kunt de-identificeren of anoniem kunt maken. We moeten de wetten met betrekking tot het doneren van genoominformatie voor onderzoek veranderen, omdat mensen anders een verkeerd idee hebben wanneer ze hun monsters bijdragen, denkend dat ze volledig kunnen worden geanonimiseerd.

Als we een foto van jou kunnen maken en een behoorlijk nauwkeurige beschrijving van jou op basis van je genetische code, wordt het een stuk moeilijker om anoniem te zijn. Dat geldt vooral nu met alle foto-identificatiesoftware die er is. Voor de meeste dingen heb je maar twee datapunten nodig om een ​​koppeling te maken naar een identiteit.

Je telefoonnummer kun je niet uit het genoom halen, maar met internet en een paar eenvoudige tools, zoals Google Faces, is het niet moeilijk om links te maken, tenzij iemand ergens helemaal van de baan is en nog nooit op internet is verschenen.

Dus ja, we moeten er veel voorzichtiger mee zijn. In onze laboratoria creëren we een zeer veilige database en u kunt er niet doorheen scrollen om uw genoom te vinden en een algoritme uit te voeren. Het is verbazingwekkend dat dit dwaze idee dat je een persoon kunt de-identificeren als je eenmaal hun genomische informatie hebt, zo lang heeft geduurd als het heeft. We moeten heel voorzichtig zijn om mensen te vertellen dat ze anonieme donoren kunnen zijn.

Vorig jaar heeft een groep een paper gepubliceerd waarin naar mijn familieleden wordt gelinkt en veel informatie wordt gevonden omdat mijn genoom op internet staat. Mijn advies aan mezelf 15 jaar geleden, als ik het over kon doen en aan iemand anders, is om veel meer te weten voordat je de beslissing neemt om je genoom openbaar te maken.

Ik zou een 20-jarige JCraig Venter vandaag niet adviseren om dat te doen, omdat we niet weten hoe onze samenleving met die informatie zal omgaan. Zal het een positief gebruik zijn om de rode draad van ziekte te bepalen, of gaan we terug naar de jaren 1930 toen het Cold Spring Harbor Laboratory de thuisbasis was van de eugenetica-beweging? Laten we niet vergeten dat we in de VS een samenleving leven waar meer dan de helft van de bevolking niet in evolutie gelooft. Als we een wetenschappelijk analfabete samenleving hebben, moeten ze misschien niet worden vertrouwd met deze complexe informatie die menselijke eigenschappen nauwkeurig kan voorspellen.

Is een vrijwillig moratorium voldoende om dergelijke consequente technologie te beheersen?

Wij in de VS hebben zeker geen controle over wat de rest van de wereld doet. We kunnen ervoor zorgen dat die resultaten niet in toptijdschriften worden gepubliceerd of dat niemand wordt beloond voor het doen van experimenten op mensen. Dat is de status en benadering die we hiervoor hebben gekozen, zelfs sinds alle nazi-experimenten.

Ook al had die informatie nuttig kunnen zijn, in feite werden al die gegevens verboden en mochten ze niet in de moderne wetenschap worden ingevoerd voor zover ze konden worden gecontroleerd. Als mensen respect en goedkeuring van hun collega's zoeken, wat een van de doelen is die de meeste wetenschappers hebben (in plaats van gewoon veel geld te verdienen), is er enige mogelijkheid om het proces te beheersen. Maar in onze wereld moet de controle van staat tot staat zijn. Ik kan me niet voorstellen dat de Chinese overheid een aantal nieuwe lasten in de samenleving wil creëren door menselijke experimenten mis te laten gaan.

U werkt ook aan wat u 'humaniserende varkens' noemt. Waar gaat dat project over?

Mijn bedrijf, Synthetic Genomics, heeft een groot programma dat tot doel heeft het varkensgenoom te veranderen, zodat varkensorganen -- harten, longen, nieren -- kunnen worden gebruikt voor orgaantransplantatie bij mensen.

Elk jaar sterven in de VS ongeveer een miljoen mensen door het gebrek aan organen voor transplantatie. Zelfs met alle mensen die omkomen bij auto-ongelukken, zijn we niet op het idee gekomen dat we onze organen beschikbaar moeten stellen om andere mensen te helpen leven.

Varkensorganen, met name het hart en de longen, zijn ongeveer even groot als menselijke organen, en als we een aantal genen kunnen veranderen zodat ze menselijke genen en menselijke eiwitten hebben, kunnen ze worden getransplanteerd zonder massale afstoting. Harten kunnen nu iets meer dan een jaar meegaan bij deze transplantaties. De longen zijn het moeilijkste weefsel. Ze hebben maar heel kort geduurd. Het doel van mijn bedrijf is om nieuwe cellen te maken die vervolgens kunnen worden ingezet bij nucleaire transplantatie om varkensembryo's en dus nieuwe varkens te creëren met de gehumaniseerde weefsels. Het is een zeer rigoureus proces en we hebben een enorm aantal mensen die eraan werken. Het is niet triviaal om te doen, maar het is zo'n belangrijke medische behoefte dat we het proberen.

Hoe ver is dat in de toekomst? 15 jaar?

Nou, we hopen dat het niet zo ver weg is. We moeten het proces perfectioneren. We doen het ontwerp en proberen dingen te veranderen. Alle processen van afwijzing worden niet helemaal begrepen. Er is een zeer snelle fase, er zijn tussenfasen en er zijn lange termijn fasen. Maar we zijn optimistisch dat het haalbaar is. We rekenen op minder dan 10 jaar. We dringen aan op vijf.

Tot slot, je meest ambitieuze project is om de levensduur van de mens te verlengen. Kunnen we 150 jaar oud worden?

Ons doel is niet om nog zoveel jaren te leven, maar om een ​​gezonde levensduur te hebben. We moeten goed nadenken over de maatschappelijke gevolgen als we ineens allemaal 125 worden. We gebruiken de hulpbronnen van de planeet nu al te veel.

Als we langer willen leven, moeten we leren hoe we een herbruikbare, recyclebare en hernieuwbare levensstijl kunnen opbouwen in plaats van slechts een consumptieve levensstijl. We proberen dat te helpen met biologie door koolstofdioxide op te vangen en terug om te zetten in chemicaliën of zelfs energie. We moeten veranderen wat we doen voordat we mensen alleen maar langer laten leven.

Het doel is om de kwaliteit van leven van mensen te veranderen, zodat we kunnen leven wat een normale levensduur ook is zonder massale ziekte. We kennen allemaal mensen met kanker, met hart-en vaatziekten -- en de gevolgen voor hun families en de samenleving om hen heen. Als dat kan worden uitgesteld of geëlimineerd, heeft dat een enorme impact op de mensheid.


Massief project brengt DNA-tags in kaart die de identiteit van elke cel bepalen

Ons DNA codeert misschien alle instructies die nodig zijn om het menselijk lichaam op te bouwen en te laten werken, maar elk van onze cellen moet slechts een subset van die instructies volgen om het lichaam goed te laten werken. Dankzij het $ 300 miljoen, National Institutes of Health (NIH) Roadmap Epigenomics Project, hebben onderzoekers nu de meeste chemische tags op DNA en de bijbehorende eiwitten geïdentificeerd die de genfunctie beïnvloeden en helpen bij het definiëren van meer dan 100 verschillende soorten menselijke cellen. De kennis van deze zogenaamde epigenetische modificaties heeft al geleid tot nieuwe inzichten in de ziekte van Alzheimer, kanker en ontwikkeling.

Honderden publicaties hebben al gebruik gemaakt van de epigenetische gegevens die het project de afgelopen 8 jaar heeft verzameld, en vandaag verschijnen er meer dan 20 rapporten in Natuur en de bijbehorende tijdschriften. The flood of studies marks the official end of the project, but researchers predict they will be using its information on how genes are regulated for years to come.

"The reality is that it's very challenging to understand the genetic basis of disease," says Janine LaSalle, an epigeneticist at the University of California (UC), Davis, who was not involved in the project. Because of its complexity, "it's really important to have the Roadmap."

When the human genome was deciphered more than a decade ago, researchers already knew that there was a layer of control to gene function beyond the sequence of the DNA: an epigenome. "Epi" means "on, upon, at, by, or near" and includes molecules that latch on to the DNA or stick to the proteins that surround DNA and make up the chromosome. These chemical tags include so-called methyl or acetyl groups they don't change the DNA sequence itself, but they can make the DNA nearby fold or unfold, blocking access to a gene so it can't turn on, or exposing a gene so it can be activated. In doing so, the epigenome helps determine the genes a cell can use, turning it, for example, into a liver cell or neuron.

"By studying the epigenomes of cells, we come to learn about how they became what they are," says Christopher Glass, a genomics scientist at UC San Diego who was not involved in the work. And unlike a person’s genome sequence, the epigenome can readily change in response to diet, disease, and environment factors, allowing cells—and therefore the body—to adjust to new conditions.

But until recently, epigenomes were hard to decipher. An earlier NIH-funded project called ENCODE helped develop several efficient techniques for determining epigenomes by marking the places along each chromosome where methyl groups and other epigenetic modifications attached. But that project focused on so-called cell lines, immortalized versions of cells that can grow indefinitely in lab dishes. Those cells don't necessarily accurately reflect what's happening in normal cells, Glass says, so the Roadmap project instead examined samples taken from the body directly, such as cells from the heart, liver, kidney, muscle, intestines, skin, fat, and brain, as well as fetal tissue. In addition, some of the project's investigators tested several kinds of stem cells and even sampled stem cells as they differentiated into nerve cells or other tissues.

When the teams were done mapping and comparing the epigenomes of these 111 tissues and cells, they were able to define active and inactive regions of each cell type's genome. They were also able to pinpoint active regulatory DNA called enhancers, which are under the sway of epigenetic tags and control where and when different genes are expressed. In any given cell type, about 5% of the epigenome regulates gene expression, report Manolis Kellis, a computational scientist at the Broad Institute in Cambridge, Massachusetts, and his colleagues online today in Natuur. Further analyses indicated that enhancers specific to particular cell types "appear to be where the major action is for disease," LaSalle says. These enhancers are often located where large-scale population studies of genetic variation—so-called genome-wide association studies—pinpoint an increased risk of disease.

Kellis and his colleagues also found a surprise in enhancers involved with Alzheimer’s disease. They looked at the epigenome and patterns of gene expression in the brain cells of a mouse as they underwent degeneration akin to Alzheimer’s disease. They then compared what they found with the epigenome and gene activity of the brains of Alzheimer's patients who recently died. The analysis showed that enhancers and genes involved in nervous system activity tended to become less active in both the diseased mouse and the human, but that enhancers that turn on immune response genes revved up.

"That is not what we would have predicted in Alzheimer’s and may be a new wrinkle that might be helpful" for understanding or treating the disease, says Henk Stunnenberg, an epigenomicist at Radboud University in Nijmegen, the Netherlands, who was not involved with the work. Adds Glass: "The brain studies suggest that this could be a very valuable approach for approaching many complex diseases going forward."

Bing Ren, a molecular geneticist at the San Diego branch of the Ludwig Institute for Cancer Research, and colleagues studied another important aspect of the epigenome. To fit into a nucleus, the DNA is tightly folded but unfurls at some spots to allow specific genes to be activated. His group has mapped these folding patterns in developing stem cells and found them to be changing quite a bit in some places. The work indicates that enhancers play an important role in shaping the 3D structure of the DNA, the team reports.

In many ways, though officially over, the Roadmap Epigenomics Project is just a beginning. There are hundreds of other cell types waiting to be mapped, as well as to be studied under different conditions and at different time points, and an international consortium has set it sights on generating 1000 epigenomes in the next few years. And there's much left to be done with the information already gathered, Glass says. Although "this effort generated a huge amount of data, they've left most of the work of testing the hypotheses [generated] for people who will read these papers."


Challenges to globalizing genetic predictions of health and disease

Genome-wide association studies (GWAS) have given us unprecedented insight into heritable traits and diseases. However, because the vast majority of studies have used European cohorts, the results of GWAS paint a biased picture and cannot always be generalized to other populations. Research published today in Genoombiologie explores these biases, finding that genetic predictions of disease risks can be grossly misestimated.

Our understanding of hereditary disease risks has blossomed during the past decade, largely due to thousands of genome-wide association studies (GWAS). These studies involve scanning through genomes to identify single-nucleotide polymorphisms (SNPs) that are associated with common diseases and traits. For example, individuals who have a “G” allele at rs7329174 (a SNP located on chromosome 13) are more likely to have Crohn’s disease than individuals who have an “A” allele at this SNP.

Unfortunately, results from GWAS paint a biased picture of human health and disease. This is because the vast majority of GWAS have used European study cohorts. Disease associations found in European populations may not always generalize well to other populations. This problem is magnified for populations that have experienced different evolutionary histories (e.g. populations from Northern Europe and sub-Saharan Africa).

These biases hinder our ability to generalize results from one part of the world to other parts of the world.

Genotyping technologies used in GWAS can also cause problems. This is because most GWAS use genotyping arrays, as opposed to whole genome sequencing. These genotyping arrays tend to contain SNPs that were originally ascertained in European populations.

In a recently published Genoombiologie paper, we found evidence of systematic biases in GWAS results. These biases hinder our ability to generalize results from one part of the world to other parts of the world. Specifically, we found that genetic predictions of disease risks can be grossly misestimated. This problem is particularly acute for African individuals, and it is caused by the biases that are described above.

Using computer simulations, we also found that African GWAS results generalize better across populations than non-African GWAS results. This asymmetry arises because non-African populations have experienced a loss of genetic diversity following the out-of-Africa migration (evolutionary history matters!).

Applications of genome-wide association study data

Genomic information is beginning to be applied in clinical settings. Because of this, our findings are timely. Using GWAS results, physician-scientists can count the number of risk-increasing alleles in each person’s genome to generate genetic risk scores for specific diseases. For example, genetic risk scores are able to identify women who are most at risk for breast cancer and determine the optimal age to begin mammogram screening.

Another way that genetic risk scores can be improved is by correcting for the biases of different genotyping technologies.

However, it is important to keep in mind that the utility of genetic risk scores depends on the quality of the source data. Genetic risk scores that work well for one population need not work well for other populations.

How can we improve genetic predictions of health and disease? Given unlimited funds, one option would be to repeat every GWAS in every population. Needless to say, this isn’t very feasible. A more practical solution is to generate genetic risk scores that correct for existing biases. For example, GWAS results may generalize well from the United Kingdom to Denmark, but substantial corrections may be needed to generalize results from the United Kingdom to Ghana.

Another way that genetic risk scores can be improved is by correcting for the biases of different genotyping technologies. Corrected genetic risk scores can also incorporate evolutionary information, as demonstrated in our recent Genoombiologie papier. Only by incorporating these details can the benefits of genomic medicine be extended to individuals from diverse global populations.


Bekijk de video: Genome Organization (December 2021).