Что гены могут рассказать нам о болезни сердца

Существует огромный интерес к изучению того, что наши гены могут рассказать нам о себе. Не хотели бы вы знать, есть ли у вас нерегулярный ген («вариант гена»), который вызывает высокий уровень холестерина или облегчает сгусток крови, прежде чем его можно будет обнаружить с помощью стандартного анализа крови? Разве не было бы полезно узнать, существует ли риск сердечного приступа в будущем в молодом возрасте, чтобы вы могли начать лечение, чтобы предотвратить его?

Существует много волнений по поводу обещания геномного секвенирования и того, как его можно использовать для создания более эффективных способов лечения человека - по сути, для персонализации ухода. Уже сейчас онкологические врачи начинают использовать генетическую информацию о опухолях человека, чтобы выбрать наиболее эффективные лекарства. Но персонализированная медицина все еще находится в зачаточном состоянии и еще не получила широкого применения в кардиологии. Зачем? Потому что чем больше мы учимся, тем больше у нас вопросов.

Изучение того, что должны сказать гены

Наша ДНК невероятно сложна. У каждого из нас есть три миллиона базовых пар генов. Чтобы узнать, какие пары генов являются ненормальными, мы сначала должны были узнать, как выглядят нормальные гены. К счастью, преданные генетики смогли нанести на карту ДНК с помощью мощных компьютеров. Сложные машины могут очень быстро читать эти сложные коды - и процесс, который занял 13 лет, теперь может быть выполнен за один день или около того.

Затем эти ученые начали искать нерегулярные гены, которые появились у людей с определенными заболеваниями, чтобы они могли установить связь между мутацией и состоянием. Это похоже на поиск опечаток на страницах книги - у каждого есть несколько опечаток в их ДНК.

Но мы узнали, что связь не всегда проста. Например, мы нашли несколько вариантов генов, которые приводят к гипертрофической кардиомиопатии, заболеванию, которое заставляет сердечную мышцу утолщаться, увеличиваться и в конечном итоге разрушаться. В течение долгого времени мы знали, что не каждый, кто несет этот вариант гена, заболевает. Это относится и к другим вариантам генов.

Кроме того, ученые недавно выяснили, что вариант гена при гипертрофической кардиомиопатии может затрагивать некоторых рас, но не других. Например, у кавказских людей, имеющих генный вариант, может развиться заболевание, в то время как у чернокожих людей с таким же генным вариантом нет. Мы не знаем точно, почему. Таким образом, наличие генного варианта у некоторых людей может иметь различное значение у других, что означает, что другие факторы могут быть в игре.

Кроме того, существует множество болезней, которые, по-видимому, имеют генетическую причину, потому что они распространяются в семьях, но мы не смогли определить варианты генов, которые их вызывают. Вполне вероятно, что участвуют несколько вариантов генов.

Продвигается

С точки зрения сердца, мы узнали больше всего из редких мутаций. Эти открытия привели к лучшему пониманию того, как природа может исправить эти проблемы. Есть большая надежда, что мы сможем использовать это понимание для разработки новых лекарств для лечения этих заболеваний.

Например, вариант гена был идентифицирован десять лет назад как связанный с неспособностью печени выводить холестерин из кровотока. Люди с этой мутацией имеют очень высокий уровень холестерина в крови. Это открытие было использовано для создания нового класса препаратов холестерина, называемых ингибиторами PCSK9, которые помогают пациентам с мутацией метаболизировать холестерин.

Препарат предотвращает вмешательство белка PCSK9 в нормальный механизм выведения холестерина из печени. От открытия пути PCSK9 до производства лекарственного средства, которое могло бы использоваться у пациентов, прошло менее десяти лет. Это было бы невозможно без знания генетического кода.

Генетические исследования приближают нас к поиску лечения гипертрофической кардиомиопатии. Был разработан инновационный метод лечения с использованием небольших молекул для нацеливания в местах расположения генного варианта. Когда кошкам, склонным к этому заболеванию, дают этот агент, вероятность того, что у них разовьются увеличенные сердечные капли.

Следующим шагом является проверка формулы на людях, подверженных риску заболевания. Если лечение будет эффективным, оно станет прорывом в профилактике гипертрофической кардиомиопатии. В настоящее время нет лечения для тех, кто имеет более высокую вероятность развития этого заболевания, потому что они несут генный вариант. Подобные разработки очень интересны, поскольку они меняют наш подход к уходу за пациентами с реактивного на проактивный.

Что мы не знаем

По мере того, как мы приближаемся к пониманию взаимосвязи между генными мутациями и болезнями, возникает третий фактор, который усложняет ситуацию - как наши гены взаимодействуют с окружающей средой и нашей повседневной жизнью.Сбор этих знаний займет систематический подход к клиническим исследованиям и многие десятилетия, чтобы прийти к ответам.

В конце концов, однако, мы надеемся, что они помогут нам понять некоторые основные вопросы, например, почему у некоторых людей, которые курят, дышат загрязненным воздухом или едят плохую пищу, развивается болезнь сердца, в то время как другие этого не делают. Хорошей новостью является то, что недавние исследования также показывают, что здоровые привычки, такие как регулярные физические упражнения и здоровое питание, могут преодолеть риски развития сердечно-сосудистых заболеваний, которые «наследуются» через генные варианты.

Заполнение бланков

Есть много недостающих кусочков головоломки ДНК. К счастью, предпринимаются огромные усилия по сбору и анализу геномных данных. Конечная цель состоит в том, чтобы дать врачам знания, которые им необходимы для лечения пациентов с определенным заболеванием.

Одно усилие называется «Инициатива прецизионной медицины» или «Все мы». Это уникальный проект, направленный на выявление индивидуальных различий в генах, окружающей среде и образе жизни. В рамках проекта будут участвовать один миллион или более участников по всей стране, которые соглашаются делиться биологическими образцами, генетическими данными, а также информацией о рационе питания и образе жизни с исследователями посредством своих электронных медицинских карт. Есть надежда, что информация, собранная в рамках этой программы, приведет к более точному лечению многих заболеваний.

Дешевле Тестирование

Стоимость секвенирования ДНК упала с тысяч долларов до сотен долларов и продолжает снижаться. Поскольку более низкие цены делают тестирование ДНК доступным для среднего человека, мы, вероятно, увидим более прямой маркетинг для потребителя, который позволит семьям идентифицировать некоторые риски генетических заболеваний, подобно тому, как вы уже можете использовать тестирование ДНК для обнаружения своего предка. Мы все еще изучаем последствия того, как получение информации о риске болезней может повлиять на здоровье и благополучие людей.

В медицинском мире мы пытаемся выяснить, как использовать ДНК-тестирование для получения информации, которую мы не можем получить при других типах тестирования. Как только мы получим информацию, нам нужно знать, что с ней делать. Хорошим примером является семейная гиперхолестеринемия. Анализ ДНК показал, что три процента людей подвержены повышенному риску этого заболевания, которое вызывает опасно высокий уровень холестерина в крови. Так:

• Должны ли все быть проверены, чтобы найти эти три процента?
• Это лучше, чем использовать стандартный тест на уровень холестерина в крови и вести тщательный семейный анамнез?
• Что, если анализ ДНК обнаружит, что у вас на пять процентов выше риск различных форм сердечно-сосудистых заболеваний?
• Достаточно ли высок этот повышенный риск, чтобы вы проходили лечение?

На подобные вопросы нужно ответить, прежде чем мы сможем использовать анализ ДНК для обоснования нашего подхода к лечению.

Движение вперед

Мы только начали царапать поверхность, но мы ожидаем, что генетика в конечном итоге изменит то, как кардиологи оценивают пациентов и их семьи с определенными формами сердечных заболеваний, такими как сердечная недостаточность. У каждого пятого взрослого развивается сердечная недостаточность. И болезнь поражает детей каждого четвертого пациента с сердечной недостаточностью. Мы хотели бы идентифицировать этих людей до того, как у них разовьется сердечная недостаточность.

К счастью, многие интересные новые разработки в области знаний и технологий позволяют нам решать эту чрезвычайно сложную головоломку. Выявление потенциала генного тестирования является сложной задачей, но увлекательной. Все с нетерпением ждут прогресса.

Доктор Танг является кардиологом Института сердца и сосудов Кливлендской клиники, национальной программы кардиологии и кардиохирургии № 1 в США по версии News & World Report. Он также является директором Центра клинической геномики.