Ричард Резник: Добро пожаловать в геномную революцию

В этом понятном выступлении на TEDxBoston Ричард Резник показывает, как дешёвое и быстрое секвенирование генома вот-вот перевернёт здравоохранение (а также страхование и политику) с ног на голову.

Дамы и господа,

позвольте представить вам человеческий геном.

(Аплодисменты)

Первая хромосома, слева сверху.

Справа снизу хромосомы пола.

У женщин две копии этой большой Х хромосомы,

у мужчин — Х,

и, конечно, вот та маленькая копия Y.

Парни, извините, но всего лишь очень маленькая штучка делает вас другими.

Если увеличить этот геном,

конечно, можно увидеть двойную спираль —

код жизни, написанный четырьмя биохимическими буквами,

мы называем их основаниями:

А, Ц, Г и Т.

Сколько их в геноме человека? Три миллиарда.

Большое ли это число?

Что ж, все могут разбрасываться большими числами.

Но, на самом деле, если поместить по одному основанию

на каждый пиксель этого экрана с разрешением 1280 на 800,

нам потребуется 3 тысячи экранов, чтобы посмотреть на геном.

На самом деле, это очень много.

Наверное, из-за его размера,

группа людей — между прочим, все с Y хромосомами —

решила, что они желают его секвенировать.

(Смех)

Итак, 15 лет и примерно 4 миллиарда долларов спустя,

геном был секвенирован и опубликован.

В 2003-м году, окончательная версия была опубликована, и они продолжили над ней работать.

Всё это было сделано на машине, выглядящей вот так.

Это стоит примерно доллар за основание —

очень медленный способ.

Что ж, ребята, я здесь для того, чтобы сказать вам,

что мир полностью изменился,

и никто из вас об этом не знает.

Сейчас мы делаем так: берём геном,

снимаем с него около 50 копий,

режем эти копии на маленькие кусочки в 50 оснований,

и секвенируем уже их, все параллельно.

Затем мы это загружаем в программу,

собираем их заново и можем рассказывать вам.

Чтобы показать вам, как выглядит

Проект «Геном Человека»: 3 гига-основания.

Один проход на одной из этих машин:

200 гига-оснований в неделю.

И эти 200 сменятся на 600 этим летом,

и нет никаких признаков замедления этого прогресса.

Цена секвенирования основания

упала в 100 миллионов раз.

Это примерно так же, как если бы вы заправили машину бензином в 1998-м,

подождали до 2011-го,

и теперь можно проехаться до Юпитера и обратно дважды.

(Смех)

Население мира,

количество компьютеров,

архив всей медицинской литературы,

закон Мура,

старый метод секвенирования, и вот новые методы.

Ребята, это логарифмическая шкала,

в нормальной обстановке линии так высоко не поднимаются.

В этом году мировые возможности секвенирования человеческого генома

составляют примерно от 50 до 100 тысяч геномов.

Нам известно по машинам, которые уже устанавливаются.

Ожидается удвоение, утроение или может быть учетверение,

год за годом в обозримом будущем.

В частности, есть одна лаборатория,

ответственная за 20 процентов этой мощности.

Она называется Пекинский Институт Генома.

Между прочим, китайцы полностью выигрывают эту гонку к новой Луне.

Что это означает для медицины?

Женщине 37 лет.

У неё рецепторно-положительная форма рака груди второй стадии.

Ей назначают операцию, химио- и радиотерапию.

Отправляют домой.

Два года спустя, она возвращается с раком яичников третьей стадии.

К сожалению, ей снова назначают операцию и химиотерапию.

Она возвращается снова, три года спустя, в возрасте 42 лет,

с ещё одним раком яичников — и опять химиотерапия.

Шесть месяцев спустя,

она возвращается с острой формой миелоидной лейкемии.

У неё наблюдается дыхательная недостаточность и она умирает восемь дней спустя.

На метод, которым лечили эту женщину, не более чем через 10 лет,

будут смотреть как на кровопускание.

А всё потому, что есть такие люди, как мой коллега, Рик Вильсон,

из Института Генома при университете Вашингтона,

который решил исследовать эту женщину посмертно.

Он секвенировал, взял клетки кожи, здоровой кожи,

и поражённый раком костный мозг,

и секвенировал полный геном обоих

за пару недель, делов-то.

Затем при помощи программы он сравнил эти геномы,

и нашел, что среди всего прочего,

из трёх миллиардов оснований

отсутствовало 2 тысячи оснований

в определённом гене, называемом TP53.

Если вы обладаете подобной мутацией в этом гене,

вы заболеете раком с вероятностью 90 процентов.

К сожалению, это не поможет этой женщине,

но это имеет серьёзные, глубочайшие последствия

для её семьи.

Я имею в виду, если у них такая же мутация,

и они пройдут генетическое тестирование, и они это поймут,

они могут регулярно проходить обследование и выявить рак на ранней стадии,

и потенциально прожить намного дольше.

Позвольте представить вам близнецов Бири,

которым диагностировали церебральный паралич в возрасте двух лет.

Их мама очень смелая женщина,

которая не поверила, что симптомы не совпадают,

приложила героические усилия и продолжительно поискав в интернете,

она убедила медицинское сообщество,

что на самом деле, здесь что-то другое.

У них была дофа-чувствительная дистония.

Им прописали Леводопа,

и их состояние улучшилось,

но симптомы не исчезли полностью.

Значительные проблемы остались.

Этого джентльмена на фотографии зовут Джо Бири,

и ему повезло быть директором по информационным технологиям

компании Life Technologies.

Это одна из двух компаний,

которые производят инструменты для массивного секвенирования целого генома.

Он отправил своих детей на секвенирование.

У них обнаружили серию мутаций в гене SPR, который,

кроме всего прочего, отвечает за производство серотонина.

В дополнение к L-Dopa, они прописали этим детишкам предшественник серотонина,

и сейчас они в норме.

Ребята, этого никогда бы не случилось, не будь доступно секвенирование целого генома.

В то время — это случилось несколько лет назад — это стоило 100 тысяч долларов.

Сегодня это 10 тысяч долларов. В следующем году это будет тысяча долларов.

После этого это будет сто долларов, плюс-минус год.

Да, это развивается настолько быстро.

Вот малыш Ник —

ему нравится Бэтман и водяные пистолеты.

Оказывается, Ник попадает в детский госпиталь

со вздутым животом, как у голодающего.

Дело не в голодании,

дело в том, что когда он ест, его кишечник открывается,

и фекалии попадают в брюхо.

100 операций спустя

он смотрит на свою маму и говорит:

«Мам, помолись за меня. Мне так больно».

У его педиатра оказались знания клинической генетики,

и он не понимает, что происходит,

но предлагает: «Давайте секвенируем геном этого малыша».

Они обнаружили мутацию в одной точке,

в гене, ответственном за контроль отмирания клеток.

Гипотеза заключается в том, что у него наблюдается иммунологическая реакция

на то, что происходит с едой,

и это естественная реакция, вследствие которой умирают некоторые клетки.

Однако ген, останавливающий этот процесс, повреждён.

Эта находка, кроме всего прочего,

ведёт к трансплантации костного мозга, которую он совершает.

После девяти месяцев сложного выздоровления,

он кушает бифштекс с отличным соусом.

(Смех)

Уже сегодня видны перспективы

использования генома

как универсального диагностического средства.

Это доступно уже сегодня.

Это означает что все мы,

все, находящиеся в этой комнате могут прожить на 5, 10, 20 лет дольше

только благодаря этому.

Это нереальная сказка,

если, конечно, не думать о влиянии человека на планету

и нашей способности увеличивать производство продовольствия.

Как оказывается,

та же самая технология

сейчас используется для выращивания новых видов

кукурузы, пшеницы, сои и других злаков,

с повышенной устойчивостью к засухе, затоплению,

паразитам и пестицидам.

Если население будет продолжать увеличиваться,

мы будем вынуждены продолжать выращивать и есть генетически модифицированную еду,

и это единственное утверждение, которое я себе сегодня позволю.

Но, может, в аудитории найдутся добровольцы,

которые откажутся кушать?

Не таких, ни одного.

Это печатная машинка,

десятилетиями бывшая главным элементом каждого письменного стола.

Но она была фактически уничтожена вот этим.

А затем появились общепринятые версии программ обработки текста.

В конце концов, это было разрушение поверх разрушения.

Это Боб Меткалф, придумавший Ethernet

и соединение всех этих компьютеров,

которое в корне изменило всё.

Внезапно появился Netscape, Yahoo,

и, наконец, мыльный пузырь доткомов.

(Смех)

Но не стоит беспокоиться,

нас быстро спасли iPod, Facebook

и, подумать только, злые птицы.

(Смех)

Посмотрите — вот, где мы сегодня.

Это геномная революция сегодня. Вот здесь мы сейчас.

Я хочу, чтобы вы обдумали:

Что будет,

когда эти точки будут представлять не отдельные основания вашего генома,

а соединять геномы по всей планете?

Недавно мне пришлось застраховать жизнь.

И меня заставили ответить:

A. Я никогда не проходил генетическое тестирование. Б. Я его проходил,

и В. Я проходил, и не скажу.

К счастью, я смог ответить A,

и я отвечал честно, на случай, если мой страховой агент слушает.

Но что было бы, если бы я ответил C?

Нас ожидает расцвет прикладной геномики.

Хотите проверить генетическую совместимость

с вашей девушкой? Запросто.

Секвенирование ДНК на iPhone? Для этого есть приложение.

(Смех)

Индивидуальный геномный массаж, желающие?

Уже сегодня есть лаборатория,

проверяющая наличие 334 аллели гена AVPR1,

так называемого гена измены.

Если вы сегодня со своей половиной,

повернитесь, возьмите мазок со щеки,

пошлите его в лабораторию, и вы будете точно знать.

(Смех).

Хотите избрать президентом человека,

чей геном выражает склонность к кардиомиопатии?

Представьте, сегодня 2016-й год

и лидирующий кандидат публикует

не только свои налоговые отчисления за 4 года,

но и личный геном.

И он выглядит отлично.

А затем она призывает всех своих соперников сделать то же самое.

Думаете, такое не случится?

Думаете, это бы помогло Джону МакКейну?

(Смех)

У скольких людей в аудитории

фамилия Резник, как у меня? Поднимите руки.

Кто-нибудь? Никого.

Обычно находится один или два.

Мой прадед был одним из десяти братьев Резник.

Они все друг друга ненавидели.

И разъехались в разные части планеты.

Поэтому вероятно,

что я родственник каждому Резнику, которого бы я ни встретил, но я не уверен.

Но представьте, что мой геном был анонимизирован, закодирован в программу,

и геном троюродного брата был бы закодирован там же,

и эта программа могла бы сравнить их

и провести соответствия.

Несложно представить. У моей компании есть такая программа.

А теперь представьте ещё одну вещь,

что это программа спрашивает взаимное согласие сторон:

«Не хотите ли вы познакомиться с троюродным братом?»

И если мы оба сказали «да» — voila!

Добро пожаловать в хромосомную социальную сеть.

(Смех)

Наверное, это не плохо, не так ли?

Грозит большими родственными собраниями, ну и так далее.

Так что может, это не так уж и хорошо.

Сколько в этой комнате отцов? Поднимите руки.

Эксперты считают, что от одного до трёх процентов из вас

на самом деле не отцы своих детей.

(Смех)

Посмотрите,

(Смех)

геном, эти 23 хромосомы,

ни в коей мере не представляют качество наших отношений,

или суть нашего общества — по меньшей мере, сейчас.

Как и с любой другой технологией,

человечеству решать,

применить её во благо или нет.

Я призываю всех вас проснуться, разобраться

и влиять на геномную революцию, которая происходит на ваших глазах.

Спасибо.

(Аплодисменты)