Újszülöttek genetikai szűrése

Újszülöttek genetikai szűrése

1. rész Érvek az újszülöttkori teljes genom megismerése mellett


Az elmúlt évtizedek hatalmas fejlődést hoztak mind genetikában és genomikában, mind informatikában. Megismertük az emberi genomot, és bár még nagyon sok mindent nem tudunk működéséről, ennek megismerésében is nagyot léptünk előre, és ez a folyamat napjainkban sem lassult le. Ebben nélkülözhetetlen az informatika fejlődése, mind a hardware, mind a software szintjén. A növekvő tárolókapacitás, a mesterséges intelligencia, a tanuló algoritmusok segítségével olyan bonyolult rendszereket tudunk igen rövid időn belül megismerni és értelmezni, amelyhez korábban nagységrendekkel több időre volt szükség, vagy egyszerűen nem is volt lehetséges. Ilyen például a genom működése is.

A humán genom megismerésének talán legfontosabb célja annak megértése, hogy megértsük, hogyan alakulnak ki a betegségek, hogyan lehet ezt a folyamatot megakadályozni, vagy lassítani, illetve a betegség kialakulása után azt meggyógyítani, vagy a tüneteit enyhíteni.

Mert, a betegségek messze túlnyomó részének van genetikai háttere, azaz kisebb-nagyobb mértékben gének, génvariációk, vagy génhibák, azaz az emberi genom szerepet játszanak bennük. Ennek első lépése nyilván az, hogy egy adott betegben, vagy betegségben megismerjük, hogy milyen gének, génvariációk, vagy génhibák okozzák, vagy járulnak hozzá a betegség kialakulásához. Felmerülhet, hogy talán az lenne a legelőnyösebb, ha az egyes emberek genomját, már rögtön születésükkor megismernénk, hiszen az később gyakorlatilag nem változik (egy-két kivételtől eltekintve, mint pl. a rák, amelyeket szomatikus (testi) mutációk okoznak).

Újszülöttek genetikai szűrése

Az első részben arról lesz szó, hogy mit nyerhetünk azzal, ha már újszülöttkorban megismerjük az egyes emberek teljes genomját, milyen érvek szólnak mellette, illetve a második részben, milyen érvek szólnak ellene.


Bár, a következők egy lehetséges jövőről szólnak, technikailag már ma is lehetséges, hogy az újszülöttek teljes genomját születésükkor megismerjük. Létezik olyan DNS szekvenáló készülék, amelynél az egy genom megszekvenálására eső idő 1 óra. A technika fejlődését mutatja, hogy a Human Genom Projektben több mint 10 évbe telt a humán genom részleges szekvenciájának megismerése. Jelenleg egy emberi genom szekvenálásának nettó ára 6-800 $ körül van, de több biotechnológiai cég is jelezte, hogy a 100$/genom ár is megvalósítható a nem túl távoli jövőben. A szekvenálásnál kapott óriási adathalmaz kiértékelése komoly kihívás, 1 humán genom több mint 3 milliárd nukleotidból áll, mindenkiben két genom található (egy anyai és egy apai), és a szekvenáláskor kapott adathalmaz 60-160 GB méretű, de már vannak olyan szoftverek, amelyekkel relatív gyorsan sok hasznos információ kaphatunk.

Most nézzük, hogy egy idealizált jövőben milyen hasznos következményei vannak, ha minden újszülött genomját a születését követően megszekvenálnánk.


Ez az adathalmaz az újszülött személyes egészségügyi rekordjának része lesz, amelyhez aztán szakemberek, kezelőorvosok az egész életében hozzá tudnak férni. Ennek az is a következménye, hogy, ahogyan fejlődik a genomika és az informatika, egyre több és több dolgot lehet megtudni belőle, amelyet a későbbi betegségek kezelésében, kialakulásának megakadályozásában hasznosítani lehet.

Rögtön meg lehet tudni, hogy van-e az újszülöttnek öröklődő betegsége. Egy vizsgálat alapján jelenleg 388 olyan gyermekkorban kialakuló öröklődő betegség van, amelyre már jelenleg is van hatásos kezelés, ha időben felismerik őket. Ez a szám egyes becslések alapján 2030-ra 1000-re fog nőni, de a mostanában felfedezett és folyamatosan fejlődő genomszerkesztési technológiák segítségével feltételezhető, hogy a legtöbb öröklődő betegséget okozó génhibát a jövőben génterápiával ki lehet javítani.

Az öröklődő betegségek egyenként ritkák, mivel azonban több mint 7000 úgynevezett ritka betegség van (amelynek túlnyomó része monogénes betegség), becslések szerint a humán populáció 3,5-5,9%-a érintett, azaz a világon 263-446 millió ember szenved valamilyen ritka betegségben. Ez a magas szám azt mutatja, hogy ezek a betegségek összességében nem számítanak kuriózumnak.


Több olyan betegség is van, ahol a korai felismerés létfontosságú a sikeres terápia szempontjából. Ilyen pl. az SMA, amely minden 6000. újszülöttet érint, és már van rá hatásos génterápia, ami azonban a már kialakult idegkárosodást nem tudja visszafordítani, csak megállítani tudja a folyamatot, tehát minél korábban felismerjük és elkezdjük a terápiát, annál kevesebb károsodás éri a beteget.

A legtöbb monogénes, öröklődő betegség már gyermekkorban kialakul, azonban vannak csak felnőttkorban kialakuló genetikai betegségek is.

Jelenleg 73 olyan gén ismert, melynek hibája későn manifesztálódó betegséget okoz, azonban, ha ismerjük őket, akkor meg lehet akadályozni, vagy lassítani lehet a kialakulásukat. Ilyen pl. az LDLR gén hibájából kialakuló magas koleszterinszint, aminek következménye érelmeszesedés (ateroszklerózis) és miokardiális infarktus lehet, vagy a BRCA1 gén hibájából kialakuló mell- és petefészekrák. A vizsgálatok alapján az emberek kb. 4%-a hordoz ilyen hibás géneket.


Minden ember 50-100 olyan hibás gént hordoz, amely nem okoz ugyan betegséget, de ha a házastársának is van ezek közül hibás, akkor a gyermeküknek 25% az esélye, hogy súlyos monogénes betegségben fog szenvedni.

Ha minden embernek ismernénk a génhibáit, akkor prenatális szűréssel, mesterséges megtermékenyítéssel meg lehet akadályozni a beteg gyermek születését. Ennek hosszú távon az is lehet a következménye, hogy az emberiség által hordozott káros mutációk száma csökkenni fog. Jelenleg, az orvostudomány fejlődésével ez a szám növekszik, hiszen sok olyan embernek születik gyermeke, akik valamilyen genetikai hiba miatt, régebben nem élték volna meg a reprodukciós kort.

Vannak olyan génjeink is, amelyek szerepet játszanak abban, hogy hogyan reagálunk egyes gyógyszerekre, kezelésekre. Egyes genetikai variációk azt okozzák, hogy egyáltalán nem hatnak ránk bizonyos gyógyszerek, mások komoly mellékhatást okozhatnak. A genomunk ismerete, és megfelelő döntéstámogató informatikai segítséggel kezelőorvosunk a számunkra optimális terápiát tudna adni. Ez a farmakogenomika tudomány is intenzív fejlődésben van.

A jelenleg folyamatban levő klinikai vizsgálatoknak a 40% precíziós terápiát vizsgál, azaz az egyén genetikai hátterétől függ a kezelés.

Ha minden embert megszekvenálnánk, és a szekvencia eredményeihez a személyes adatbázisába folyamatosan bekerülnének az illető különböző betegségei, az egyes orvosi vizsgálatok eredményei, személyes paraméterei, esetleg olyan információ, hogy dohányzik-e, alkoholfogyasztása, táplálkozása, iskolai végzettsége, stb., akkor ezeket az adatokat a mesterséges intelligencia, a tanuló algoritmusok segítségével hasznosítani tudja, és egyre pontosabban tudja jósolni a különböző genomok és egyéb adatok alapján a várható betegségeket, terápiás válaszokat, sőt az egyénre vonatkozó optimális táplálkozást, hajlamokat, tulajdonságokat is.


A leggyakoribb betegségeket nem egyetlen gén hibája okozza, hanem sok gén és a környezet kölcsönhatásaként alakulnak ki.

Ezek az úgy nevezett poligénes, multifaktoriális betegségek. Ide tartozik az ateroszklerózis, amely a fejlett világban vezeti a halálozási okokat, a diabétesz, magas vérnyomás, obezitás, Alzheimer kór, depresszió, allergia, asztma, stb. Ezeknél a betegségeknél nagyon nehéz hasznosítható gén-betegség összefüggést találni, hiszen sokszor több 100 kishatású gén és a környezet kölcsönhatása következtében alakul ki a betegség.

Már most is létezik több betegségre, az adott személyre, a genetikai háttere alapján számolható poligénes kockázati érték (polygenic risk score), amellyel a magas genetikai kockázattal rendelkezők kiszűrhetők. Ennek klinikai használhatósága jelenleg kicsi, mert sok magas kockázatú személy végül is nem betegszik meg, illetve a jelenlegi korlátozott tudásunk miatt sok olyan ember betegszik meg, akinél ez az érték alacsony. Azonban az előző bekezdésben leírt adatgyűjtés és tanuló algoritmusok segítségével egyre pontosabban meg lehet mondani, hogy kinek milyen esélye van az egyes betegségek kialakulására, és ennek megfelelően meg lehet tenni az ellenlépéseket. Ráadásul, a genetikai háttér ismerete a hatékony terápia megtalálását is felgyorsíthatja.


A teljes genom megismerésének alternatívája lehet, ha csak azokat a géneket nézzük, amelyekről tudjuk, hogy hibájuk betegséget okoz, aminek kialakulását, meg tudjuk akadályozni, vagy enyhíteni tudjuk a tüneteken.

Azonban ilyenkor, szemben a teljes genom szekvenálással, nem ismerjük meg a gének működését befolyásoló szabályozó régiókat, illetve olyan géneket, amelyek hibája szintén megakadályozható betegséget okoz, amit azonban jelenleg még nem ismerünk. Az újszülöttkori teljes genom szekvenálással rögtön mindent megismerünk, így a későbbi felfedezéseket, rögtön hasznosítani tudjuk.


A teljes genom szekvenálás hatékonyságát mutatja, hogy az UK 100 ezer Genom Projekt ezzel vizsgált 4660 beteget, akiknek ismeretlen ritka betegsége volt, azaz a hagyományos diagnosztikai és célzott genetikai vizsgálatokkal nem tudták diagnosztizálni, hogy milyen betegségük van.

A módszerrel kiderítették, hogy a betegek 35%-nak monogénes, míg 11% komplex hátterű betegsége van.

X-Y kromoszóma

Mivel ezek az adatok, kiegészülve egy szofisztikált döntéstámogatási rendszerrel, minden kezelőorvos komputerében rendelkezésére állnának, az adott orvos ennek segítségével minden betegségben olyan optimális terápiát tudna alkalmazni, amely figyelembe veszi a beteg genomját, a korábbi kórtörténetét, a jelenlegi tüneteit, és ezzel nagymértékben megnőne a gyors és sikeres kezelés valószínűsége.

Jelenleg két kutatás van indulóban, amelyben az újszülöttkori teljes genomszűrést tesztelik, vizsgálják, hogy a jövőben fel lehet-e ajánlani minden újszülöttnek.

Az egyiket a Genomics England, Newborn Genomes Programme elnevezéssel és 129 millió $-os költséggel tervezi és szülői beleegyezéssel 200.000 újszülöttet kíván bevonni. Itt ugyan mindent néznek, azonban a szülőkkel csak 200, jól ismert genetikai variáció meglétét közlik, amelyek olyan betegségekhez vezetnek, amelyek 5 éves kor alatt alakulnak ki. Mindegyiket lehet kezelni, amely vitaminpótlástól a csontvelőtranszplantációig terjed. Becslések alapján 500 érintett gyermeket fognak találni. Ha ezt kiterjesztjük az Egyesült Királyságra, az évente 3000 beteg, de kezelhető gyermeket jelent.

Magyarországon ez kb. 400 gyermeket jelent. Azaz évente ennyi gyermek és a szüleiknek életminőségét lehetne jelentősen javítani.


A New York City projektet a Columbia Egyetem indította 2022 szeptemberében. Itt 100.000 újszülöttet szekvenálnak meg 4 év alatt. A szülők 160 kezelhető genetikai betegségről kapnak információt, illetve, ha kívánják, még 100 idegrendszeri fejlődési rendellenességről, amelyeket nem lehet ugyan meggyógyítani, de beszéd és fizikai terápiával lehet enyhíteni a tüneteket.

Prof. Dr. Szalai Csaba

Felhasznált irodalom
Ding S, Han L. Newborn screening for genetic disorders: Current status and prospects for the future. Pediatr Investig. 2022 Oct 24;6(4):291-298.
Kingsmore SF, et al. A genome sequencing system for universal newborn screening, diagnosis, and precision medicine for severe genetic diseases. Am J Hum Genet. 2022 Sep 1;109(9):1605-1619.
Watson MS, Lloyd-Puryear MA, Howell RR. The Progress and Future of US Newborn Screening. Int J Neonatal Screen. 2022 Jul 18;8(3):41.
Moore AM, Richer J. Genetic testing and screening in children. Paediatr Child Health. 2022 Jul 18;27(4):243-253.
Veneruso I, Di Resta C, Tomaiuolo R, D’Argenio V. Current Updates on Expanded Carrier Screening: New Insights in the Omics Era. Medicina (Kaunas). 2022 Mar 21;58(3):455.
Remec ZI, Trebusak Podkrajsek K, Repic Lampret B, Kovac J, Groselj U, Tesovnik T, Battelino T, Debeljak M. Next-Generation Sequencing in Newborn Screening: A Review of Current State. Front Genet. 2021 May 26;12:662254.
https://www.genomicsengland.co.uk/initiatives/newborns
http://www.orpha.net/national/data/NO-NO/www/uploads/Orphanet_publication_pointprev_2019.pdf

Segíts az információ terjesztésében. Oszd meg a cikket ismerőseiddel is!