По мере развития технологии секвенирования следующего поколения (NGS) специалисты в области клинической генетики и исследователи по всему миру изучают роль полного секвенирования экзома в диагностике редких заболеваний. В Азиатско-Тихоокеанском регионе Тайвань выходит на первые позиции по использованию секвенирования экзома как для научных исследований, так и клинических целей.
Полное секвенирование экзома (WES) предоставляет реальную возможность повысить скорость и точность диагностики редких генетических заболеваний по сравнению с анализом отдельных генов или панели генов. С помощью WES изучают весь экзом (часть генома, кодирующая белки), что повышает вероятность поставить диагноз быстро и однозначно.
Преимущества быстрой и точной диагностики редких генетических заболеваний становятся все яснее. Для пациентов и лиц, осуществляющих уход за ними, WES снижает затраты и эмоциональную нагрузку, связанные с длительной диагностикой, а также помогает начать раннее лечение, которое может спасти жизнь или улучшить ее качество. Кроме того, появляется все больше доказательств, что быстрая диагностика с помощью секвенирования может снизить общие расходы на здравоохранение [1].
Чтобы узнать, как WES используют на Тайване, в стране, которая добивается непревзойденных успехов во многих сферах клинических генетических исследований и лечения редких заболеваний, представитель Lab Insights недавно поговорил с несколькими ведущими генетиками Тайваня. Все они заявили, что отдают предпочтение WES, а не анализу панели генов, но отметили различные ограничения, с которыми по-прежнему сталкиваются некоторые пациенты.
Регулярное и быстрое секвенирование экзома в NTUH
Одно из учреждений, расширяющее использование WES, — Больница Национального Тайваньского университета (NTUH), ведущая государственная больница в г. Тайбэй с большим опытом в области детской геномной медицины. В лаборатории NGS NTUH проводят исследования и диагностику редких заболеваний. В больнице также расположен один из трех основных центров скрининга новорожденных в Тайване. В больнице уже проведено около 3000 WES-анализов.
Несмотря на то, что за последние годы в NTUH было создано несколько собственных панелей генов, WES постепенно заменяет некоторые из них. Об этом рассказывает д-р Ли Ничжун (Lee Ni-Chung), практикующий профессор кафедры педиатрии, руководящий различными проектами NGS вместе с д-ром Ху Улян (Wuh Liang Hwu), д-ром Цзянь Иньсю (Yin-Hsiu Chien) и другими ведущими исследователями NTUH в этой области.
«В лаборатории мы часто выбираем секвенирование экзома, так как не всегда уверены, достаточно ли включенных в панель генов для постановки диагноза конкретному пациенту, — делится д-р Ли. — Мы надеемся найти ответ в результате одного анализа, но решение, какой анализ проводить все равно обычно принимают врач с пациентом».
В дополнение к обычному WES-анализу д-р Ли с коллегами также разработали тройной экспресс-анализ для детей, которым необходимо срочно поставить диагноз, например при госпитализации в отделения интенсивной терапии для детей или новорожденных по неизвестной причине. Результаты такого экспресс-анализа становятся известны приблизительно через неделю (в стандартных не срочных случаях результаты иногда становятся доступны через 2–3 месяца, поскольку требуется время для интерпретации).
В 2016 г. специалисты NTUH в области генетики также разработали программу на основе ИИ для приоритизации возможных диагнозов и облегчения диагностики редких заболеваний с помощью полного секвенирования экзома/генома. Этот инструмент получил несколько крупных наград на Тайване [2].
Управление расходами и улучшение аналитики в VGH
В Больнице Тайбэя общего профиля для ветеранов (VGH), другой ведущей государственной больнице в г. Тайбэй, зарекомендовавшей себя в области детской геномной медицины, аналогичная приверженность исследованиям и инновациям стимулирует более широкое внедрение секвенирования экзома.
«Раньше мы использовали целевые панели, но теперь полностью отказываемся от этого подхода в пользу анализа целых экзомов или геномов, — отмечает д-р Ню Домин (Dau-Ming Niu), директор отделения педиатрии, Центра генетического консультирования и Медицинского исследовательского центра по редким заболеваниям при VGH. Для некоторых пациентов по-прежнему большую роль играет стоимость, но мы делаем все возможное, чтобы минимизировать нагрузку и сделать такие анализы доступными».
Будучи одним из ведущих практикующих врачей и исследователей в стране, д-р Ню выполнил полное секвенирование экзома или генома более тысячи раз, начиная от заказа анализов и заканчивая предоставлением результатов и проведением необходимого генетического консультирования. Он говорит, что объяснить результаты относительно легко, когда диагноз ясен, но намного труднее в случае неясных причин.
Чтобы улучшить интерпретацию данных, VGH в настоящее время работает совместно с внешней компанией, специализирующейся на разработке ИИ, над созданием передовой биоинформационной платформы. Они стремятся создать комплексного «помощника в области точной медицины», который не только облегчит диагностику сложных наследственных заболеваний, но и поможет в других сферах, таких как фармакогеномика и скрининг на носительство.
Исследование экзомов при эпилепсии в CGMH
Некоторые частные больницы и клиники Тайваня также участвуют в исследованиях секвенирования экзома. Одна из них система Мемориальной больницы Чжан Гун (CGMH), крупная сеть больниц с филиалами по всей стране, которая в настоящее время проводит совместный проект с Национальным научно-исследовательским институтом здравоохранения по секвенированию экзомов 2000 тайваньских пациентов с редкими заболеваниями.
В мемориальной больнице Гаосюн Чжан Гун, медицинском центре в системе CGMH, расположенном в южном городе Гаосюн, также включают добровольцев для международного исследовательского проекта Epi25, посвященного эпилепсии. По словам профессора и директора отделения медицинских исследований и центральной лаборатории геномики и протеомики больницы, д-ра Цзай Мэнхань (Meng-Han Tsai), в этом исследовании и других исследовательских проектах уже было собрано еще 2000 экзомов.
«Раньше мы использовали более дешевые панели генов, но в конце концов поняли, что полная последовательность экзома или генома намного лучше, — вспоминает он. Более 400 генов могут вызывать эпилепсию, и не всегда у эпилепсии генетическая этиология, поэтому нам нужно много информации, чтобы понять ее первопричину».
Известный эксперт по генетике эпилепсии, д-р Цзай часто использует финансирование исследований для покрытия стоимости секвенирования экзома для пациентов, поскольку на рынке услуг цена такого анализа по-прежнему является серьезным препятствием. Он также отмечает, что у многих врачей нет должной подготовки в интерпретации генетических данных и что трудно найти хороших биоинформатиков, которые поддерживали бы аналитический процесс, но считает, что ситуация улучшается.
Будущее секвенирования экзома на Тайване
Благодаря преданному сообществу клинических генетиков, активно занимающихся исследованиями и медицинской помощью, Тайвань уже долгое время достигает успехов и внедряет инновации в диагностику редких заболеваний [3]. По мере ежегодного роста объемов заказов на услуги по секвенированию экзома страна, вероятно, будет продолжать продвигать достижения в области геномной медицины, которые будут оказывать влияние на региональном и глобальном уровнях.
Однако, несмотря на весь прогресс и потенциал, возмещение расходов на WES в государственном секторе на Тайване остается ограниченным. Хотя многие местные больницы предлагают конкурентоспособные цены, а исследователи работают над получением финансирования на услуги по секвенированию, стоимость остается ключевым препятствием для некоторых пациентов, особенно из малообеспеченных семей.
В отличие от других стран Азии и всего мира, на Тайване еще не начато ни одно крупное научное исследование, направленное на изучение роли полного секвенирования экзома или генома в скрининге новорожденных. Некоторые исследователи активно сотрудничают с органами здравоохранения с целью изучения возможности создания местных программ, но опасения по поводу рентабельности и биоэтики этого подхода замедляют процесс.
Тем не менее Тайвань обладает сильной системой здравоохранения и надежным рынком медицинских технологий. Более того, есть альтернативные источники финансирования диагностики редких заболеваний, например общественные организации, такие как Тайваньский фонд по лечению редких заболеваний, хотя большинство экспертов согласны с тем, что их недостаточно для удовлетворения клинической потребности.
В целом по сравнению с другими странами Азиатско-Тихоокеанского региона на Тайване добились серьезных успехов в обеспечении доступа населения к высококачественной диагностике редких заболеваний. Хотя сегодня WES доступно не всем, ожидается, что это изменится в ближайшие годы.
Настоящая статья была подготовлена Уиллом Грином (Will Greene), руководителем отдела по взаимодействиям в сфере здравоохранения в компании Roche Diagnostics Asia Pacific и одним из руководителей проекта Strongbow, инициативы по продвижению передовых практик в области скрининга новорожденных и диагностики редких заболеваний путем распространения образовательных материалов и формирования сообщества. Переходите на страницу Скрининг новорожденных, чтобы ознакомиться с дополнительными статями и видеоматериалами на эту тему.
В поиске информации и подготовке статьи принимали участие Патрик Даной (Patrick Danoy), коммерческий директор в Азиатско-Тихоокеанском регионе (подготовка проб для секвенирования) компании Roche Diagnostics Asia Pacific, Элвин Сян (Alvin Hsiang), аналитик отдела оценки диагностической ценности в компании Roche Diagnostics Taiwan, и Саса Ша (Sasa Sha), руководитель отдела оценки диагностической ценности в компании Roche Diagnostics Taiwan.
Список литературы
[1] Dimmock, D. et al. (2021) ‘Project Baby Bear: Rapid Precision Care incorporating rwgs in 5 California Children’s hospitals demonstrates improved clinical outcomes and reduced costs of care’, The American Journal of Human Genetics, 108(7), pp. 1231–1238. doi:10.1016/j.ajhg.2021.05.008.
[2] AI_Variant Prioritizer – a smart variant prioritization system. National Taiwan University Hospital. Доступно по ссылке: https://www.ntuh.gov.tw/SH/News.action?q_type=A01&q_itemCode=13057&agroup=a
[3] Chien, Y.-H. and Hwu, W.-L. (2023) ‘The modern face of newborn screening’, Pediatrics & Neonatology, 64. doi:10.1016/j.pedneo.2022.11.001.
