Genomics Beyond Health – Fuld rapport (tilgængelig online)

Vi vil gerne sætte yderligere cookies for at forstå, hvordan du bruger GOV.UK, huske dine indstillinger og forbedre offentlige tjenester.
Du har accepteret yderligere cookies.Du har fravalgt valgfrie cookies.Du kan til enhver tid ændre dine cookie-indstillinger.
Medmindre andet er angivet, distribueres denne publikation under Open Government License v3.0.For at se denne licens, besøg nationalarchives.gov.uk/doc/open-government-licence/version/3 eller skriv til Information Policy, The National Archives, Kew, London TW9 4DU, eller e-mail: psi@nationalarchives.gov.STORBRITANIEN.
Hvis vi bliver opmærksomme på tredjeparts copyright-oplysninger, skal du indhente tilladelse fra den respektive copyright-indehaver.
Publikationen er tilgængelig på https://www.gov.uk/government/publications/genomics-beyond-health/genomics-beyond-health-full-report-accessible-webpage.
DNA er grundlaget for alt biologisk liv og blev først opdaget i 1869 af den schweiziske kemiker Friedrich Miescher.Et århundrede med trinvise opdagelser førte til, at James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin og Maurice Wilkins i 1953 udviklede den nu berømte "dobbelt helix"-model, bestående af to sammenflettede kæder.Med den endelige forståelse af strukturen af ​​DNA tog det yderligere 50 år, før det komplette menneskelige genom blev sekventeret i 2003 af Human Genome Project.
Sekvenseringen af ​​det menneskelige genom ved årtusindskiftet er et vendepunkt i vores forståelse af menneskets biologi.Endelig kan vi læse naturens genetiske plan.
Siden da er de teknologier, vi kan bruge til at aflæse det menneskelige genom, udviklet sig hurtigt.Det tog 13 år at sekventere det første genom, hvilket betød, at mange videnskabelige undersøgelser kun fokuserede på visse dele af DNA'et.Hele det menneskelige genom kan nu sekventeres på én dag.Fremskridt inden for denne sekventeringsteknologi har ført til store ændringer i vores evne til at forstå det menneskelige genom.Storstilet videnskabelig forskning har forbedret vores forståelse af forholdet mellem visse dele af DNA (gener) og nogle af vores egenskaber og egenskaber.Imidlertid er genernes indflydelse på forskellige egenskaber et meget komplekst puslespil: hver af os har omkring 20.000 gener, der opererer i komplekse netværk, der påvirker vores egenskaber.
Hidtil har fokus i forskningen været på sundhed og sygdom, og i nogle tilfælde har vi gjort betydelige fremskridt.Det er her, genomik bliver et grundlæggende værktøj i vores forståelse af sundhed og sygdomsprogression.Storbritanniens verdensførende genomiske infrastruktur placerer det i forreste række i verden med hensyn til genomiske data og forskning.
Dette har været tydeligt gennem hele COVID-pandemien, hvor Storbritannien er førende inden for genomsekventering af SARS-CoV-2-virussen.Genomics er klar til at blive den centrale søjle i Storbritanniens fremtidige sundhedssystem.Det skulle i stigende grad give tidlig opdagelse af sygdomme, diagnosticering af sjældne genetiske sygdomme og hjælpe bedre med at skræddersy sundhedspleje til mennesker.
Forskere forstår bedre, hvordan vores DNA er forbundet med en lang række karakteristika på andre områder end sundhed, såsom beskæftigelse, sport og uddannelse.Denne forskning har gjort brug af den genomiske infrastruktur udviklet til sundhedsforskning, hvilket har ændret vores forståelse af, hvordan en bred vifte af menneskelige egenskaber dannes og udvikles.Mens vores genomiske viden om usunde egenskaber vokser, halter den langt bagefter sunde egenskaber.
De muligheder og udfordringer, vi ser inden for sundhedsgenomik, såsom behovet for genetisk rådgivning, eller når test giver tilstrækkelig information til at retfærdiggøre brugen heraf, åbner et vindue til den potentielle fremtid for ikke-sundhedsgenomik.
Ud over den øgede brug af genomisk viden i sundhedssektoren, bliver et stigende antal mennesker opmærksomme på genomisk viden gennem private virksomheder, der leverer direkte til forbrugeren tjenester.For et gebyr tilbyder disse virksomheder folk muligheden for at studere deres herkomst og få genomisk information om en række træk.
Voksende viden fra international forskning har muliggjort succesfuld udvikling af nye teknologier, og den nøjagtighed, hvormed vi kan forudsige menneskelige egenskaber ud fra DNA, er stigende.Ud over forståelsen er det nu teknisk muligt at redigere visse gener.
Mens genomics har potentialet til at transformere mange aspekter af samfundet, kan brugen af ​​det medføre etiske, data- og sikkerhedsrisici.På nationalt og internationalt plan er brugen af ​​genomik reguleret af en række frivillige retningslinjer og mere generelle regler, der ikke er specifikt for genomik, såsom den generelle databeskyttelseslov.Efterhånden som kraften i genomik vokser og dens anvendelse udvides, står regeringer i stigende grad over for valget om, hvorvidt denne tilgang vil fortsætte med at integrere genomik sikkert i samfundet.At udnytte Storbritanniens forskellige styrker inden for infrastruktur- og genomforskning vil kræve en koordineret indsats fra regering og industri.
Hvis du kunne afgøre, om dit barn kunne udmærke sig i sport eller akademisk, ville du så?
Dette er blot nogle af de spørgsmål, vi sandsynligvis vil stå over for i den nærmeste fremtid, da genomisk videnskab giver os mere og mere information om det menneskelige genom og den rolle, det spiller i at påvirke vores egenskaber og adfærd.
Oplysninger om det menneskelige genom - dets unikke deoxyribonukleinsyre (DNA) sekvens - bliver allerede brugt til at stille nogle medicinske diagnoser og tilpasse behandlingen.Men vi begynder også at forstå, hvordan genomet påvirker menneskers egenskaber og adfærd ud over sundhed.
Der er allerede evidens for, at genomet påvirker ikke-sundhedsmæssige egenskaber såsom risikovillighed, stofdannelse og brug.Efterhånden som vi lærer mere om, hvordan gener påvirker egenskaber, kan vi bedre forudsige, hvor sandsynligt og i hvilket omfang nogen vil udvikle disse egenskaber baseret på deres genomsekvens.
Dette rejser flere vigtige spørgsmål.Hvordan bruges disse oplysninger?Hvad betyder det for vores samfund?Hvordan kan det være nødvendigt at justere politikker i forskellige sektorer?Har vi brug for mere regulering?Hvordan vil vi løse de etiske spørgsmål, der er rejst, imødegå risici for diskrimination og potentielle trusler mod privatlivets fred?
Mens nogle af de potentielle anvendelser af genomik måske ikke bliver til virkelighed på kort eller endda mellemlang sigt, udforskes nye måder at bruge genomisk information på i dag.Det betyder, at det nu er tid til at forudsige den fremtidige brug af genomik.Vi skal også overveje de mulige konsekvenser, hvis genomiske tjenester bliver tilgængelige for offentligheden, før videnskaben virkelig er klar.Dette vil give os mulighed for ordentligt at overveje de muligheder og risici, som disse nye anvendelser af genomik kan præsentere og bestemme, hvad vi kan gøre som svar.
Denne rapport introducerer genomics til ikke-specialister, udforsker, hvordan videnskaben har udviklet sig, og forsøger at overveje dens indvirkning på forskellige områder.Rapporten ser på, hvad der kan ske nu, og hvad der kan ske i fremtiden, og undersøger, hvor kraften ved genomics kan overvurderes.
Genomics er ikke kun et spørgsmål om sundhedspolitik.Dette kan påvirke en lang række politikområder, lige fra uddannelse og strafferet til beskæftigelse og forsikring.Denne rapport fokuserer på ikke-sundhedsmæssig human genomik.Han udforsker også brugen af ​​genomet inden for landbrug, økologi og syntetisk biologi for at forstå bredden af ​​dets potentielle anvendelser på andre områder.
Men det meste af det, vi ved om menneskelig genomik, kommer fra forskning, der undersøger dets rolle i sundhed og sygdom.Sundhed er også et sted, hvor mange potentielle applikationer bliver udviklet.Det er her, vi starter, og kapitel 2 og 3 præsenterer videnskaben og udviklingen af ​​genomik.Dette giver kontekst for området for genomik og giver den tekniske viden, der er nødvendig for at forstå, hvordan genomik påvirker ikke-sundhedsområder.Læsere uden teknisk baggrund kan roligt springe over denne introduktion til kapitel 4, 5 og 6, som præsenterer hovedindholdet i denne rapport.
Mennesker har længe været fascineret af vores genetik og den rolle, den spiller i vores dannelse.Vi søger at forstå, hvordan genetiske faktorer påvirker vores fysiske egenskaber, sundhed, personlighed, egenskaber og færdigheder, og hvordan de interagerer med miljøpåvirkninger.
£4 milliarder, 13 års omkostninger og tid til at udvikle den første humane genomsekvens (inflationsjusteret pris).
Genomics er studiet af organismers genomer – deres komplette DNA-sekvenser – og hvordan alle vores gener arbejder sammen i vores biologiske systemer.I det 20. århundrede var studiet af genomer generelt begrænset til observationer af tvillinger for at studere arvelighedens og miljøets rolle i fysiske og adfærdsmæssige træk (eller "natur og pleje").Midten af ​​2000'erne var dog præget af den første offentliggørelse af det menneskelige genom og udviklingen af ​​hurtigere og billigere genomiske teknologier.
Disse metoder betyder, at forskere endelig kan studere den genetiske kode direkte til en meget lavere pris og tid.Hele det menneskelige genom-sekventering, som plejede at tage år og koste milliarder af pund, tager nu mindre end en dag og koster omkring £800 [fodnote 1].Forskere kan nu analysere genomet fra hundredvis af mennesker eller oprette forbindelse til biobanker, der indeholder information om tusindvis af menneskers genom.Som følge heraf akkumuleres genomiske data i store mængder til brug i forskning.
Indtil nu har genomik hovedsageligt været brugt i sundhedsvæsenet og medicinsk forskning.For eksempel at identificere tilstedeværelsen af ​​defekte genetiske varianter, såsom BRCA1-varianten forbundet med brystkræft.Dette kan muliggøre tidligere forebyggende behandling, hvilket ikke ville være muligt uden kendskab til genomet.Men efterhånden som vores forståelse af genomik er blevet bedre, er det blevet mere og mere klart, at genomets indflydelse rækker langt ud over sundhed og sygdom.
I løbet af de sidste 20 år er søgen efter at forstå vores genetiske struktur udviklet sig betydeligt.Vi begynder at forstå genomets struktur og funktion, men der er stadig meget at lære.
Vi har vidst siden 1950'erne, at vores DNA-sekvens er den kode, der indeholder instruktionerne for, hvordan vores celler laver proteiner.Hvert gen svarer til et separat protein, der bestemmer en organismes egenskaber (såsom øjenfarve eller blomsterstørrelse).DNA kan påvirke egenskaber gennem forskellige mekanismer: et enkelt gen kan bestemme en egenskab (f.eks. ABO-blodtype), flere gener kan virke synergistisk (f.eks. hudvækst og pigmentering), eller nogle gener kan overlappe hinanden, hvilket maskerer indflydelsen af ​​forskellige gener.gener.andre gener (såsom skaldethed og hårfarve).
De fleste egenskaber er påvirket af den kombinerede virkning af mange (måske tusindvis) af forskellige DNA-segmenter.Men mutationer i vores DNA forårsager ændringer i proteiner, som kan føre til ændrede egenskaber.Det er den vigtigste drivkraft bag biologisk variabilitet, mangfoldighed og sygdom.Mutationer kan give et individ en fordel eller ulempe, være neutrale ændringer eller slet ikke have nogen effekt.De kan gå i arv i familier eller komme fra undfangelse.Men hvis de forekommer i voksenalderen, begrænser dette normalt deres eksponering for individer snarere end deres afkom.
Variation i egenskaber kan også påvirkes af epigenetiske mekanismer.De kan kontrollere, om gener er slået til eller fra.I modsætning til genetiske mutationer er de reversible og delvist afhængige af miljøet.Det betyder, at forståelsen af ​​årsagen til en egenskab ikke kun er et spørgsmål om at lære, hvilken genetisk sekvens der påvirker hver egenskab.Det er nødvendigt at overveje genetik i en bredere sammenhæng, for at forstå netværk og interaktioner i hele genomet, såvel som miljøets rolle.
Genomisk teknologi kan bruges til at bestemme den genetiske sekvens af et individ.Disse metoder er nu meget brugt i mange undersøgelser og tilbydes i stigende grad af kommercielle virksomheder til sundheds- eller herkomstanalyse.De metoder, som virksomheder eller forskere bruger til at bestemme en persons genetiske sekvens varierer, men indtil for nylig var en teknik kaldet DNA-mikroarraying mest almindeligt anvendt.Mikroarrays måler dele af det menneskelige genom i stedet for at læse hele sekvensen.Historisk set har mikrochips været enklere, hurtigere og billigere end andre metoder, men deres brug har nogle begrænsninger.
Når data er akkumuleret, kan de studeres i skala ved hjælp af genom-dækkende associationsstudier (eller GWAS).Disse undersøgelser leder efter genetiske varianter forbundet med visse egenskaber.Til dato har selv de største undersøgelser dog kun afsløret en brøkdel af de genetiske effekter, der ligger til grund for mange af egenskaberne sammenlignet med, hvad vi ville forvente fra tvillingeundersøgelser.Manglende identifikation af alle relevante genetiske markører for en egenskab er kendt som problemet med "manglende arvelighed".[fodnote 2]
Imidlertid forbedres GWAS's evne til at identificere beslægtede genetiske varianter med flere data, så problemet med manglende arvelighed kan blive løst, efterhånden som flere genomiske data indsamles.
Derudover, efterhånden som omkostningerne fortsætter med at falde, og teknologien fortsætter med at forbedre sig, bruger flere og flere forskere en teknik kaldet helgenom-sekventering i stedet for mikroarrays.Dette aflæser direkte hele genomsekvensen snarere end delvise sekvenser.Sekventering kan overvinde mange af begrænsningerne forbundet med mikroarrays, hvilket resulterer i rigere og mere informative data.Disse data er også med til at reducere problemet med ikke-arvelighed, hvilket betyder, at vi begynder at lære mere om, hvilke gener der arbejder sammen for at påvirke egenskaber.
Ligeledes vil den massive samling af hele genomsekvenser, der i øjeblikket er planlagt til folkesundhedsformål, give rigere og mere pålidelige datasæt til forskning.Dette vil gavne dem, der studerer sunde og usunde egenskaber.
Efterhånden som vi lærer mere om, hvordan gener påvirker egenskaber, kan vi bedre forudsige, hvordan forskellige gener kan arbejde sammen for en bestemt egenskab.Dette gøres ved at kombinere formodede effekter fra flere gener til et enkelt mål for genetisk ansvar, kendt som en polygen score.Polygene score har en tendens til at være mere nøjagtige forudsigere for en persons sandsynlighed for at udvikle en egenskab end individuelle genetiske markører.
Polygene score vinder i øjeblikket popularitet inden for sundhedsforskning med det mål en dag at bruge dem til at vejlede kliniske interventioner på individniveau.Imidlertid er polygene scores begrænset af GWAS, så mange har endnu ikke forudsagt deres målegenskaber meget præcist, og polygene scorer for vækst opnår kun 25% prædiktiv nøjagtighed.[Fodnote 3] Det betyder, at for nogle tegn er de muligvis ikke så nøjagtige som andre diagnostiske metoder såsom blodprøver eller MR.Men efterhånden som genomiske data forbedres, bør nøjagtigheden af ​​polygenicitetsestimater også forbedres.I fremtiden kan polygene scorer give information om klinisk risiko tidligere end traditionelle diagnostiske værktøjer, og på samme måde kan de bruges til at forudsige ikke-sundhedsmæssige egenskaber.
Men som enhver tilgang har den begrænsninger.Den vigtigste begrænsning af GWAS er mangfoldigheden af ​​de anvendte data, som ikke afspejler diversiteten i befolkningen som helhed.Undersøgelser har vist, at op til 83% af GWAS udføres i kohorter af udelukkende europæisk oprindelse.[Fodnote 4] Dette er klart problematisk, fordi det betyder, at GWAS kun kan være relevant for visse populationer.Derfor kan udvikling og brug af prædiktive test baseret på GWAS-populationsbias-resultater føre til diskrimination af mennesker uden for GWAS-populationen.
For ikke-sundhedsegenskaber er forudsigelser baseret på polygene score i øjeblikket mindre informative end tilgængelig ikke-genomisk information.For eksempel er polygene score til forudsigelse af uddannelsesniveau (en af ​​de mest kraftfulde polygene scorer til rådighed) mindre informative end simple mål for forældrenes uddannelse.[Fodnote 5] Forudsigelseskraften af ​​polygene score vil uundgåeligt stige, efterhånden som omfanget og mangfoldigheden af ​​undersøgelser, såvel som undersøgelser baseret på hele genom-sekventeringsdata, øges.
Genomforskning fokuserer på genomikken af ​​sundhed og sygdom og hjælper med at identificere dele af genomet, der påvirker sygdomsrisikoen.Hvad vi ved om genomikkens rolle afhænger af sygdommen.For nogle enkelt-gen-sygdomme, såsom Huntingtons sygdom, kan vi nøjagtigt forudsige en persons sandsynlighed for at udvikle sygdommen baseret på deres genomiske data.For sygdomme forårsaget af mange gener kombineret med miljøpåvirkninger, såsom koronar hjertesygdom, var nøjagtigheden af ​​genomiske forudsigelser meget lavere.Ofte, jo mere kompleks en sygdom eller egenskab er, desto sværere er det nøjagtigt at forstå og forudsige.Imidlertid forbedres prædiktiv nøjagtighed, efterhånden som de undersøgte kohorter bliver større og mere forskelligartede.
Storbritannien er på forkant med forskning i sundhedsgenomisk forskning.Vi har udviklet en massiv infrastruktur inden for genomisk teknologi, forskningsdatabaser og computerkraft.Storbritannien har ydet et stort bidrag til global genomviden, især under COVID-19-pandemien, da vi førte an inden for genomsekventering af SARS-CoV-2-virus og nye varianter.
Genome UK er Storbritanniens ambitiøse strategi for genomisk sundhed, hvor NHS integrerer genomsekventering i rutinemæssig klinisk pleje til diagnosticering af sjældne sygdomme, cancer eller infektionssygdomme.[fodnote 6]
Dette vil også føre til en betydelig stigning i antallet af menneskelige genomer, der er tilgængelige for forskning.Dette skulle give mulighed for bredere forskning og åbne op for nye muligheder for anvendelse af genomik.Som en global leder inden for udvikling af genomiske data og infrastruktur har Storbritannien potentialet til at blive en global leder inden for etik og regulering af genomisk videnskab.
Direct Consumption (DTC) genetiske testsæt sælges direkte til forbrugere uden involvering af sundhedsudbydere.Spytprøver sendes til analyse, hvilket giver forbrugerne en personlig sundheds- eller oprindelsesanalyse på få uger.Dette marked vokser hurtigt, hvor titusindvis af millioner af forbrugere over hele verden indsender DNA-prøver til kommerciel sekventering for at få indsigt i deres helbred, afstamning og genetiske disposition for egenskaber.
Nøjagtigheden af ​​nogle genom-baserede analyser, der leverer direkte til forbrugeren tjenester, kan være meget lav.Test kan også påvirke privatlivets fred gennem datadeling, identifikation af pårørende og potentielle bortfald i cybersikkerhedsprotokoller.Kunder forstår muligvis ikke fuldt ud disse problemer, når de kontakter et DTC-testfirma.
Genomisk testning af DTC'er for ikke-medicinske træk er også stort set ureguleret.De går ud over lovgivningen, der regulerer medicinsk genomisk testning og er i stedet afhængig af testudbydernes frivillige selvregulering.Mange af disse virksomheder er også baseret uden for Storbritannien og er ikke reguleret i Storbritannien.
DNA-sekvenser har en unik kraft inden for retsmedicin til at identificere ukendte individer.Grundlæggende DNA-analyse har været meget brugt siden opfindelsen af ​​DNA-fingeraftryk i 1984, og UK National DNA Database (NDNAD) indeholder 5,7 millioner personlige profiler og 631.000 gerningssteder.[fodnote 8]