Những gì xét nghiệm bộ gen có thể cho bạn biết về rủi ro sức khỏe

Xét nghiệm gen là một loại xét nghiệm không chỉ xem xét gen của bạn mà là cách thức gen của bạn tương tác và những tương tác đó có ý nghĩa gì đối với sức khỏe của bạn.

Xét nghiệm bộ gen thường bị nhầm lẫn với xét nghiệm di truyền. Sự khác biệt chính là các xét nghiệm di truyền được thiết kế để phát hiện một đột biến gen duy nhất (chẳng hạn như đột biến BRCA1 và BRCA2 liên quan đến ung thư vú và buồng trứng), trong khi xét nghiệm genomic xem xét tất cả các gen của bạn.

Bằng cách nhìn rộng hơn vào trang điểm di truyền của bạn, bao gồm cách các gen của bạn được giải trình tự và cách chúng ảnh hưởng đến nhau, xét nghiệm genom của nhau có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách cơ thể bạn hoạt động ở cấp độ phân tử và điều đó có nghĩa là về nguy cơ bệnh tật, tiến triển hay sự tái xuất.

Xét nghiệm genomic thường được sử dụng trong điều trị ung thư để xác định khối u có khả năng hoạt động như thế nào. Điều này có thể giúp các bác sĩ dự đoán ung thư của bạn sẽ mạnh đến mức nào và liệu nó có khả năng lây lan (di căn) sang các bộ phận khác của cơ thể hay không.

Kiểm tra bộ gen là một công cụ trung tâm trong việc phát triển y học cá nhân hóa nhằm mục đích tùy chỉnh các phương pháp điều trị, sản phẩm và thực hành cho từng cá nhân.

Di truyền học so với genomics

Trong khi di truyền và genomics đều liên quan đến gen, chúng có mục đích và ứng dụng hoàn toàn khác nhau.

Di truyền học

Di truyền học là nghiên cứu về những ảnh hưởng của gen đối với một cá nhân. Gen cung cấp các hướng dẫn cơ thể về cách tạo ra protein; các protein, lần lượt, xác định cấu trúc và chức năng của từng tế bào của cơ thể. Các gen được tạo thành từ các khối xây dựng, được gọi là DNA, được sắp xếp trong một chuỗi gọi là "cơ sở". Thứ tự, hoặc trình tự, của các căn cứ sẽ xác định hướng dẫn nào được gửi và khi nào.

Trong khi nhiều gen được mã hóa để tạo ra các protein cụ thể, các gen không mã hóa khác quy định cách thức và thời điểm các protein được tạo ra (về cơ bản là bật và tắt một số gen nhất định). Bất kỳ quang sai nào trong cách thức hoạt động của một gen có thể ảnh hưởng đến nguy cơ mắc một số bệnh tùy thuộc vào loại protein nào bị ảnh hưởng.

Trong một số trường hợp, một đột biến gen đơn lẻ có thể gây ra các bệnh như xơ nang, loạn dưỡng cơ và bệnh hồng cầu hình liềm.

Các xét nghiệm di truyền cũng có thể tìm kiếm bất kỳ đột biến di truyền nào mà bạn có thể được thừa hưởng từ cha mẹ, để xác nhận chẩn đoán, dự đoán rủi ro trong tương lai hoặc xác định xem bạn có phải là người mang mầm bệnh hay không.

Bộ gen

Genomics là nghiên cứu về cấu trúc, chức năng, lập bản đồ và tiến hóa của bộ DNA hoàn chỉnh, bao gồm tất cả các gen. Vật liệu di truyền cộng với tất cả các trình tự được gọi là bộ gen. Mục đích của bộ gen là phân tích chức năng và cấu trúc của bộ gen để:

• Hiểu cách các hệ thống sinh học phức tạp, chẳng hạn như hệ thống tim mạch và hệ thống nội tiết (nội tiết tố) ảnh hưởng lẫn nhau
• Dự đoán những vấn đề có thể xảy ra nếu tương tác di truyền can thiệp vào các chức năng sinh học bình thường

Tất cả đã nói, có từ 20.000 đến 25.000 gen mã hóa protein khác nhau và khoảng 2.000 gen điều hòa không mã hóa trong bộ gen của con người.

Genomics rất quan trọng vì nó giúp chúng ta hiểu lý do tại sao một số người có xu hướng di truyền với một số bệnh nhất định (ngay cả khi chúng ta không hiểu cách các gen nhất định tương tác). Thay vì xác định một con đường di truyền duy nhất, genomics đánh giá vô số các biến số di truyền ảnh hưởng đến sự phát triển và / hoặc điều trị bệnh, chẳng hạn như ung thư hoặc tiểu đường.

Không giống như di truyền, genomics không bị hạn chế đối với các đột biến di truyền. Nó xác định cách trang điểm di truyền của bạn ảnh hưởng đến tiến trình của một căn bệnh và ngược lại, cách môi trường, lối sống và phương pháp điều trị bằng thuốc có thể kích hoạt các đột biến làm thay đổi tiến trình đó. Bằng cách hiểu những biến số luôn thay đổi này, các bác sĩ có thể đưa ra những lựa chọn sáng suốt hơn trong điều trị, thường là phòng ngừa.

Vai trò của kiểm tra bộ gen

Thử nghiệm bộ gen dựa trên sự hiểu biết hiện tại của chúng ta về bộ gen người, một quá trình bắt đầu với Dự án bộ gen người hợp tác từ năm 1990 đến 2003.

Trong những năm triệu tập, các nhà khoa học đã có thể ngày càng xác định được sự bất thường di truyền nào không chỉ là sự phát triển của một căn bệnh mà còn là đặc điểm của căn bệnh này. Làm như vậy đã cung cấp cái nhìn sâu sắc về lý do tại sao một số người phát triển các dạng ung thư tích cực hơn, sống lâu hơn với HIV hoặc không đáp ứng với các hình thức hóa trị nhất định.

Mặc dù các xét nghiệm di truyền có thể xác nhận hoặc loại trừ một tình trạng di truyền bị nghi ngờ, bộ gen sẽ kiểm tra thêm một bước nữa bằng cách cung cấp cho chúng tôi:

• Đánh dấu rủi ro để sàng lọc các bệnh
• Dấu hiệu tiên lượng dự đoán bệnh sẽ tiến triển nhanh như thế nào, khả năng tái phát và khả năng mắc bệnh
• Các dấu hiệu dự đoán hướng dẫn lựa chọn điều trị và tránh độc tính
• Đánh dấu phản hồi để xác định hiệu quả của các phương pháp điều trị khác nhau

Mặc dù bộ gen tập trung vào ý nghĩa của cấu trúc di truyền của chúng tôi bất kể tất cả các yếu tố khác, nó không được sử dụng trong sự cô lập.

Phong trào phát triển theo hướng y học cá nhân hóa đang thay đổi cách chúng ta tiếp cận các bệnh nói chung. Thay vì một giải pháp phù hợp với một kích thước, y học cá nhân hóa có tính đến sự biến đổi cao về di truyền, môi trường và lối sống để đưa ra giải pháp phù hợp hơn cho mỗi cá nhân.

Cách thức hoạt động của bài kiểm tra

Các xét nghiệm bộ gen thường được cung cấp dưới dạng một nhóm các gen được nhắm mục tiêu, từ phân tích các "điểm nóng" di truyền (các vị trí đột biến được thiết lập tốt) cho đến giải trình tự gen đầy đủ. Các xét nghiệm thường được thực hiện trong phòng thí nghiệm chuyên ngành được chứng nhận theo Sửa đổi cải tiến phòng thí nghiệm lâm sàng (CLIA) năm 1988. Ngày nay, có hơn 500 phòng thí nghiệm di truyền được chứng nhận CLIA tại Hoa Kỳ.

Hầu hết các xét nghiệm đều yêu cầu mẫu máu hoặc nước bọt hoặc tăm bông bên trong má của bạn (được gọi là phết tế bào buccal). Tùy thuộc vào mục đích của xét nghiệm, nó có thể chỉ cần một vài giọt máu hoặc vài lọ thuốc. Sinh thiết khối u hoặc tủy xương có thể cần thiết cho những người bị ung thư.

Sau khi lấy được mẫu, thường mất từ ​​một đến bốn tuần để nhận được kết quả. Tùy thuộc vào tình trạng đang được điều trị, một cố vấn di truyền có thể có mặt để giúp bạn hiểu những hạn chế của xét nghiệm và kết quả có ý nghĩa gì và không có ý nghĩa gì.

Trình tự thế hệ tiếp theo

Giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) là công cụ chính để kiểm tra bộ gen. Nó được sử dụng để xác định và đánh giá trình tự di truyền của hàng triệu phân đoạn DNA ngắn gọi là "đọc". Các lần đọc sau đó được tập hợp thành một chuỗi hoàn chỉnh để xác định các biến thể di truyền (biến thể) có mặt và ý nghĩa của chúng.

NGS cực kỳ linh hoạt và chỉ có thể được sử dụng để sắp xếp một vài gen, chẳng hạn như bảng điều trị ung thư vú di truyền hoặc toàn bộ bộ gen được sử dụng điển hình cho mục đích nghiên cứu để sàng lọc các bệnh hiếm gặp.

Vì hầu hết các biến thể có ít hoặc không có tác động đến sức khỏe con người, chúng sẽ được lọc ra để xác định một số ít có ý nghĩa về mặt y tế. Những biến thể này sau đó sẽ được tính theo thang điểm năm, từ:

1. Lành tính (không gây bệnh)
2. Có khả năng lành tính
3. Không chắc chắn
4. Có khả năng gây bệnh (gây bệnh)
5. Gây bệnh

Trong khi hầu hết các phòng thí nghiệm sẽ báo cáo các phát hiện gây bệnh và có khả năng gây bệnh, một số cũng sẽ bao gồm các phát hiện không chắc chắn, có khả năng lành tính và lành tính. Một giải thích từ một nhà di truyền học được chứng nhận cũng sẽ được bao gồm.

Kết quả tiểu học và trung học

Các kết quả liên quan trực tiếp đến một tình trạng nghi ngờ được đề cập đến các kết quả chính, trong khi các kết quả có ý nghĩa về mặt y tế nhưng không liên quan được gọi là kết quả thứ cấp (hoặc ngẫu nhiên).

Các phát hiện thứ cấp thường có liên quan và có thể cho thấy một người có nguy cơ di truyền về bệnh trong tương lai, tình trạng mang mầm bệnh hoặc phát hiện dược động học (cách cơ thể bạn xử lý một loại thuốc cụ thể). Trong một số trường hợp, kiểm tra cũng có thể được thực hiện trên cha mẹ của bạn để giúp xác định các biến thể được chia sẻ và biến thể nào được chia sẻ de novo (không được thừa kế).

Xét nghiệm bộ gen trong ung thư

Sự phát triển của xét nghiệm genomic xảy ra ít nhiều song song với sự gia tăng của các liệu pháp điều trị ung thư nhắm mục tiêu. Khi các nhà khoa học bắt đầu nắm bắt cách các biến thể di truyền nhất định biến các tế bào bình thường thành tế bào ung thư, họ có thể phát triển các xét nghiệm để sàng lọc các biến thể cụ thể và phát triển các loại thuốc để nhắm vào các gen đó.

Ngày nay, xét nghiệm genomic đã trở thành một phần không thể thiếu trong điều trị và quản lý nhiều loại ung thư khác nhau, bao gồm ung thư vú và ung thư phổi.

Mặc dù các xét nghiệm di truyền có thể giúp xác định một người có nguy cơ mắc bệnh ung thư, xét nghiệm gen giúp chúng tôi xác định các dấu hiệu di truyền liên quan đến đặc điểm của bệnh. Nó cho phép chúng ta dự đoán hành vi có khả năng của một khối u, bao gồm tốc độ phát triển của nó và khả năng di căn của nó.

Điều này rất quan trọng khi các tế bào của khối u dễ bị đột biến. Ngay cả khi một biến thể di truyền duy nhất chịu trách nhiệm cho sự gia tăng của khối u, bản thân căn bệnh này có thể diễn ra theo nhiều cách khác nhau, một số tích cực và một số khác thì không. Trong khi xét nghiệm di truyền có thể giúp xác định bệnh ác tính, xét nghiệm gen có thể xác định các cách hiệu quả nhất để điều trị.

Hơn nữa, nếu một khối u đột nhiên biến đổi, xét nghiệm bộ gen có thể phát hiện ra liệu đột biến có thể tiếp nhận liệu pháp nhắm mục tiêu hay không. Một ví dụ như vậy là thuốc Nerlynx (neratinib) được sử dụng để nhắm mục tiêu và điều trị ung thư vú dương tính HER2 giai đoạn đầu.

So sánh xét nghiệm di truyền và bộ gen trong ung thư vú

Di truyền học

• Nghiên cứu về các đặc điểm di truyền, bao gồm cả những bệnh liên quan đến một số bệnh

• Di truyền xác định nguy cơ di truyền ung thư từ cha mẹ của bạn

• Xét nghiệm BRCA1 và BRCA2 có thể dự đoán nguy cơ bạn bị ung thư vú hoặc ung thư buồng trứng

• Khi bạn biết nguy cơ mắc bệnh ung thư vú, bạn có thể thực hiện các bước để chủ động giảm nguy cơ

Bộ gen

• Nghiên cứu về hoạt động và sự tương tác của các gen trong bộ gen, bao gồm cả vai trò của chúng trong một số bệnh

• Một khi bạn bị ung thư, bộ gen sẽ xác định khối u sẽ hoạt động như thế nào

• Các xét nghiệm ung thư vú Oncotype DX và PAM50 được sử dụng để xác định khối u và dự đoán cách bạn sẽ đáp ứng với hóa trị liệu

• Dựa trên kết quả xét nghiệm genomic, bạn và bác sĩ có thể quyết định lựa chọn điều trị nào là phù hợp nhất sau phẫu thuật

Xét nghiệm bộ gen tại nhà

Xét nghiệm genom tại nhà đã xâm nhập vào cuộc sống hàng ngày của chúng tôi, bắt đầu chủ yếu bằng việc phát hành bộ di truyền tại nhà 23andMe trực tiếp cho người tiêu dùng vào năm 2007.

Trong khi một số xét nghiệm di truyền tại nhà, như xét nghiệm AneopryDNA và National Geographic Geno 2.0, được thiết kế chỉ để truy tìm nguồn gốc của một người, thì 23andMe mang đến cho người tiêu dùng cơ hội xác định nguy cơ mắc một số rối loạn sức khỏe di truyền.

Đó là một mô hình kinh doanh đầy thách thức. Năm 2010, Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã yêu cầu 23andMe và các nhà sản xuất xét nghiệm di truyền tại nhà liên quan đến sức khỏe khác ngừng bán các thiết bị mà cơ quan quản lý coi là "thiết bị y tế" theo luật liên bang.

Vào tháng 4 năm 2016, sau nhiều năm đàm phán với FDA, 23andMe đã được cấp quyền phát hành bài kiểm tra Rủi ro di truyền dịch vụ gen cá nhân của họ, có thể cung cấp thông tin về một người mắc bệnh từ 10 bệnh sau đây:

• Thiếu hụt alpha-1 antitrypsin (một rối loạn di truyền liên quan đến bệnh phổi và gan)
• Bệnh celiac
• Dystonia nguyên phát khởi phát sớm (một rối loạn vận động không tự nguyện)
• Thiếu yếu tố XI (một rối loạn đông máu)
• Bệnh Gaucher loại 1
• Thiếu hụt glucose-6-phosphate dehydrogenase (rối loạn hồng cầu)
• Bệnh di truyền hemochromatosis (một rối loạn quá tải sắt)
• Huyết khối di truyền (một rối loạn đông máu)
• Bệnh Alzheimer khởi phát muộn
• Bệnh Parkinson

Các xét nghiệm dựa trên nước bọt cung cấp mức độ chính xác tương tự như các bác sĩ sử dụng.

Mặc dù có những ưu điểm của các sản phẩm này, vẫn có một số người ủng hộ về nguy cơ phân biệt đối xử nếu thông tin di truyền được chia sẻ mà không có sự cho phép của người tiêu dùng. Một số điểm cho thấy rằng công ty dược phẩm khổng lồ GlaxoSmithKline (GSK) đã là nhà đầu tư vào 23andMe và có kế hoạch sử dụng kết quả thử nghiệm của năm triệu khách hàng để thiết kế thuốc dược phẩm mới.

Để chống lại những lời chỉ trích, 23andMe đã khuyên FDA rằng các kết quả sẽ là "không xác định", nghĩa là thông tin và danh tính của người tiêu dùng sẽ không được chia sẻ với GSK.