211service.com
En ny karta för hälsa
Ett internationellt konsortium av forskare har sammanställt en databas med mänskliga genetiska variationer och skapat ett verktyg som kan revolutionera sökandet efter gener som orsakar många vanliga sjukdomar. Men utan noggrann självreglering, säger genetikerna, kan informationen också resultera i en flod av vilseledande eller ofullständiga resultat.
Kallad HapMap, databasen katalogiserar mer än tre miljoner punkter av genetisk variation baserat på prover från 269 personer i Nigeria, Kina, Japan och Utah. Mer än 200 forskare i Kanada, Kina, Japan, Nigeria, Storbritannien och USA deltog i projektet. Den första fasen av projektet, som rapporterar mer än en miljon skillnader, publicerades i numret av den 27 oktober av Natur , baserat på dataanalys ledd av Peter Donnelly från University of Oxford i England och David Altshuler, chef för programmet i Medical and Population Genetics vid Broad Institute of Harvard och MIT i Cambridge, MA.
Vi behöver denna bakgrundsinformation om variation i det mänskliga genomet bara för att börja ta itu med de frågor vi vill ställa – som vilka gener är involverade i bröst- och prostatacancer och diabetes, säger Brian E. Henderson, dekanus för Keck School of Medicin vid University of Southern California.
Det är ett mycket kraftfullt verktyg, instämmer Charles Langley, en populationsgenetiker vid University of California, Davis. Humanmedicinsk genetik tar äntligen upp ett mycket större folkhälsoproblem, som är den genetiska grunden för vanliga sjukdomar.
Ungefär sex miljarder kemiska byggnadsenheter, kallade nukleotider, utgör det mänskliga genomet. Även om ungefär 99,9 procent av sekvensen av dessa nukleotider är identisk mellan två människor, lämnar det fortfarande miljontals skillnader på individuella punkter i DNA:t, som kallas singelnukleotidpolymorfismer eller SNP. Det är dessa variationer som står för många av de genetiskt betingade skillnaderna mellan människor.
Forskare kunde hitta vilka av dessa förändringar som har att göra med en viss sjukdom genom att sekvensera och jämföra hela genom (och varje SNP) bland tusentals drabbade och opåverkade människor. Men i praktiken skulle detta vara dyrt och tidskrävande.
År 2001 fann Mark J. Daly, då vid Whitehead Institute, nu en associerad medlem vid det närliggande Broad Institute, att sådana genetiska skillnader ärvs i stora block, kallade haplotyper (därav termen HapMap). Även om det kan finnas hundratals SNP inom en DNA-region, är alla länkade, så att alla som har en A-nukleotid snarare än ett G på en viss plats i en kromosom kommer att ha samma genetiska varianter på andra SNP i den regionen . Och för många haplotyper existerar bara tre eller fyra variationsmönster.
Med en katalog över dessa block kan genetiker mer effektivt identifiera genvarianter som är involverade i vanliga sjukdomar som diabetes, cancer, hjärtsjukdomar och psykiatriska sjukdomar.
År 2002 satte det internationella HapMap-konsortiet för sig att inventera miljontals SNP:er och identifiera de mönster som särskiljer varje haplotyp. Databasen innehåller nu mer än 3,5 miljoner SNP:er. Med denna information kan forskare välja tag-SNP:er som visar den genetiska variationen i varje block. Med andra ord, genom att endast identifiera ett fåtal SNP som är karakteristiska för varje mönster och testa på dessa platser, kan forskare fylla i tomrummen för varannan SNP i haplotypen. Detta gör det möjligt för dem att jämföra de genetiska mönstren för människor som har en sjukdom med de hos opåverkade människor mycket mer effektivt än vad som varit möjligt tidigare.
Faktum är att konsortiet uppskattar att genetiker, med korrekt tagselektion, kan samla information om möjliga genassociationer från hela genomet genom att testa så få som en tiondel av de cirka 10 miljoner vanliga SNP-platserna.
Data har redan använts för att identifiera en gen associerad med åldersrelaterad makuladegeneration, den främsta orsaken till blindhet hos äldre; och flera andra studier pågår för att söka gener som kan vara involverade i fetma och hjärtsjukdomar.
Tillsammans med den data som genererades utlöste HapMap-projektet tekniska framsteg. I början av projektet kostade det nästan en dollar att fastställa vilken SNP en patient bar på en plats, och forskare kunde testa hundratals om dagen. Idag har priset sjunkit till mindre än en cent per SNP, och miljoner kan testas på en dag. Noggrannheten i testningen har också förbättrats, säger Daly.
Kombinationen av dessa nya teknologier och HapMap-data gör det mycket lättare för genetiker att göra studier som undersöker hela det mänskliga genomet för gener associerade med speciella egenskaper – vare sig det är sjukdomar, som konsortiets medlemmar hoppas, eller andra egenskaper som tros ha genetiska komponenter , såsom intelligens eller sexuella preferenser.
Men det finns en potentiellt allvarlig hake: den statistiska sannolikheten för att visa en gen som verkar vara kopplad till en viss egenskap men som inte har någon roll i att faktiskt orsaka egenskapen kommer att vara ganska hög, säger Daly.
Om du delar ut en hand med kort är det osannolikt att du får fullt hus, säger Daly. Men om du delar ut 100 000 händer med poker, kommer du definitivt att få några riktigt snygga händer, statistiskt sett.
Samma sak kan hända i sådana genomomfattande associationsstudier: en eller flera gener kan dyka upp som ser bra ut. Daly varnar: Dessa saker kommer att hända av en slump och har ingenting att göra med orsakssamband.
Som ett resultat av detta har medlemmarna i HapMap-konsortiet uttryckt sin förhoppning om att uppgifterna främst kommer att användas för att undersöka medicinska tillstånd, i motsats till icke-medicinska egenskaper. Faktum är att de inkluderade en särskild försiktighet i Natur papper, skrift: vi uppmanar till konservatism och återhållsamhet i offentlig spridning och tolkning av sådana studier, särskilt om icke-medicinska egenskaper undersöks.
Det faktum att HapMap-data härrörde från DNA från människor i Nigeria, Kina, Japan och USA medför en extra fara: att samband mellan genvariationer och särskilda egenskaper kan (felaktigt) verka starkare i vissa populationer än i andra. *
Det här är en enorm datamängd som skulle kunna utvinnas för massor av närsynta, kulturellt fördomsfulla saker, säger Langley. Alla är nervösa för det. Det kommer förmodligen att hända, och det är bara upp till forskarsamhället att hantera varje fall så rigoröst som möjligt.
Redaktörens anmärkning: Kom tillbaka onsdagen den 9 november för del 2 av Erika Jonietz berättelse på HapMap, som kommer att fokusera på projektets internationella aspekter.
* [Förtydligande, nov. 15, 2005: Denna mening kan ge det felaktiga intrycket att associationer mellan särskilda gener och egenskaper aldrig varierar mellan populationer. Medan den mesta genetiska variationen delas mellan alla populationer, finns det enstaka skillnader. Som ett resultat kan både sanna och falska associationer göras med genvarianter som uppträder med olika frekvenser i olika populationer. I båda fallen kan associationen användas på ett sätt som är fördomsfullt mot gruppen som bär varianten i en högre (eller lägre) takt. – Redaktörer.]