Медицинские факты

Стрeмитeльнo рaзвивaющиeся цифрoвыe тexнoлoгии всe aктивнee прoникaют в мeдицину. O тoм, зaчeм нужны oтeчeствeнныe бaзы BigData, и кaк искусствeнный интeллeкт мoжeт отделать ситуaцию с диaгнoстикoй и лeчeниeм гeнeтичeскиx зaбoлeвaний, рaсскaзaл Мeднoвoстям глaвный внeштaтный спeциaлист пo мeдицинскoй гeнeтикe Минздрaвa Рoссии, прeзидeнт Aссoциaции мeдицинскиx гeнeтикoв Рoссии, члeн-кoррeспoндeнт РAН, дирeктoр ФГБНУ «МГНЦ» д.м.н. Сeргeй Куцeв.

Сeргeй Куцeв. Фoтo: med-gen.ru

Сeргeй Ивaнoвич, дeйствитeльнo ли искусствeнный интeллeкт (ИИ) прoизвeл рeвoлюцию в мeдицинскoй гeнeтикe, пeрeвeл ee с oблaсти чистoй нaуки в клиничeскую прaктику.

— Сoврeмeннaя гeнeтикa oпeрируeт oгрoмным oбъeмoм дaнныx, пoлучaeмыx присутствие ДНК-диaгнoстикe. В рeзультaтe тeстирoвaния мы oбнaруживaeм в гeнoмe пaциeнтa измeнeния нуклeoтиднoй пoслeдoвaтeльнoсти, кoтoрыe мoгут (пре)бывать, кaк вaриaнтaми нoрмы (пoлимoрфизмы), тaк и причинoй рaзвития зaбoлeвaния, тo eсть мутaциями. И чтoбы пoнять, с чeм наша сестра имeeм дeлo, трeбуeтся aнaлиз бoльшoгo кoличeствa рaзличныx бaз дaнныx.

Нo пoкa испoльзoвaниe ИИ на нaс – этo eщe тoлькo нaучнaя рaбoтa. Чтoбы испoльзoвaть eгo нa прaктикe, нужнo стaндaртизирoвaть бoльшиe мaссивы клиничeскиx дaнныx.Кoгдa у нaс пoявятся элeктрoнныe истoрии бoлeзнeй сo стaндaртизoвaнным oписaниeм клиничeскиx прoявлeний у кaждoгo пaциeнтa, автор смoжeм oбoзнaчaть группы рискa и цeлeнaпрaвлeннo иx oбслeдoвaть. Сии исслeдoвaния oсoбeннo важны для поиска тех заболеваний, исполнение) которых есть патогенетическое лечение.

Сегодня в нашем Медико-генетическом центре и в других центрах накоплен ахинейский массив информации о наследственных заболеваниях и их молекулярно-генетических причинах. Рядом некоторых заболеваниях возможно определить наиболее частые иначе говоря мажорные мутации. Созданные на их основании алгоритмы диагностики входят в клинические рекомендации. И понятное дело, было бы хорошо собрать все материал, касающиеся молекулярных причин различных наследственных заболеваний, в единую информационную систему. В идеале электронная чертеж должна быть у каждого пациента и доступна в целях врачей всех специальностей. Например, в Израиле поуже есть такая система: где бы ни лечился больной в данный момент, врач имеет доступ к его истории болезни, идеже сохраняются результаты всех предыдущих обследований.

И, натурально, нам нужна отечественная база данных, содержащая информацию о тех не то — не то иных вариантах в генетическом аппарате.Анализ информации с использованием Big Data горазд заменить сложные дополнительные лабораторные исследования. Ноне мы работаем с международными базами данных. Самая известная изо них OMIM – база данных сообразно наследственным заболеваниям, которая содержит информацию о клинической картине и о являющихся его причиной генетических вариантах. В результате полногеномного секвенирования пишущий эти строки получаем огромное количество так называемых «сырых» данных пациента, которые могут важить больше 100 Гб. И программное обеспечение помогает отфильтровать тетушка варианты, которые могут быть причиной заболевания. Же и после автоматического процессинга остаются сотни вариантов, которые анализируют специалисты.

На хрен нужна отечественная база данных, когда сделано есть международные?

— Дело в том, что варианты нормы и мутации, а равным образом частота их встречаемости различаются в разных популяциях. Популяционные базы данных основаны получи и распишись данных полных экзомов и полных геномов клинически здоровых людей, и предвидя частоту варианта в популяции уже можно учинить вывод о том, с чем мы имеем обязанности: с нормой или патологией.

Например, сейчас весь век больше информации поступает о наследственных формах эпилепсии. У одного с наших пациентов мы нашли вариант, тот или другой, по нашим данным, встречается в популяции безбожно редко, и может быть, как нормой, где-то и причиной эпилепсии. Мы обратились к нашим китайским коллегам с вопросом о волюм, насколько часто подобное изменение ДНК встречается у них. Если только оно такое же редкое или встречается у больных с похожей клинической картиной, в таком случае с большой вероятностью может быть причиной заболевания. Оказалось, а этот вариант имеют около 5% населения Китая, а эпилепсией страдает значительно меньшее людей. Это означает, что переданный вариант абсолютно точно не является причиной заболевания. Из этого следует, что простой анализ информации с использованием Big Data станет заменить сложные дополнительные лабораторные исследования.

Исключая собственной базы данных, нам нужна пока что и единая для всех врачей-генетиков собственная площадка для работы с пациентами, и для будущего анализа электронных историй болезни.

Генетикам делать нечего так называемое «глубокое фенотипирование», так есть доскональное изучение всей совокупности признаков и клинических симптомов у пациента. Невзирая на наличие технологий, которые позволяют безгранично подробно изучать структуру генома, фенотип у нас описывается хорошо примитивно. Тем не менее, для диагностики аспидски часто имеют значение даже небольшие признаки. Во, по особенностям лица, хороший генетик может за единый вздох заподозрить тот или иной синдром.

По какой причине даст генетикам и их пациентам глубокое фенотипировнаие?

— В теории глубокое фенотипирование охватывает около 13 тысяч признаков, по которым недурно (бы) обследовать пациента. Все это Big Data, которые что греха таить нужно анализировать. Если бы мы имели такую случай и полный геном, мы могли бы безмерно многое сделать не только для наследственных, же и для мультифакторных заболеваний.

Сегодня исследование генома и штудирование его разнообразия – одно из важнейших направлений, и сие задача на ближайшие 20-30 лет. До этих пор считалось, что кодирующая часть генома – сие 1-2% от всего генетического аппарата, а по сию пору остальные участки не играют никакой роли. Только оказалось, что это совсем не манером): эти участки кодируют различные классы РНК, а сии РНК в свою очередь являются регуляторами функции других генов.

Изучением структуры генома в норме и патологий безбожно активно занимаются во всем мире. Пример, в Великобритании была программа «Сто тысяч геномов», в рамках которой предполагалось осматривать 100 тысяч жителей страны. Теперь сие программа называется «миллион геномов», и в перспективе ляжет в основу здравоохранения Великобритании. Подобные проекты идут в других странах, таких не хуже кого Китай, США и других. У нас, к сожалению, таких масштабных проектов не имеется.

Как Big Data может улучшить ситуацию с диагностикой и лечением редких генетических заболеваний?

— Тутти наследственные болезни являются редкими, но посреди них есть и относительно часто встречающиеся, возьмем, фенилкетонурия или муковисцидоз. Существуют очень отличаются как небо и земля подходы к разработке терапии. Так, редактирование генома – сие прямой путь лечения, исправление какого-так определенного дефекта, который мы можем раскрыть. Но Big Data позволяет искать и другие пути, обходные. В частности: истощить генорегуляторы и искать гены, участвующих в молекулярных сетях, возбуждать на элементы этих сетей, чтобы нейтрализовать исполнение другого гена или наоборот его давать (толчок.

Если мы будем иметь достаточно подробное показ клинических проявлений, приближающееся к тому, что да мы с тобой называем «глубокое фенотипирование», в таком случае сможем попытаться выявить группы риска и потом уже более точными методами находить пациентов с заболеваниями, с которых можно найти лечение.

И уже убирать конкретные примеры?

Конечно. К примеру, у нас возникла суперидея проанализировать электронные истории болезней пациентов изо высокой группы риска по орфанным заболеваниям. Беспричинно, болезнь Фабри многолика и в патологический процесс вовлекается чутко-сосудистая система, выделительная система (почки) и нервная построение, из-за чего пациенты могут на удочку к специалистам разного профиля, которые не денно и нощно могут прийти к предположению о таком редком заболевании. В нашей стране наворачивать лечебные учреждения, которые имеют электронные картеж пациентов. И мы проанализировали большое количество карт пациентов, которые ((очень) давно наблюдаются у нефрологов, неврологов или кардиологов и имеют клинические проявления, которые могут находиться составной частью болезни Фабри. В итоге образовалась систематизация из нескольких тысяч пациентов, которую ты да я можем назвать группой риска по этой болезни. Следующим шажком станет проведение скрининга (существуют методы, которые позволяют квалифицировать активность фермента, недостаточность которого приводит к этому заболеванию). И таким образом ты да я выясним, насколько нам помог искусственный умственные способности, использованный для анализа симптомов в электронных картах.

Допускается ли считать полногеномное секвенирование эффективным инструментом выявления наследственных заболеваний ?

— Кроме сомнения. Это действительно то, что революционизировало нашу медико-генетическую службу. А именно, существует несколько сотен генов, которые могут вселять к эпилепсии. И будет затратно и тяжело секвенировать врассыпную каждый ген. Это будет сделано а там – для валидации вариантов, выявленных близ полногеномных исследованиях.

Сегодня очень популярно существо панелей, когда анализируются несколько десятков иначе сотен генов, отвечающих за ту иль иную патологию. Очень важно, что сия технология позволяет выявить генетическую гетерогенность, которая характерна на наследственных заболеваний. Речь идет о том, фигли одно и то же заболевание может бытийствовать вызвано мутацией в разных генах, а значит и физиатрия тоже может отличаться на основе знаний генотипа. В частности фенилкетонурия может (пре)бывать вызвана не только мутацией в гене фенилаланингидроксилазы: похожая клиническая (кино)фильм может наблюдаться при наличии мутаций в других генах, а именно, при гиперфенилаланинемиях с дефицитом тетрагидробиоптерина.

Найти оный единственный вариант, который привел к развитию заболевания во всякое время непросто, потому что в разных областях каждого генома убирать несколько сотен тысяч вариантов, и какая-в таком случае часть из них уникальны и не описаны допрежь того. Поэтому существует и такой подход, при котором исследуются тоже геномы отца и матери и сравниваются с геномом ребенка.

В этом году была принята федеральная супервайзер по развитию геномных технологий. Создаются три центра геномных исследований. Будут ли они промышлять, в том числе, популяционной геномикой, генетической паспортизацией населения?

— В какой мере мне известно, нет. Один из трех центров кончайте работать в области биобезопасности и заниматься инфекционными патологиями и геномикой микроорганизмов, дальнейший – в области сельского хозяйства, а третий – в области медицины. Сей центр будет называться «Высокоточное редактирование генома» и кончайте сосредоточен исключительно на разработках технологий редактирования генома. Сие одно из перспективных направлений для разработки технологий лечения наследственных, онкологических, аутоиммунных и инфекционных заболеваний (включительно ВИЧ). Но глобально вопросов медицинской генетики каста программа не касается. Медицинская генетика у нас, к сожалению, докол в стороне от федеральных инициатив.

Редактирование генома – сие не то же самое, что исследования эпидемиологии наследственных заболеваний, структуры генома либо — либо функций тех или иных его локусов. А я пока не знаем, за что отвечает большая черепок генетического аппарата. Технология редактирования генома перспективна, так пока не применима для лечения наследственных заболеваний. (до, потенциальным ограничением являются побочные эффекты: исключая того, что редактируется цель (определенный аллель), происходит и внецелевое редактирование других генов. Сие может привести, например, к онкологическому заболеванию. Хотя технология развивается, и новые инструменты уменьшают риски внецелевого редактирования.

В России к 2025 году планируют оснастить всех жителей генетическими паспортами. Поможет ли сие снизить риск рождения детей с наследственными заболеваниями?

Генетическая паспортизация, о которой говорит власти предержащие, не имеет отношения к медицинской генетике. Предполагается сложить паспорт с теми или иными маркерами, которые позволяют опознать личность, а это проблема судебной медицины.

Лупить и другое понимание генетического паспорта, уже связанное с медициной. Одинаковый паспорт не до конца научно обоснован и предполагает с через генетических технологий изучить предрасположенность того сиречь иного человека к частым социально значимым заболеваниям, таким (как) будто сахарный диабет, бронхиальная астма, артериальная гипертензия и т.д. Да это не наследственные, а мультифакторные заболевания, быть которых генетическая предрасположенность существует, но заболевание развивается только под воздействием внешних факторов. Генетические признаки предрасположенности никак не могут предсказывать развитие заболевания и, в сущности, перевес остаются 1 к 1.

Еще одно понимание генетического паспорта предполагает отладка каждого индивидуума на носительство патогенных вариантов частых наследственных заболеваний. Сие позволит при планировании деторождения сравнить паспорта супругов и справиться, есть ли риск рождения ребенка с праздник или иной мутацией.

Создается впечатление, по какой причине сегодня такой риск возрастает. В последнее счастливый случай действительно стало больше генных мутаций то есть (т. е.) просто их стали чаще замечать?

— Колебание наследственных заболеваний остается на одном уровне, сие законы динамики популяции. Мы получаем весь век больше информации о подобных заболеваниях, но сие связано с тем, что часть их переходит изо группы ненаследственных в группу наследственных. Мутации могут иметь отличительной чертой и могут быть различны у разных популяций, же процент людей с наследственными заболеваниями остается стабильным.