Мы хотели бы установить дополнительные файлы cookie, чтобы понять, как вы используете GOV.UK, запомнить свои настройки и улучшить государственные услуги.
Вы приняли дополнительные файлы cookie.Вы отказались от дополнительных файлов cookie.Вы можете изменить настройки файлов cookie в любое время.
Если не указано иное, данная публикация распространяется под лицензией Open Government License v3.0.Чтобы просмотреть эту лицензию, посетите сайт nationalarchives.gov.uk/doc/open-government-licence/version/3 или напишите в Information Policy, The National Archives, Kew, London TW9 4DU или по электронной почте: psi@nationalarchives.правительствоВЕЛИКОБРИТАНИЯ.
Если нам станет известна какая-либо информация об авторских правах третьих лиц, вам необходимо будет получить разрешение от соответствующего владельца авторских прав.
Публикация доступна по адресу https://www.gov.uk/government/publications/genomics-beyond-health/genomics-beyond-health-full-report-accessible-webpage.
ДНК является основой всей биологической жизни и была впервые открыта в 1869 году швейцарским химиком Фридрихом Мишером.Столетие постепенных открытий привело Джеймса Уотсона, Фрэнсиса Крика, Розалинду Франклин и Мориса Уилкинса в 1953 году к разработке ныне известной модели «двойной спирали», состоящей из двух переплетенных цепей.После окончательного понимания структуры ДНК потребовалось еще 50 лет, прежде чем в 2003 году в рамках проекта «Геном человека» был секвенирован полный геном человека.
Секвенирование человеческого генома на рубеже тысячелетий является поворотным моментом в нашем понимании биологии человека.Наконец, мы можем прочитать генетический план природы.
С тех пор технологии, которые мы можем использовать для чтения генома человека, быстро развились.На секвенирование первого генома ушло 13 лет, а это означало, что многие научные исследования были сосредоточены только на определенных частях ДНК.Весь геном человека теперь можно секвенировать за один день.Достижения в этой технологии секвенирования привели к серьезным изменениям в нашей способности понимать геном человека.Масштабные научные исследования улучшили наше понимание взаимосвязи между определенными участками ДНК (генами) и некоторыми нашими чертами и чертами.Однако влияние генов на различные черты характера — очень сложная загадка: у каждого из нас есть около 20 000 генов, которые действуют в сложных сетях, влияющих на наши черты.
На сегодняшний день основное внимание исследований уделяется здоровью и болезням, и в некоторых случаях мы добились значительного прогресса.Именно здесь геномика становится фундаментальным инструментом в нашем понимании здоровья и прогрессирования заболеваний.Ведущая в мире инфраструктура геномики Великобритании ставит ее на передовые позиции в мире с точки зрения геномных данных и исследований.
Это было очевидно на протяжении всей пандемии COVID, когда Великобритания лидировала в секвенировании генома вируса SARS-CoV-2.Геномика может стать центральной опорой будущей системы здравоохранения Великобритании.Оно должно во все большей степени обеспечивать раннее выявление заболеваний, диагностику редких генетических заболеваний и помогать лучше адаптировать здравоохранение к нуждам людей.
Ученые лучше понимают, как наша ДНК связана с широким спектром характеристик в других областях, помимо здоровья, таких как занятость, спорт и образование.В этом исследовании использовалась геномная инфраструктура, разработанная для исследований в области здравоохранения, что изменило наше понимание того, как формируется и развивается широкий спектр человеческих качеств.Хотя наши геномные знания о нездоровых признаках растут, они сильно отстают от здоровых признаков.
Возможности и проблемы, которые мы видим в медицинской геномике, такие как необходимость генетического консультирования или когда тестирование дает достаточно информации для обоснования его использования, открывают окно в потенциальное будущее немедицинской геномики.
В дополнение к более широкому использованию геномных знаний в секторе здравоохранения, все большее число людей узнают о геномных знаниях через частные компании, которые предоставляют услуги напрямую потребителю.За определенную плату эти компании предлагают людям возможность изучить свое происхождение и получить геномную информацию о ряде признаков.
Растущая информация, полученная в результате международных исследований, позволила успешно разработать новые технологии, а точность, с которой мы можем предсказать характеристики человека по ДНК, возрастает.Помимо понимания, теперь технически возможно редактировать определенные гены.
Хотя геномика потенциально способна изменить многие аспекты жизни общества, ее использование может сопряжено с этическими рисками, рисками для данных и безопасности.На национальном и международном уровнях использование геномики регулируется рядом добровольных руководящих принципов и более общих правил, не относящихся конкретно к геномике, таких как Общий закон о защите данных.По мере того как мощь геномики растет и ее использование расширяется, правительства все чаще сталкиваются с выбором, будет ли этот подход продолжать надежно интегрировать геномику в общество.Использование разнообразных преимуществ Великобритании в области инфраструктурных и геномных исследований потребует скоординированных усилий правительства и промышленности.
Если бы вы могли определить, сможет ли ваш ребенок преуспеть в спорте или учебе, вы бы это сделали?
Это лишь некоторые из вопросов, с которыми мы, вероятно, столкнемся в ближайшем будущем, поскольку геномная наука предоставляет нам все больше и больше информации о геноме человека и той роли, которую он играет во влиянии на наши черты и поведение.
Информация о геноме человека — его уникальной последовательности дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) — уже используется для постановки некоторых медицинских диагнозов и персонализации лечения.Но мы также начинаем понимать, как геном влияет на черты характера и поведение людей, помимо здоровья.
Уже есть доказательства того, что геном влияет на характеристики, не связанные со здоровьем, такие как склонность к риску, образование и употребление психоактивных веществ.По мере того, как мы узнаем больше о том, как гены влияют на черты характера, мы можем лучше предсказать, насколько вероятно и в какой степени у человека разовьются эти черты, основываясь на последовательности его генома.
Это поднимает несколько важных вопросов.Как используется эта информация?Что это значит для нашего общества?Как может потребоваться корректировка политики в различных секторах?Нужно ли нам больше регулирования?Как мы будем решать поднятые этические проблемы, устраняя риски дискриминации и потенциальные угрозы конфиденциальности?
Хотя некоторые из потенциальных применений геномики могут не реализоваться в краткосрочной или даже среднесрочной перспективе, сегодня исследуются новые способы использования геномной информации.Это означает, что сейчас самое время предсказать будущее использование геномики.Нам также необходимо рассмотреть возможные последствия, если геномные услуги станут доступны общественности до того, как наука действительно будет готова.Это позволит нам должным образом рассмотреть возможности и риски, которые могут представлять эти новые применения геномики, и определить, что мы можем сделать в ответ.
Этот отчет знакомит с геномикой неспециалистов, исследует, как развивалась наука, и пытается рассмотреть ее влияние на различные области.В докладе рассматривается то, что может происходить сейчас и что может произойти в будущем, а также исследуется, где мощь геномики может быть переоценена.
Геномика – это не просто вопрос политики здравоохранения.Это может повлиять на широкий спектр областей политики: от образования и уголовного правосудия до занятости и страхования.В настоящем докладе основное внимание уделяется геномике человека, не связанной со здравоохранением.Он также изучает возможности использования генома в сельском хозяйстве, экологии и синтетической биологии, чтобы понять широту его потенциального использования в других областях.
Однако большая часть того, что мы знаем о геномике человека, получена в результате исследований, изучающих ее роль в здоровье и болезнях.Здравоохранение также является местом, где разрабатывается множество потенциальных приложений.Именно с этого мы и начнем, а главы 2 и 3 представляют науку и развитие геномики.Это обеспечивает контекст для области геномики и дает технические знания, необходимые для понимания того, как геномика влияет на области, не связанные со здравоохранением.Читатели без технического образования могут спокойно пропустить это введение и перейти к главам 4, 5 и 6, в которых представлено основное содержание данного отчета.
Люди издавна были очарованы нашей генетикой и той ролью, которую она играет в нашем формировании.Мы стремимся понять, как генетические факторы влияют на наши физические характеристики, здоровье, личность, черты характера и навыки, а также как они взаимодействуют с влиянием окружающей среды.
4 миллиарда фунтов стерлингов, 13 лет затрат и времени на разработку первой последовательности генома человека (стоимость с поправкой на инфляцию).
Геномика – это изучение геномов организмов – их полных последовательностей ДНК – и того, как все наши гены работают вместе в наших биологических системах.В 20 веке изучение геномов обычно ограничивалось наблюдениями за близнецами с целью изучения роли наследственности и окружающей среды в физических и поведенческих чертах (или «природе и воспитании»).Однако середина 2000-х годов ознаменовалась первой публикацией генома человека и разработкой более быстрых и дешевых геномных технологий.
Эти методы означают, что исследователи, наконец, могут изучать генетический код напрямую, с гораздо меньшими затратами и временем.Полное секвенирование человеческого генома, которое раньше занимало годы и стоило миллиарды фунтов, теперь занимает меньше дня и стоит около 800 фунтов стерлингов [сноска 1].Теперь исследователи могут анализировать геномы сотен людей или подключаться к биобанкам, содержащим информацию о геномах тысяч людей.В результате геномные данные накапливаются в больших количествах для использования в исследованиях.
До сих пор геномика использовалась в основном в здравоохранении и медицинских исследованиях.Например, выявление наличия дефектных генетических вариантов, таких как вариант BRCA1, связанный с раком молочной железы.Это может позволить провести более раннее профилактическое лечение, которое было бы невозможно без знания генома.Однако по мере улучшения нашего понимания геномики становится все более очевидным, что влияние генома выходит далеко за рамки здоровья и болезней.
За последние 20 лет поиски понимания нашей генетической структуры значительно продвинулись вперед.Мы начинаем понимать структуру и функции генома, но нам еще многое предстоит узнать.
С 1950-х годов мы знали, что последовательность нашей ДНК — это код, содержащий инструкции о том, как наши клетки производят белки.Каждый ген соответствует отдельному белку, определяющему особенности организма (например, цвет глаз или размер цветка).ДНК может влиять на признаки посредством различных механизмов: один ген может определять признак (например, группа крови АВО), несколько генов могут действовать синергически (например, рост кожи и пигментация) или некоторые гены могут перекрываться, маскируя влияние разных генов. гены.гены.другие гены (например, облысение и цвет волос).
На большинство признаков влияет совместное действие многих (возможно, тысяч) различных сегментов ДНК.Но мутации в нашей ДНК вызывают изменения в белках, которые могут привести к изменению черт.Это основная движущая сила биологической изменчивости, разнообразия и болезней.Мутации могут давать индивидууму преимущество или недостаток, быть нейтральными изменениями или вообще не оказывать никакого эффекта.Они могут передаваться по наследству или возникать в результате зачатия.Однако, если они возникают во взрослом возрасте, это обычно ограничивает их воздействие на отдельных людей, а не на их потомство.
На изменчивость признаков также могут влиять эпигенетические механизмы.Они могут контролировать, включены или выключены гены.В отличие от генетических мутаций, они обратимы и частично зависят от окружающей среды.Это означает, что понимание причины признака — это не просто вопрос изучения того, какая генетическая последовательность влияет на каждый признак.Необходимо рассматривать генетику в более широком контексте, чтобы понять сети и взаимодействия по всему геному, а также роль окружающей среды.
Геномная технология может использоваться для определения генетической последовательности человека.Эти методы в настоящее время широко используются во многих исследованиях и все чаще предлагаются коммерческими компаниями для анализа здоровья или происхождения.Методы, используемые компаниями или исследователями для определения чьей-либо генетической последовательности, различаются, но до недавнего времени наиболее часто использовался метод, называемый микрочипом ДНК.Микрочипы измеряют части человеческого генома, а не считывают всю последовательность.Исторически микрочипы были проще, быстрее и дешевле, чем другие методы, но их использование имеет некоторые ограничения.
Как только данные будут накоплены, их можно будет изучить в масштабе, используя полногеномные исследования ассоциаций (или GWAS).Эти исследования направлены на поиск генетических вариантов, связанных с определенными чертами.Однако на сегодняшний день даже самые крупные исследования выявили лишь часть генетических эффектов, лежащих в основе многих признаков, по сравнению с тем, что мы ожидали бы от исследований близнецов.Неспособность идентифицировать все соответствующие генетические маркеры признака известна как проблема «отсутствующей наследственности».[сноска 2]
Однако способность GWAS идентифицировать родственные генетические варианты улучшается с увеличением количества данных, поэтому проблема отсутствия наследственности может быть решена по мере сбора большего количества геномных данных.
Кроме того, поскольку затраты продолжают падать, а технологии продолжают совершенствоваться, все больше и больше исследователей используют метод, называемый полногеномным секвенированием, вместо микрочипов.При этом напрямую считывается вся последовательность генома, а не частичные последовательности.Секвенирование позволяет преодолеть многие ограничения, связанные с микрочипами, что приводит к получению более богатых и информативных данных.Эти данные также помогают уменьшить проблему ненаследственности, а это означает, что мы начинаем больше узнавать о том, какие гены работают вместе, чтобы влиять на признаки.
Аналогичным образом, массовая коллекция последовательностей целого генома, запланированная в настоящее время для целей общественного здравоохранения, предоставит более богатые и надежные наборы данных для исследований.Это принесет пользу тем, кто изучает здоровые и нездоровые черты характера.
По мере того, как мы узнаем больше о том, как гены влияют на черты характера, мы можем лучше предсказать, как разные гены могут работать вместе для определенного признака.Это делается путем объединения предполагаемых эффектов нескольких генов в единый показатель генетической ответственности, известный как полигенный показатель.Полигенные показатели, как правило, являются более точными предикторами вероятности развития у человека той или иной черты, чем отдельные генетические маркеры.
Полигенные шкалы в настоящее время набирают популярность в медицинских исследованиях с целью однажды использовать их для руководства клиническими вмешательствами на индивидуальном уровне.Однако полигенные оценки ограничены GWAS, поэтому многие еще не очень точно предсказали свои целевые признаки, а полигенные оценки роста достигают точности прогнозирования только 25%.[Сноска 3] Это означает, что по некоторым признакам они могут быть не такими точными, как другие диагностические методы, такие как анализы крови или МРТ.Однако по мере улучшения геномных данных должна улучшаться и точность оценок полигенности.В будущем полигенные показатели смогут предоставлять информацию о клиническом риске раньше, чем традиционные диагностические инструменты, и таким же образом их можно будет использовать для прогнозирования признаков, не связанных со здоровьем.
Но, как и любой подход, он имеет ограничения.Основным ограничением GWAS является разнообразие используемых данных, которое не отражает разнообразие населения в целом.Исследования показали, что до 83% GWAS выполняются в когортах исключительно европейского происхождения.[Сноска 4] Это явно проблематично, поскольку означает, что GWAS может быть актуален только для определенных групп населения.Таким образом, разработка и использование прогностических тестов, основанных на результатах систематической ошибки GWAS, может привести к дискриминации людей, не входящих в популяцию GWAS.
Что касается признаков, не связанных со здоровьем, прогнозы, основанные на полигенных показателях, в настоящее время менее информативны, чем доступная негеномная информация.Например, полигенные оценки для прогнозирования уровня образования (одни из самых мощных доступных полигенных оценок) менее информативны, чем простые меры родительского образования.[Сноска 5] Прогностическая сила полигенных показателей неизбежно будет возрастать по мере увеличения масштаба и разнообразия исследований, а также исследований, основанных на данных полногеномного секвенирования.
Исследования генома сосредоточены на геномике здоровья и болезней, помогая выявить части генома, влияющие на риск заболеваний.То, что мы знаем о роли геномики, зависит от заболевания.Для некоторых моногенных заболеваний, таких как болезнь Хантингтона, мы можем точно предсказать вероятность развития заболевания у человека на основе его геномных данных.Для заболеваний, вызванных множеством генов в сочетании с воздействием окружающей среды, таких как ишемическая болезнь сердца, точность геномных прогнозов была намного ниже.Зачастую, чем сложнее заболевание или признак, тем труднее его точно понять и предсказать.Однако точность прогнозирования повышается по мере того, как изучаемые когорты становятся больше и разнообразнее.
Великобритания находится на переднем крае исследований в области геномики здравоохранения.Мы создали огромную инфраструктуру в области геномных технологий, исследовательских баз данных и вычислительных мощностей.Великобритания внесла значительный вклад в глобальные знания о геноме, особенно во время пандемии COVID-19, когда мы возглавили секвенирование генома вируса SARS-CoV-2 и его новых вариантов.
Genome UK – это амбициозная стратегия Великобритании в области геномного здоровья, в рамках которой Национальная служба здравоохранения интегрирует секвенирование генома в повседневную клиническую помощь для диагностики редких заболеваний, рака или инфекционных заболеваний.[сноска 6]
Это также приведет к значительному увеличению количества геномов человека, доступных для исследования.Это должно позволить провести более широкие исследования и открыть новые возможности для применения геномики.Будучи мировым лидером в разработке геномных данных и инфраструктуры, Великобритания имеет потенциал стать мировым лидером в области этики и регулирования геномной науки.
Наборы для генетического тестирования прямого потребления (DTC) продаются напрямую потребителям без участия поставщиков медицинских услуг.Мазки слюны отправляются на анализ, предоставляя потребителям персонализированный анализ здоровья или происхождения всего за несколько недель.Этот рынок быстро растет: десятки миллионов потребителей по всему миру отправляют образцы ДНК для коммерческого секвенирования, чтобы получить представление о своем здоровье, происхождении и генетической предрасположенности к определенным признакам.
Точность некоторых методов анализа генома, которые предоставляют услуги напрямую потребителю, может быть очень низкой.Тесты также могут повлиять на личную конфиденциальность посредством обмена данными, идентификации родственников и потенциальных упущений в протоколах кибербезопасности.Клиенты могут не до конца понимать эти проблемы при обращении в испытательную компанию DTC.
Геномное тестирование DTC на предмет немедицинских признаков также практически не регулируется.Они выходят за рамки законодательства, регулирующего медицинское геномное тестирование, и вместо этого полагаются на добровольное саморегулирование поставщиков тестов.Многие из этих компаний также базируются за пределами Великобритании и не регулируются в Великобритании.
Последовательности ДНК обладают уникальными возможностями в судебной медицине для идентификации неизвестных лиц.Базовый анализ ДНК широко используется с момента изобретения дактилоскопии ДНК в 1984 году, а Национальная база данных ДНК Великобритании (NDNAD) содержит 5,7 миллиона личных профилей и 631 000 записей с мест преступлений.[сноска 8]
Время публикации: 14 февраля 2023 г.