Richard Resnick: Vitajte v genomickej revolúcii

V tejto prístupnej prednáške z TEDxBoston ukazuje Richard Resnick ako lacné a rýchle sekvencovanie genómu obráti zdravotnú starostlivosť (a poistenie, a politiku) hore nohami.

Dámy a páni,

Predstavujem vám ľudský genóm.

(Potlesk)

Chromozóm jedna, vľavo hore.

Vpravo dole sú chomozómy pohlavia.

Ženy majú dve kópie toho veľkého X chromozómu;

muži majú X

a, samozrejme, tamtú malú kópiu Y.

Prepáčte chlapci, ale je to len malinká vec čo vás robí odlišnými.

Takže ak si priblížite tento genóm

tak to čo vidíte, samozrejme, je štruktúra dvojitej špirály --

kód života vyhláskovaný s týmito štyrmi biochemickými písmenami,

alebo bázami, ako ich voláme,

A, C, G a T.

Koľko ich je v ľudskom genóme? Tri miliardy.

Je to veľké číslo?

Dobre, každý sa vie oháňať veľkými číslami.

Ale v skutočnosti, ak by sme umiestnili jednu bázu

na každý pixel tejto obrazovky s rozlíšenim 1280 na 800,

potrebovali by sme 3000 obrazoviek, aby sme si mohli pozrieť genóm.

Takže je skutočne dosť veľký.

A pravdepodobne kvôli jeho veľkosti,

skupina ľudi - mimochodom všetci majú Y chromozómy -

sa rozhodla, že ho chce zmapovať.

(Smiech)

A tak 15 rokov, a vlastne aj 4 miliardy dolárov neskôr,

bol genóm zosekvencovaný a zverejnený.

V roku 2003 bola zverejnená finálna verzia a stále na nej pracujú.

To všetko bolo spravené na počítači, ktorý vyzerá takto.

Stojí to približne dolár za každú bázu --

veľmi pomalý spôsob ako to urobiť.

Ale priatelia, prišiel som vám povedať,

že svet sa úplne zmenil

a nikto z vás o tom nevie.

To, čo robíme teraz, je, že vezmeme genóm,

spravíme jeho asi 50 kópií,

rozrežeme všetky tie kópie na malé 50-bázové kúsky,

a potom ich sekvencujeme, úplne paralelne.

A potom to zanesieme do softvéru,

a poskladáme to a povieme vám, aký je príbeh.

A len na ukážku, ako to vyzerá,

Projekt ľudského genómu: 3 gigabázy, správne.

Jedno zbehnutie na týchto počítačoch:

200 gigabáz za týždeň.

A tých 200 sa zmení na 600 už toto leto,

a nie je žiadny náznak, že by sa táto rýchlosť spomalila.

Takže cena jednej bázy, sekvencovania jednej bázy,

spadla 100milión krát.

To je rovnaké ako keby ste v roku 1998 natankovali plnú nádrž,

počkali do roku 2011,

a teraz by ste mohli cestovať na Jupiter a späť dvakrát.

(Smiech)

Svetová populácia,

rozšírenie počítačov,

archív všetkej zdravotnej literatúry,

Moorov zákon,

starý spôsob sekvencovania, a tu je nový.

Ľudia, toto je logaritmická stupnica;

obvykle nevidíte čiary, ktoré idú takto hore.

Takže svetová kapacita na sekvencovanie ľudských genómov

je niekde medzi 50tisíc až 100tisíc ľudských genómov tento rok.

A vieme to na základe počítačov, ktoré sú nasadzované.

Očakáva sa, že sa to zdvojnásobí, strojnásobí alebo zoštvornásobí,

rok po roku v predvídateľnej budúcnosti.

V skutočnosti je jedno konkrétne laboratórium,

ktoré predstavuje 20 percent celej kapacity.

Volá sa Pekingský genomický inštitút.

Mimochodom Číňania absolútne vyhrávajú tento závod na nový Mesiac.

Čo to znamená pre medicínu?

Tak žena má 37 rokov.

Prihlási sa v druhom štádiu rakoviny prsníkov s pozitívnymi estrogénovými receptormi.

Je liečená operáciou, chemoterapiou a ožarovaním.

Ide domov.

O dva roky neskôr sa vráti s 3C štádiom rakoviny vaječníkov.

Bohužiaľ, znovu je liečená operáciou a chemoterapiou.

Vráti sa o 3 roky neskôr vo veku 42 rokov

s ďalšou rakovinou vaječníkov, ďalšia chemoterapia.

O 6 mesiacov

sa vráti znovu s akútnou myeloidnou leukémiou.

Zlyháva jej dýchanie a žena umiera o 8 dní neskôr.

Tak predovšetkým, spôsob ako bola táto žena liečená, bude už o 10 rokov

vyzerať ako púšťanie žilou.

A je to vďaka tomu, že ľudia ako môj kolega Rick Wilson

v Genomickom inštitútie Washingtonskej univerzity,

sa rozhodli pozrieť na genóm tejto ženy po jej smrti.

A zosekvencoval, zobral kožné bunky zo zdravej kože,

a rakovinové bunky kostnej drene,

a zosekvencoval celý genóm oboch.

Za pár týždňov, žiadna veľká vec.

A potom porovnal tie dva genómy softvérom,

a to čo našiel, okrem iných vecí,

bolo vymazanie, vymazanie 2000 báz

medzi tromi miliardami báz

v konkrétnom géne nazvanom TP53.

Ak máte túto zhubnú mutáciu na tomto géne,

máte 90percetnú šancu dostať počas života rakovinu.

Toto, žiaľ, nepomôže tejto žene,

ale má to závažné, alebo hlboké ak chcete,

dôsledky na jej rodinu.

Tým myslím, že ak majú rovnakú mutáciu,

a spravia si genetický test, a pochopia ho,

môžu chodiť na pravidelné prehliadky a zachytiť rakovinu skoro

a potenciálne žiť podstatne dlhší život.

Dovoľte mi predstaviť vám dvojičky Beeryové,

ktorým bola vo veku 2 rokov stanovená diagnóza mozgová obrna.

Ich mama je veľmi odvážna žena

ktorá neverila tomu, že symptómy nesedia,

a vďaka hrdinskému úsiliu a intenzívnemu hľadaniu na internete

bola schopná presvedčiť medicínsku obec,

že v skutočnosti majú niečo iné.

To, čo mali, bola dopamín-responzívna dystónia.

A tak keď dostali L-DOPA

ich symptómy sa zlepšili,

ale neboli úplne bez príznakov.

Značné problémy zostali.

Ukázalo sa, že pán na tomto obrázku je muž menom Joe Beery,

ktorý mal dosť šťastia na to, aby bol šéfom informatiky

spoločnosti zvanej Life Technologies.

Sú jednou z dvoch spoločností,

ktoré robia tieto robustné nástroje na sekvencovanie celého genómu.

A tak dal svoje deti zosekvencovať.

A to, čo našli boli série mutácií na géne zvanom SPR,

ktorý je, okrem iného, zodpovedný aj za produkciu serotonínu.

Tak navyše k L-Dopa dali týmto deťom aj serotonínový prekurzor,

a teraz sú prakticky normálne.

Ľudia, toto by sa nikdy nestalo bez sekvencovania celého genómu.

A v tom čase -- bolo to pred pár rokmi -- to stálo 100.000 dolárov.

Dnes je to 10.000 dolárov. Budúci rok 1.000.

Nasledujúci rok je to 100 dolárov, plus mínus rok.

Takto rýchlo sa to hýbe.

Takže tu je malý Nick --

má rád Batmana a vodné pištole.

A stalo sa, že Nick prišiel do detskej nemocnice

s nafúknutým bruškom ako obeť hladomoru.

A nie je to preto, že neje,

je to preto, že keď je, jeho črevá sa v podstate otvoria

a výkaly sa vylejú do jeho brucha.

Tak o stovku operácií neskôr

sa pozrie na svoju mamu a povie: "Mami,

prosím, modli sa za mňa. Mám také veľké bolesti."

Jeho detský lekár má náhodou vzdelanie v klinickej genetike

a vôbec netuší, čo sa deje,

ale povie: "Poďme zosekvencovať genóm tohto dieťaťa."

A nájdu mu mutáciu na jednom mieste

v géne zodpovednom za kontrolu naprogramovanej smrti buniek.

Takže teória je, že má nejakú imunologickú reakciu

na to, čo sa deje s jedlom,

a to je prirodzená reakcia, ktorá spôsobuje programovanú smrť buniek.

Ale gén, ktorý to reguluje, je pokazený.

A toto inšpiruje, okrem iných vecí, samozrejme,

liečbu transplantáciou kostnej drene, ktorú podstúpi.

A po deviatich mesiacoch vyčerpávajúceho zotavovania,

teraz jedáva steak s A1 omáčkou.

(Smiech)

Vyhliadky na využitie genómu

ako univerzálnej diagnostiky

tu máme už dnes.

Dnes, je to tu.

A znamená to pre nás všetkých,

že každý v tejto miestnosti môže žiť 5, 10, 20 rokov navyše,

a to len vďaka tejto jednej veci.

Čo je skvelý príbeh,

kým nerozmýšľate o stopách, ktoré ľudstvo zanecháva na planéte,

a našej schopnosti udržať produkciu jedla.

Takže sa ukazuje,

že presne táto technológia

je používaná aj na pestovanie nových druhov

kukurice, pšenice, sóje a iných plodín

ktoré sú vysoko odolné suchám, povodniam,

škodcom aj postrekom proti nim.

Pozrite, pokiaľ budeme pokračovať vo zväčšovaní populácie,

budeme musieť pokračovať v pestovaní a jedení geneticky modifikovaných jedál,

a to je jediný postoj, ktorý tu dnes zaujmem.

Iba že by bol v hľadisku niekto,

kto by sa dobrovoľne prihlásil a prestal jesť?

Nikto, ani jeden.

Toto je písací stroj,

bežná súčasť každého pracovného stola po desaťročia.

Ale písací stroj bol v podstate vymazaný touto vecou.

A potom prišli univerzálnejšie verzie textových procesorov.

Ale nakoniec prišiel zlom zlomov.

Bol to Bob Metcalf, ktorý vynašiel Ethernet

a prepojenie všetkých týchto počítačov,

ktoré zmenilo všetko v základoch.

A zrazu sme mali Netscape, a mali sme Yahoo

a mali sme, samozrejme, celú dotcom bublinu.

(Smiech)

Ale žiadny strach,

bolo to rýchlo zachránené iPodom, Facebookom

a, samozrejme, hrou Angry Birds.

(Smiech)

Pozrite, tu sme teraz.

Toto je dnešná genomická revolúcia. Tu sme.

Takže chcem, aby ste uvažovali o tomto:

Čo to znamená,

keď tieto body nepredstavujú individuálne bázy vášho genómu,

ale sú spojené s genómami po celej planéte?

Tak som si len pred nedávnom musel kúpiť životnú poistku.

A požadovali odo mňa odpoveď:

A. Nikdy som nemal genetický test. B. Mal som, nech sa páči,

a C. Mal som genetický test, ale neprezradím výsledky.

Našťastie som mohol odpovedať A,

a hovorím to čestne pre prípad, že počúva môj poistný agent.

Ale, čo by sa stalo, keby som povedal C?

Spotrebiteľské aplikácie pre genomiku, tie budú prekvitať.

Chcete vidieť, či ste geneticky kompatibilný

s vašou priateľkou? Iste.

DNA sekvencovanie na vašom iPhone? Je na to aplikácia.

(Smiech)

Dá si niekto personalizovanú genomickú masáž?

Dnes už existuje laboratórium,

ktoré testuje alelu 334 z AVPR1 génu,

takzvaný gén podvádzania.

Takže každý, kto tu je dnes so svojou polovičkou,

len sa k nemu/nej otočte a spravte výter z úst,

pošlite to do laboratória a budete si istí.

(Smiech)

Chcete naozaj voliť prezidenta,

ktorého gény napovedajú poruchy srdca?

Porozmýšľajte, je rok 2016

a vedúci kandidát zverejní

nielen daňové priznania za 4 roky,

ale aj jej osobný genóm.

A vyzerá to veľmi dobre.

Potom vyzve všetkých svojich konkurentov, aby spravili to isté.

Myslíte si, že sa to nestane?

Myslíte si, že by to pomohlo Johnovi McCainovi?

(Smiech)

Koľko ľudí v hľadisku

má rovnaké priezvisko ako ja - Resnick? Zdvihnite ruku.

Niekto? Nikto.

Obvykle sa nájde jeden alebo dvaja.

Môj otec bol jedným z 10 bratov Resnickových.

Neznášali sa navzájom.

A všetci sa presťahovali do rôznych častí planéty.

Takže je pravdepodobné,

že som príbuzný s každým Resnickom, s ktorým sa stretnem, ale neviem to.

Ale predstavte si, keby bol môj genóm zbavený identity a sedel niekde v softvéri,

a genóm bratranca z tretieho kolena by tam sedel tiež,

a keby bol softvér, ktorý by mohol porovnať tieto dva

a násť tieto spojenia.

Nie je ťažké predstaviť si to. Moja spoločnosť má softvér, ktorý to robí práve teraz.

A tak si predstavujem ešte jednu vec:

že ten softvér sa vie oboch strán spýtať či súhlasia,

"Boli by ste ochotný stretnúť bratranca z tretieho kolena?"

A ak by sme obaja povedali áno,

hľa! Vitajte v chromozómovom LinkedIn.

(Smiech)

Toto je asi dobrá vec, však?

Môžete mať väčšie klanové stretnutia a tak ďalej.

Ale možno je to aj zlá vec.

Koľko je v tejto miestnosti otcov? Zodvihnite ruky.

V poriadku, takže experti si myslia, že 1 - 3% z vás

nie sú v skutočnosti otcom svojho dieťaťa.

(Smiech)

Pozrite --

(Smiech)

Tieto genómy, týchto 23 chromozómov,

žiadnym spôsobom nepredstavujú kvalitu našich vzťahov

alebo podstatu našej spoločnosti -- aspoň nie zatiaľ.

A ako pri každej novej technológii,

je plne v rukách ľudstva

používať ju na zdokonalenie ľudstva, alebo nie.

A preto vám zdôrazňujem, aby ste sa zobudili a naladili

a ovplyvnili genomickú revolúciu, ktorá sa okolo vás deje.

Ďakujem

(Potlesk)