Nový nástroj umělé inteligence Google DeepMind dokáže předpovídat genetické choroby
Genetické mutace jsou změny v sekvenci DNA. K tomu dochází, když buňky vytvářejí své kopie během buněčného dělení. Mutace jsou hlavním zdrojem lidské genetické variability a mají vliv na evoluci a genetiku nemocí. Mutace ovlivňující naše geny může dát vzniknout genetické poruše. To, že se u vás mutace vyskytne, však ještě neznamená, že půjde o genetickou poruchu.
Proto vědci ze společnosti DeepMind, odnože umělé inteligence společnosti Google, oznámili, že vycvičili model strojového učení nazvaný AlphaMissense, který dokáže klasifikovat, které odchylky DNA v našich genomech pravděpodobně způsobí onemocnění.
Zveřejňuje také katalog 71 milionů možných variant, které mohou ovlivnit funkci lidských proteinů. V některých případech mohou vést k nemocem, jako je cystická fibróza, srpkovitá anémie nebo rakovina, uvádí se v tiskové zprávě Google DeepMind.
Společnost DeepMind věří, že její nový model umělé inteligence má potenciál zlepšit diagnostiku vzácných genetických poruch a pomoci objevit nové geny způsobující nemoci. Lékaři tak mohou lépe "porozumět nemocem a vyvinout nové život zachraňující léčebné postupy".
"Nástroje umělé inteligence, které dokážou přesně předpovídat vliv variant, mají sílu urychlit výzkum napříč obory od molekulární biologie po klinickou a statistickou genetiku," uvedli vědci v tiskové zprávě.
Zvednuté obočí nad prací společnosti DeepMind
S náznakem, že komerční hodnota AlphaMissense zůstává nejasná, zakladatel společnosti Insilico Medicine, která se zabývá vývojem léků na bázi umělé inteligence, Alex Zhavoronkov řekl: "DeepMind je DeepMind. Úžasná v oblasti PR a dobrá práce v oblasti AI."
Podle společnosti Google model umělé inteligence zařadil 89 % ze všech 71 milionů možných variant "missense" - jediného písmene DNA, které mění bílkovinu vytvářenou genem - do kategorie, která by mohla způsobit onemocnění.
"Cílem zde je, že mi zadáte změnu proteinu a já vám místo předpovědi tvaru proteinu řeknu: Stephen Hsu, fyzik z Michiganské státní univerzity, který se zabývá genetickými problémy pomocí technik umělé inteligence. "U většiny těchto přemetů nemáme tušení, zda způsobují onemocnění."
Předpovídání účinků konkrétní varianty je nákladný a pracný proces. Využitím nástrojů umělé inteligence lze výzkum v této oblasti urychlit. "Pomocí předpovědí AI mohou vědci získat náhled výsledků pro tisíce proteinů najednou, což může pomoci stanovit priority zdrojů a urychlit složitější studie," uvedli vědci.
Využití předchozího modelu umělé inteligence společnosti DeepMind
AlphaMissense vychází z jiného modelu společnosti DeepMind, AlphaFold, který dokáže předpovídat 3D modely proteinových struktur. Pro trénink AlphaMissense výzkumníci vyladili AlphaFold na štítcích rozlišujících varianty pozorované u lidí a blízce příbuzných populací primátů. Ačkoli AlphaMissense dělá něco jiného než AlphaFold, první z nich využívá databáze příbuzných proteinových sekvencí a strukturní kontext variant k vytvoření skóre mezi 0 a 1, které přibližně hodnotí pravděpodobnost, že varianta je patogenní.
Tým se domnívá, že tyto předpovědi vytvořené jeho nejnovějším modelem mohou pomoci "řešit otevřené otázky v jádru genomiky a celé biologické vědy".
Výzkum společnosti Google DeepMind byl zveřejněn v časopise Science.
Abstrakt studie:
Převážná většina missense variant pozorovaných v lidském genomu nemá klinický význam. Představujeme AlphaMissense, adaptaci AlphaFold vyladěnou na databázích populačních frekvencí variant u lidí a primátů, která umožňuje předpovídat patogenitu missense variant. Kombinací strukturního kontextu a evoluční konzervace dosahuje náš model nejlepších výsledků v široké škále genetických a experimentálních měřítek, aniž by se na těchto datech explicitně trénoval. Průměrné skóre patogenity genů je také prediktivní pro jejich buněčnou esencialitu a je schopno identifikovat krátké esenciální geny, které stávající statistické přístupy nedokážou odhalit. Jako zdroj informací pro komunitu poskytujeme databázi předpovědí pro všechny možné lidské záměny jedné aminokyseliny a klasifikujeme 89 % missense variant jako pravděpodobně benigní nebo pravděpodobně patogenní.
Zdroj: Interesting Engineering
zpět
|
Genetika je základem precizní medicíny
Prof. MUDr. Milan Macek, DrSc., MHA, přednosta Ústavu biologie a lékařské genetiky 2. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Fakultní nemocnice v Motole a vedoucí Národního koordinačního centra pro vzácná onemocnění, v rozhovoru k příležitosti 30. výročí vzniku Asociace inovativního farmaceutického průmyslu přiblížil, odkud a kam se genetika ubírá. - Současným trendem je personalizovaná a precizní medicína. Před třiceti lety však nebyl znám žádný konkrétní molekulární cíl. Co se tenkrát vědělo?
Před třiceti lety byly již položeny základy moderní genetiky, které navazovaly a rozvíjely geniální Mendelova pozorování přenosu dědičných vloh, včetně tzv. dominance a recesivity děděných znaků. V roce 1953 byla stanovena struktura DNA a mechanismus její replikace. To je základem mezigeneračního přenosu dědičné informace. Byly odhaleny i mechanismy de novo vzniku genetických změn v zárodečné linii u starších otců, které jsou z hlediska své četnosti u novorozenců na stejné úrovni jako například recesivní vzácná onemocnění. Byly objeveny restrikční endonukleázy, které umožnily vývoj genetického inženýrství. Koncem osmdesátých let byly položeny základy DNA diagnostiky. V roce 1993, tedy přesně před třiceti lety, dostal Kary Mullis Nobelovu cenu za objev metody PCR (polymerázová řetězová reakce), která je základem molekulární genetiky a genomiky do dnešních dnů. Neváhám uvést, že PCR skutečně znamenala doslova revoluci v analýze lidského genomu. - Které objevy považujete za milníky světové genetiky za posledních třicet let?
Jmenoval bych tři nejvýznamnější objevy: přečtení většiny lidského genomu, zavedení metod sekvenace nové generace a cílenou editaci genomu metodou CRISPR/Cas9. Lidský genom se podařilo přečíst v hrubých obrysech v roce 2003, ale poté se „dočítaly“ dílčí úseky, například v oblastech repetitivní DNA. V současné době se již objevují nové verze referenčního lidského genomu v rámci konsorcia T2T (telomere to telomere), které navíc obsahuje možnost nezávisle analyzovat oba řetězce DNA. Původně jsme předpokládali, že lidský genom obsahuje přibližně 300 000 genů. Současná analýza však ukazuje, že genů máme kolem 20 000, ale výzkum stále pokračuje a je vlastně s podivem, že takovéto malé množství genů určuje to, čím jsme, a že vysíláme meziplanetární sondy! Ostatně lidské geny zaujímají pouze dvě procenta celého genomu a zatím máme velmi málo informací o zbylé „nekódující sekvenci“, která má rozhodující vliv na expresi genů a jejich mnohočetné funkce. Komplexní a podrobné přečtení genomu člověka je předpokladem moderní – precizní medicíny společně s možností vývoje cílené terapie. Jednu z metod cílené terapie představuje systém „CRISPR/Cas9“, který funguje na principu „vystřihni a vlep“. Dovoluje zacílit a štěpit jakýkoli specifický úsek DNA s velkou přesností. Skládá se z krátké molekuly naváděcí RNA, která určí cílové místo v genomu, kde je následně enzymem Cas9 jeho cílová sekvence štěpena. Takto je možné také určitý gen opravit: část DNA vyměnit či určitý úsek do DNA vložit. Emmanuelle Charpentierová a Jennifer Doudnaová publikovaly objev v roce 2012 a Nobelovu cenu za něj dostaly v roce 2020. V současné době jsou testovány ex vivogenově terapeutické přístupy založené na metodě CRISPR/Cas9, např. u hematoonkologických onemocnění. - Co významného za tu dobu se stalo v české genetice?
Rád bych zdůraznil, že přestože nemáme českého nobelistu, je česká genetika, zejména co se týče péče o pacienty se vzácnými onemocněními, která jsou geneticky podmíněná, na světové úrovni. Pochopitelně nemohu zmínit všechny zakladatele oboru u nás, abych na někoho nechtěně nezapomněl, ale jak jistě víte, „jablko nepadlo daleko od stromu“. Naši předchůdci byli i přes neblahé období poválečného lysenkismu na evropské špičce, a některým dokonce unikla Nobelova cena o vlásek. Podobně mimořádně kvalitní je u nás i onkogenetický výzkum a diagnostika. Z hlediska kvality péče o pacienty se vzácnými onemocněními patří naše zdravotnická zařízení k nejlepším v Evropské unii a jsou první v rámci jejích nových členských zemí. Například FN Motol je v „top 20“ univerzitních nemocnic v Evropě z celkového počtu 800 hodnocených evropských fakultních/univerzitních nemocnic. Pochlubit se rovněž můžeme kvalitou i kvantitou novorozeneckého screeningu. V posledních desetiletích se významně zlepšila pozice pacientů s vzácnými onemocněními: zástupci pacientských organizací jsou pravidelně přizváni k oficiálním jednáním o registraci a úhradách léčivých přípravků pro vzácná onemocnění a stali se součástí oficiálních poradních orgánů Ministerstva zdravotnictví. Naše Národní koordinační centrum pro pacienty se vzácným onemocněním bylo ustanoveno v roce 2012 při Ústavu biologie a lékařské genetiky 2. LF UK a FN Motol a máme upřímnou radost, že můžeme naše pracoviště podporovat v rámci celoevropských iniciativ v oblasti výzkumu, diagnostiky a léčby této skupiny onemocnění. Vážíme si týmové práce a vynikající mezioborové spolupráce na celostátní úrovni. V rámci českého předsednictví EU na podzim roku 2022 jsme se přesvědčili, že v našich zkušenostech mohou hledat inspiraci téměř všechny členské státy Unie. Poskytujeme moderní diagnostiku a léčbu a máme obsazeno 22 z 24 Evropských referenčních sítí pro vzácná onemocnění. Máme velkou radost, že se nám podařilo zajistit velmi kvalitní genetickou diagnostiku pro naši většinovou populaci. V současné době pracujeme v rámci projektu Norských fondů na charakterizaci častých vzácných onemocnění u naší romské populace. Je to nesmírně zajímavé, protože evropští Romové mají specifickou populačně genetickou historii a také některá vzácná onemocnění (např. vrozené šedé i zelené zákaly oka, Alportův syndrom, neurovývojová onemocnění) se u nich vyskytují častěji. Tato populace byla u nás dosud opomíjena a společně s romskými mediátory a spolupracujícími praktickými lékaři ve vyloučených lokalitách se snažíme zajistit i pro tuto minoritu vysoce specializovanou diagnostickou péči a pak také cílené terapie jejich dříve nediagnostikovaných onemocnění. Je pak velmi potěšitelné vidět, když se podaří diagnostikovat geneticky podmíněný oční zákal u děti, které neprospívají ve škole ne z důvodu „zanedbání“, ale spíše proto, že špatně vidí. Po jednoduché operaci tyto děti doslova rozkvetou! V dostupnosti léků na vzácná onemocnění v ČR však v poslední době začínáme zaostávat za vyspělými západními zeměmi. Na druhou stranu máme velmi progresivní legislativu, která účinně a systémově zajišťuje vstup léčivých přípravků pro vzácná onemocnění do našeho zdravotního systému a do úhrad z veřejného zdravotního pojištění. Je teď už jenom na zahraničních firmách, aby tento systém více využívaly a nehřešily na to, že Česká republika pro ně představuje v tomto ohledu příliš malý trh. Stojí totiž před námi nemalé výzvy v podobě zavádění genových terapií do léčby ultravzácných onemocnění, které mohou zásadním způsobem ovlivnit úhrady v celém segmentu péče o vzácná onemocnění. - Genetické pozadí však nemají jen vzácná onemocnění, ale i onemocnění zcela běžná, jakými jsou diabetes, Parkinsonova choroba, kardiovaskulární onemocnění a další. Jak se ukázalo, i těžký průběh covidu‑19 je spojen s geny zděděnými po neandertálcích. Na nedávném Evropském neurologickém kongresu profesor Nicolas Wood z Londýna hovořil o tom, že sekvenace je stále levnější a především rychlejší a včasné odhalení genetického rizika umožní včasná opatření. Je již vhodná doba pro „plošné“ sekvenování? Zlepšilo by zdravotní stav naší stárnoucí populace?
Studium a analýza genetického pozadí u častých multifaktoriálních onemocnění prochází díky novým statistickým a výpočetním algoritmům, spojeným s korelacemi genetických variant, a to v reálném čase (!) a ze stále přesnějších a rozsáhlých mezinárodních databází, doslova revolucí. Již je možné určit s poměrně velkou přesností míru polygenního rizika u častých onemocnění, která jste zmínila. Metoda tzv. polygenních rizikových skóre se stále více uplatňuje v klinické medicíně při stratifikaci rizik u pacientů s diabetem, kardiovaskulárními onemocněními, a nakonec i nově v onkologii. Konečně máme k dispozici velmi účinnou metodiku pro častá onemocnění, která především umožňuje zpřesnit léčbu, zlepšit prevenci a více motivovat vyšetřované osoby dodržovat správnou životosprávu nebo nasadit účinnou léčbu před rozvojem klinických symptomů daných onemocnění. - Další otázkou, do které má genetika co mluvit, je designování klinických studií. Jsou publikovány práce, které svědčí o tom, že populační randomizace (je rychlejší a levnější) vede k opačným výsledkům oproti studiím s mendelovskou randomizací na základě přítomnosti určité alely. Co si o tom myslíte?
V poslední době se skutečně velice rychle rozvíjí uplatnění molekulárněgenetických metod a genotypizace pacientů (synonymum – stratifikace pacientů) při randomizaci, která poskytuje silné důkazy v biologickém a lékařském výzkumu. Oba přístupy využívají metodu randomizace, aby poskytly odhady kauzálního účinku studované molekuly nebo i již vyvinutého léku. Randomizované studie a mendelovské randomizační studie však mají odlišné principy a odborné vědecké cíle. Mendelovská randomizace se někdy nazývá „přírodní randomizovanou studií“, avšak nelze ji použít jako plnohodnotnou náhradu klasické randomizované studie, spíše poskytuje doplňující informace a zpřesňuje analýzu výsledků s ohledem na genotyp pacientů versus kontroly. Je to však poměrně složitá problematika přesahující rámec tohoto rozhovoru, ale v zásadě se oba postupy účelně doplňují. Přesto je nutno zdůraznit, že se mendelovská randomizace může statisticky projevit až u rozsáhlých studijních kohort, protože největší výpovědní hodnotu mají málo četné, minoritní alely. - V roce 2021 uveřejnil New England Journal kazuistiku pětitýdenního chlapce s akutními neurologickými příznaky, u něhož byla v řádu hodin provedena urgentní sekvenace, jejíž výsledky vedly k úspěšné léčbě. Je takové vyšetření i u nás? Respektive mají čeští lékaři možnost takového vyšetření?
Ano, rychlá sekvenace, a především pak rychlá bioinformatická analýza genomu, tj. v řádu cca maximálně 48 hodin, u kriticky nemocných novorozenců je velmi efektivní metodou ke zjištění nejasné diagnózy a zavedení úspěšné, a především pak cílené léčby zaměřené na molekulární podstatu onemocnění. Ve vyspělých západních zemích je tato metoda nyní již prakticky rutinně zavedena ve velkých univerzitních nemocnicích. Je však velmi náročná na vysoce výkonné sekvenační platformy nové generace, specifický hardware a software pro bioinformatickou analýzu. To vše musí obsluhovat perfektně sehraný multidisciplinární tým odborníků, zahrnující nejenom genetiky, ale i pediatry, neonatology a dětské neurology. V České republice zatím bohužel tato technologie není dostupná a nejsou ani připraveny úhradové mechanismy z veřejného zdravotního pojištění. Věříme však, že od příštího roku budeme moci navrhnout základní model „rapid seq“ pro přední neonatologická pracoviště a tuto službu poskytnout i našim pacientům. - Poslední otázka směrem k budoucnosti: jak se uplatní v genetice umělá inteligence a strojové učení? A na co se v budoucnosti oboru těšíte?
Umělá inteligence, spíše však přesněji strojové učení, velice rychle proniká do lékařské genomiky a umožňuje nám rychleji „prioritizovat“ nalezené varianty z hlediska jejich patogenetického dopadu. Současně umělá inteligence umožňuje analyzovat nepřeberné množství stále narůstající odborné literatury a vyznat se v komplexní a neustále se rychle rozvíjející klinické a laboratorní problematice více než 6 000 vzácných onemocnění. Naše pracoviště již několik let spolupracuje s přední izraelskou bioinformatickou firmou a snažíme se společně rozšířit databázi českých genomových variant, a tím významně posunout genomovou diagnostiku u nás. Nemůžeme spoléhat na mezinárodní databáze, kde jsou doposud česká a vlastně středoevropská data nedostatečně zastoupena. K tomu, aby se plně využila analýza genomu, je však nezbytné i digitalizovat „fenotyp“ pacientů. Zatím korelujeme velmi přesné genomové analýzy s patologicko‑anatomicky stanovenými názvy chorob v podstatě od doby R. Virchowa z poloviny 19. století! U vzácných onemocnění už několik let používáme trojrozměrnou obličejovou biometrickou analýzu, která umožňuje digitalizovat s maximální přesností obličejové odchylky v porovnání s normou. Můžeme navíc příznaky u pacienta popsat pomocí velmi přesné lidské fenotypové ontologie, což společně se vyšetřením genomu umožňuje významně zpřesnit a zkvalitnit diagnostiku vzácných onemocnění. Naše pracoviště se podílí na překladu lidské fenotypové ontologie a tzv. Orphakódů, které umožní větší rozlišení vzácných diagnóz nad rámec MKN‑10. Máme radost, že vykazování pomocí Orphakódů nedávno přijaly i naše zdravotní pojišťovny Umělá inteligence je však stále na začátku a netušíme, co přinese do budoucna, a je na nás, abychom ji správně používali a nespoléhali pouze „na stroje“, ale uplatnili i naši „lidskou“ klinickou a diagnostickou zkušenost. Moc bych si přál, abychom využili umělé inteligence k pochopení dosud neznámé funkce 98 procent genomu a jeho regulační role při vývoji jedince. Znamenalo by to další zásadní pokrok v lidské genomice a při vývoji nových cílených léčebných postupů. Konečně bych si přál, aby převládl zdravý rozum a humanistický princip k tomu, aby umělá inteligence nezačala stratifikovat lidi hned po narození na základě jejich „genetické výbavy“. Náš druh není definován jenom geneticky, ale především pak vzděláním a kulturou, která naše genetické dispozice po narození kreativně pomáhá rozvíjet. Je to jako s ohněm, který je dobrým sluhou, ale špatným pánem…
Zdroj: Medical Tribune
zpět
|
genetické testování náchylnosti k rakovině
Přibližně 10 % pacientů s diagnostikovanou rakovinou má zárodečnou variantu genu, která zvyšuje náchylnost k rakovině. Mezi nejčastější příklady patří zárodečné patogenní varianty (mutace) v genech BRCA1 a BRCA2, které jsou spojeny se zvýšeným rizikem rakoviny prsu, vaječníků, slinivky břišní a prostaty, a zárodečné patogenní varianty v genech MLH1, MSH2, MSH6 a PMS2 (Lynchův syndrom), které jsou spojeny se zvýšeným rizikem kolorektálního karcinomu, rakoviny endometria a dalších typů rakoviny.
Bylo popsáno více než 100 genů, které zvyšují náchylnost k rakovině (s různou mírou penetrance a asociace s náchylností k rakovině). Prevalence těchto zárodečných genetických variant se liší podle typu rakoviny a pohybuje se od 4 % až 6 % u pacientů s rakovinou plic, jícnu a hlavy a krku po 30 % u mužů s rakovinou prsu.
U pacientů s diagnostikovanou rakovinou je testování genových variant spojených se zvýšenou náchylností k rakovině důležité přinejmenším ze dvou důvodů. Za prvé, testování poskytuje informace o nejoptimálnější léčbě pacienta s rakovinou. Za druhé, testování pomáhá identifikovat příbuzné, kteří mohou mít zděděné geny zvyšující náchylnost k rakovině. Identifikace těchto genů by mohla zlepšit výsledky díky rozšíření screeningu rakoviny a opatřením snižujícím riziko, jako je preventivní chirurgický zákrok. S příchodem technologií sekvenování nové generace se genetické testování rizika rakoviny posunulo od sekvenčního testování jednoho genu k vícepanelovému genetickému testování pomocí krve nebo slin. Tyto testy vyžadují pouze 2 až 4 týdny pro získání výsledků a provádí je několik velkých komerčních laboratoří.
U pacientů s diagnózou rakoviny, u nichž doporučují praktické pokyny genetické testování náchylnosti, je vícepanelové genetické testování hrazeno většinou zdravotních pojišťoven. Praktické pokyny nyní doporučují testování dědičných genů náchylnosti k rakovině u všech pacientů s rakovinou vaječníků, prsu u mužů a slinivky břišní. U dalších typů rakoviny, včetně rakoviny prsu u žen, prostaty a tlustého střeva a konečníku, se kritéria pro testování rozšířila a více praktických pokynů nyní doporučuje testování genetické náchylnosti u všech pacientů nebo u stále většího počtu podskupin pacientů.
Genetické testování dědičných nádorových syndromů se stalo nedílnou součástí onkologické péče, protože přímo ovlivňuje léčbu a terapii. V roce 2014 byl americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv schválen první inhibitor poly(adenosin difosfát-ribózy) polymerázy pro karcinom vaječníků spojený s BRCA a v nedávné době bylo schválení rozšířeno o léčbu karcinomu prsu spojeného s BRCA, karcinomu slinivky břišní a karcinomu prostaty. V době stanovení diagnózy rakoviny prsu může identifikace vysoce rizikové varianty v genu pro náchylnost, jako je BRCA1 nebo BRCA2, některé ženy přimět k volbě bilaterální mastektomie snižující riziko nebo salpingo-ooforektomie snižující riziko. Pacientky s variantami v genech predisponujících k rakovině jsou také kandidátkami na častější nebo intenzivnější screening rakoviny. Příkladem je kolonoskopie každé 1 až 2 roky u Lynchova syndromu, magnetická rezonance prsu u žen s genetickými variantami BRCA1 a BRCA2 a celotělová magnetická rezonance u pacientek s Li-Fraumeniho syndromem.
V tomto čísle časopisu JAMA Kurian a kol. uvádějí míru genetického testování u dědičné náchylnosti k rakovině u více než 1,36 milionu pacientů, u nichž byla v letech 2013-2019 diagnostikována rakovina. Kurian et al propojili výsledky genetických testů ze 4 hlavních komerčních laboratoří s incidencí diagnózy rakoviny hlášené do kalifornského a gruzínského registru Surveillance, Epidemiology, and End Results tumor. Kurian et al uvádějí, že pouze 6,8 % pacientů s nádorovým onemocněním podstoupilo do 2 let od stanovení diagnózy nádorového onemocnění genetické testování náchylnosti. Míra testování byla vyšší u karcinomu prsu u mužů a karcinomu vaječníků, u nichž praktické pokyny doporučují univerzální testování u všech diagnostikovaných pacientů.
Avšak i u karcinomu vaječníků, u kterého je univerzální genetické testování doporučováno od roku 2010, byla míra genetického testování pouze 38,6 %. Nejvyšší míra testování byla 50 % u mužů s karcinomem prsu. U rakoviny slinivky břišní se míra genetického testování zvýšila z 1,2 % v roce 2013 na 18,6 % v roce 2019, kdy bylo univerzální testování pro tento typ nádoru poprvé doporučeno. Dříve bylo testování doporučováno pouze pacientům, kteří splňovali určitá kritéria rodinné anamnézy, nebo pacientům s určitými předky, o nichž bylo známo, že jsou spojeni s vyšší mírou genetické náchylnosti. Vzhledem k tomu, že registry nádorů nezaznamenávají rodinnou anamnézu, nebylo možné vyhodnotit počet osob s nádorovým onemocněním, které splňovaly kritéria praktických doporučení, ale nepodstoupily genetické testování. Někteří pacienti s nádorovým onemocněním si mohli nechat provést genetické testování v laboratořích zaměřených přímo na spotřebitele a v analýzách by nebyli započítáni mezi pacienty s genetickým testováním. Nicméně nízká míra genetického testování rakoviny, kterou uvádí Kurian et al, vzbuzuje obavy a měla by být podnětem k intervencím zaměřeným na zvýšení míry genetického testování s cílem snížit zátěž rakovinou.
Silnou stránkou studie Kuriana et al bylo měření testování na úrovni populace s využitím celostátních registrů nádorů v Kalifornii a Georgii. Při analýze výsledků podle rasy a etnické příslušnosti podstoupilo genetické testování na rakovinu prsu u mužů, žen nebo vaječníků 22 % asijských pacientů, 25 % černošských pacientů a 23 % hispánských pacientů ve srovnání s 31 % bělošských pacientů s těmito typy rakoviny. Nejisté výsledky genetických testů (definované jako výsledek, který nemohl jednoznačně určit, zda daná varianta souvisí s rakovinou), které mohou vést k neoptimálnímu klinickému managementu a zvýšené úzkosti pacientů, byly výrazně častější u pacientů jiné než bílé pleti. Kombinace nízké úrovně genetického testování a častější identifikace variant s nejistým klinickým významem může udržovat stávající rozdíly.
Analýzy Kuriana et al. neidentifikovaly důvody nedostatečného využívání genetického testování. Potenciální vysvětlení lze rozdělit nejméně do dvou kategorií. Za prvé, existují překážky související se systémem zdravotní péče (např. nedostatečně včasný přístup ke genetickému poradenství). Mnoho zdravotnických systémů nezaměstnává genetické poradce a v USA je těchto odborníků nedostatek. Za druhé, existují faktory na straně pacientů, jako je např. zaujetí zvládáním léčby rakoviny, nedostatečná informovanost nebo zájem, nedůvěra nebo strach z možných následků testování, které mohou přispívat k nízkému počtu genetických testů. Tyto faktory související se systémem zdravotní péče a s pacienty jsou ještě závažnější u zranitelných skupin obyvatelstva, včetně rasových a etnických menšin, obyvatel venkovských oblastí a pacientů s nízkou zdravotní gramotností.
Ke zlepšení míry genetického testování náchylnosti k rakovině jsou zapotřebí nové modely poskytování péče. V USA je to prioritou programu Moonshot Národního onkologického institutu. Za prvé, lékaři musí být seznámeni s praktickými pokyny, které uvádějí, kdy je genetické testování náchylnosti k rakovině indikováno. Tento cíl může usnadnit zajištění konzistence praktických pokynů sponzorovaných odbornými společnostmi. Nástroje pro podporu klinického rozhodování integrované do elektronických záznamů by mohly systematicky identifikovat pacienty vhodné pro genetické testování nádorových onemocnění. Automatizovaná oznámení klinikům o kritériích způsobilosti a testování integrovaná do patologických zpráv u typů rakoviny s dědičnými geny náchylnosti mohou zvýšit objednávání genetických testů kliniky.
Za druhé, lékaři by měli svým pacientům testování doporučovat a poskytovat jim informace potřebné k informovanému rozhodnutí, zda testování podstoupit. Genetické testování náchylnosti k rakovině tradičně vyžaduje před testováním návštěvu genetického poradce, aby byl získán informovaný souhlas a zajištěno jasné pochopení důsledků pro pacienta a jeho příbuzné v případě zjištění varianty náchylnosti k rakovině. Tento model poskytování genetického poradenství však není ani účinný, ani udržitelný. Pacienti musí mít přístup k jasným, spolehlivým a vhodným zdrojům informací, které jim pomohou při rozhodování o podstoupení testování a při porozumění výsledkům testů a jejich zvládání. Individuální návštěva genetického poradce by neměla být podmínkou testování.
Alternativou k tradiční návštěvě genetického poradce před testováním je přístup testování v místě péče, známý také jako mainstreaming. V rámci tohoto modelu lékaři, kteří se nezabývají genetickou péčí (obvykle chirurgové nebo onkologové), poskytnou během jedné návštěvy zdravotnického střediska krátké edukační sezení, získají souhlas a objednají genetické testování. Několik studií u pacientů s rakovinou prsu, vaječníků, slinivky břišní a prostaty prokázalo vynikající proveditelnost a přijatelnost tohoto přístupu. Výsledky (zejména v případě pozitivních nebo nejistých výsledků testů) může předat také genetický poradce nebo jiný lékař vyškolený v oblasti genetiky nádorových onemocnění.
Aby se pacientům dostalo potřebných informací, lze předtestové (a případně i potestové) genetické poradenství poskytovat pomocí digitálních metod, například videí přístupných na webu. Genetičtí poradci mohou vysvětlit dědičnou náchylnost k rakovině v jazyce, který pacient preferuje. Videa mohou být doplněna telehealth návštěvami s genetickými poradci pro pacienty, kteří vyžadují individuálně přizpůsobené informace. Zkušenosti ukazují, že mnoho pacientů souhlasí se zárodečným testováním po zhlédnutí krátkého videa. Porozumění by se mohlo vyhodnocovat pomocí krátkých dotazníků. Díky tomuto přístupu může být genetické poradenství a genetické testování široce dostupné s minimálními náklady.
V budoucnu mohou na dotazy pacientů týkající se genetického testování odpovídat chatboti s podporou umělé inteligence. Mnoho interakcí v oblasti genetického poradenství se v současné době provádí pomocí telehealth a nezdá se, že by tento trend s odeznívající pandemií COVID-19 slábl. Telehealth je pohodlný, efektivní a může pomoci zvýšit počet genetických testů. Trvalé odstranění regulačních překážek pro telemedicínské genetické poradenství v celých USA by pomohlo udržet přístup ke genetickému poradenství.
Identifikace genových variant spojených se zvýšenou náchylností k rakovině může zlepšit výsledky pro pacienty s rakovinou i jejich rodinné příslušníky. Jak zdůrazňují údaje Kuriana et al, genetické testování náchylnosti k rakovině není dostatečně využíváno, což je promarněná příležitost ke snížení zátěže rakovinou na úrovni populace. Pokud se bude klást větší důraz na překonání překážek na úrovni zdravotnického systému i na úrovni pacientů, které brání genetickému testování náchylnosti k rakovině u pacientů s rakovinou, zlepší se výsledky léčby a předejde se diagnóze rakoviny a souvisejícím úmrtím rodinných příslušníků.
Zdroj: JAMA
zpět
|
BacterAI: Nový systém umělé inteligence umožňuje provádění 10 000 vědeckých experimentů denně pomocí robotů
Skupina vědců vytvořila systém založený na umělé inteligenci, který umožňuje automatům provést až 10 000 vědeckých experimentů nezávisle na sobě během jediného dne.
Systém AI, pojmenovaný BacterAI, by mohl výrazně urychlit tempo objevů v řadě oborů, jako je medicína, zemědělství a věda o životním prostředí. V nedávné výzkumné studii zveřejněné v časopise Nature Microbiology tým úspěšně využil systém BacterAI k mapování metabolických procesů dvou mikrobů spojených se zdravím ústní dutiny.
Objevování požadavků na aminokyseliny pro růst mikrobů
Výzkumný tým Michiganské univerzity pod vedením profesora Paula Jensena se zaměřil na zjištění požadavků na aminokyseliny pro růst prospěšných mikrobů v ústech.
Určit přesnou kombinaci aminokyselin pro jednotlivé bakteriální druhy však bylo obtížné kvůli velkému počtu možných kombinací vyplývajících z 20 dostupných aminokyselin.
K překonání tohoto problému byl vyvinut systém BacterAI, který denně testuje stovky kombinací aminokyselin a upravuje kombinace na základě výsledků z předchozího dne. Během devíti dnů BacterAI v 90 % případů přesně předpovídal kombinace aminokyselin nezbytné pro růst.
Automatizované experimentování pro urychlení objevů
Automatizované experimentování a využití systému BacterAI má potenciál rozšířit se daleko za hranice mikrobiologie a umožnit výzkumníkům z různých oborů formulovat otázky jako hádanky, které by umělá inteligence řešila metodou pokusů a omylů.
Stojí za zmínku, že přibližně 90 % bakterií zůstává nedostatečně prozkoumáno a konvenční metody získávání základních vědeckých poznatků o nich vyžadují značné množství času a zdrojů. Rychlé tempo automatizovaných experimentů může tyto objevy výrazně urychlit a otevřít tak dveře budoucím průlomovým objevům v různých oborech.
BacterAI je pozoruhodnou inovací v oblasti umělé inteligence, a to díky své schopnosti vytvářet svůj soubor dat prostřednictvím řady experimentů, na rozdíl od konvenčního přístupu, kdy se do modelu strojového učení vkládají soubory označených dat.
Platforma využívá výsledky předchozích pokusů k předpovědím experimentů, které mohou poskytnout nejvýznamnější množství informací. S méně než 4 000 experimenty BacterAI přišla na většinu pravidel pro přesné krmení bakterií.
Vývoj systému BacterAI týmem vedeným profesorem Paulem Jensenem představuje pozoruhodný skok vpřed ve využívání umělé inteligence k urychlení vědeckých objevů. Jak ukázal výzkum týmu, BacterAI může poskytnout zásadní informace o mikrobiálním světě, včetně těch, které ovlivňují naše zdraví.
Vzhledem k tomu, že roboti provádějí až 10 000 experimentů denně, je potenciál platformy pro urychlení objevů obrovský. Studii financoval Národní institut zdraví s podporou společnosti NVIDIA.
Zdroj: Interesting Engineering
zpět
|
Dívka tvrdí, že je ztracená Maddie.
Soukromý detektiv udělal důležitý test. O velkou senzaci se v posledních týdnech postarala 21letá Polka Julia Wandeltová. Tvrdí totiž, že je zmizelou Maddie McCannovou. Dokonce na svém instagramovém profilu tvrdí, že rodiče ztracené Britky souhlasí s testy DNA. Ty by měly záhadu definitivně objasnit. Soukromý detektiv, který na hledání Maddie pracoval, však přišel s výsledky biometrické analýzy. Ty Julii nejspíš radost neudělají.
Případem ztracené Madeleine McCannové se od roku 2007, kdy tříletá dívenka zmizela z hotelového pokoje v portugalském Algarve, zabývala řada vyšetřovatelů. Úspěch neslavil nikdo z nich. Nyní to však vypadalo, že je k nalezení Maddie velmi blízko.
Na sociálních sítích totiž 21letá Polka Julia Wandeltová tvrdí, že je ztracenou Britkou. Tuto teorii však zpochybnil jeden ze soukromých detektivů, kteří na případu pracovali. Francisco Marco byl ředitelem detektivní agentury Metodo 3. Rozhodl se, že využije svých nabytých zkušeností a porovná podobu Maddie a Julie.
"Provedl jsem biometrické šetření a její rysy se neshodují s těmi Madeleininými," prohlásil pro web RAC1 Marco. Dodal však, že nemůže bez důkazu říct, že se jedná o podvodnici. K dořešení celé situace tak mohou pomoci testy DNA. Je v tom ale malý háček.
Rodina Julie Wandeltové s nimi nesouhlasí. "Mám pocit, že je třeba spíše donutit matku nebo někoho jiného z Juliiny rodiny, aby test DNA podstoupil, než narušovat klid Kate a Gerryho McCannových," řekla pro deník The Sun soukromá detektivka Fia Johanssonová. Ta si vzala řešení Juliina případu na starost.
Julia navíc na svých sociálních sítích tvrdí, že rodina McCannových už s testy DNA souhlasila. Zdroje z okolí rodiny to však popírají.
Zdroj: Nova TV
zpět
|
Dívka požádala o analýzu DNA Santa Clause. Policie jí vyhověla
Desetiletá Scarlett Dourmattová z Cumberlandu ve státě Rhode Island si není jistá existencí Santa Clause, a tak požádala o pomoc policii. Zaslala tedy k analýze DNA nakousnutou sušenku a mrkev, které o Vánocích přichystala pro Santu a jeho sobí doprovod.
Scarlett Dourmatová přichystala o Vánocích pro Santa Clause a jeho soby sušenky a mrkev. Ale ani když je druhý den ráno našla nakousnuté, nepřesvědčilo ji to. Proto „důkazy“ zabalila a poslala na místní policejní oddělení.
V přiloženém dopisu mimo jiné napsala: „Chtěla bych se zeptat, zda byste mohli odebrat vzorek DNA a zjistit, zda je Santa skutečný.“ Maminka Alyson v této souvislosti zmínila, že její dcera byla vždy „poněkud skeptická“, zatímco sama Scarlett upřesnila, že vždy měla ráda detektivní seriály. „A myslím, že by bylo skvělé být detektivem,“ dodala.
Policejní šéf Matthew Benson na tuto hru bez váhání přistoupil a řekl, že chce pomoci rozvíjet dětskou představivost a vyšetřovací schopnosti malé detektivky. Ihned tedy vydal rozkaz, aby byly vzorky k analýze DNA odeslány na forenzní oddělení. „Tato mladá dáma má zjevně velký zájem o pravdu a vyšetřování,“ uvedl v prohlášení.
A zatímco se čeká na výsledky testů, policisté už mezitím malou Scarlett kontaktovali, aby jí sdělili, že mají i několik dalších důkazů, že Santa se pohyboval v okolí jejího domova. Mezi nimi jsou například záběry sobů z bezpečnostní kamery a také se podařilo najít svědka, který poblíž viděl muže odpovídajícího Santovu popisu.
Přístup policie vzbudil velmi pozitivní reakce uživatelů sociálních sítí. „Pokud bude Santa shledán vinným, buďte na něj prosím mírní. Ve skutečnosti to totiž není vloupání, ale doručení,“ napsal například jeden z nich.
Zdroj: Novinky.CZ
zpět
|
Neznámá sibiřská komunita náhle zmizela, zjistila nová studie
Je běžně doloženo, že na počátku lidské historie se lidé přesunuli ze severní Asie do Severní Ameriky přes Beringovu úžinu. Minulý týden vyšla studie, která tvrdí, že lidé mohli Beringovu úžinu překročit dříve, než jsme si mysleli, a to v důsledku klimatických změn.
Podle nové studie, která byla včera (12. ledna) zveřejněna v časopise Current Biology, genomy deseti jedinců starých až 7 500 let prokazují tok genů lidí migrujících ze Severní Ameriky do Severní Asie (tj. v opačném směru).
Výzkumný tým se zabýval také pozůstatky pravěkého šamana, který žil na západní Sibiři před přibližně 6 500 lety. Podle současné analýzy DNA se tato lokalita nachází více než 900 mil (1 500 km) západně od skupiny, s níž sdílel genetické vazby.
Dosud neznámá populace
Jejich zkoumání identifikuje dosud neidentifikovanou raně holocenní sibiřskou populaci, která žila v neolitické Altajsko-Sajanské oblasti poblíž hranic Ruska, Číny, Mongolska a Kazachstánu. Podle výzkumu DNA se jednalo o potomky jak paleosibiřského, tak staroseveroasijského obyvatelstva (ANE).
"Popisujeme dosud neznámou populaci lovců a sběračů na Altaji starou již 7 500 let, která je směsicí dvou odlišných skupin, jež žily na Sibiři během poslední doby ledové," říká Cosimo Posth z univerzity v německém Tübingenu a hlavní autor studie.
"Altajská skupina lovců a sběračů přispěla k mnoha současným i pozdějším populacím v celé severní Asii, což ukazuje, jak velká byla mobilita těchto sběračských komunit," dodává.
Domovina Denisovanů
Jak je uvedeno ve sdělení, Posth také naznačil, že se zde vyskytovali i Denisované. Tato oblast navíc hrála v historii lidstva významnou roli jako křižovatka migrací lidí po celá tisíciletí mezi severní Sibiří, střední Asií a východní Asií.
Nově objevený genofond by mohl být nejlepším zdrojem pro předpokládanou populaci příbuznou ANE, která dala vzniknout populacím doby bronzové ze severní a vnitřní Asie. Patří sem lovci a sběrači z Bajkalského jezera, pastevci spojení s Okuněvem a mumie z Tarimské pánve, tvrdí vědci.
"Nejvíce mě překvapil nález jedince datovaného do podobného období jako ostatní altajští lovci-sběrači, ale se zcela odlišným genetickým profilem, který vykazuje genetickou příbuznost s populacemi nacházejícími se na ruském Dálném východě," říká Ke Wang z čínské Fudan University a hlavní autor studie.
"Zajímavé je, že jedinec z Nizhnetytkesken byl nalezen v jeskyni obsahující bohaté pohřební zboží s náboženským kostýmem a předměty interpretovanými jako možné zastoupení šamanismu."
"Není jasné, zda jedinec z Nizhnetytkesken pocházel z velké dálky, nebo se populace, z níž pocházel, nacházela poblíž," říká. "Jeho hrobové předměty se však zdají být odlišné od jiných místních archeologických kontextů, což naznačuje mobilitu kulturně i geneticky odlišných jedinců do altajské oblasti."
Abstrakt studie:
Historie osídlení severní Asie zůstává z velké části neprozkoumaná kvůli omezenému počtu analyzovaných starověkých genomů z této oblasti. V této práci uvádíme údaje o celém genomu deseti jedinců datovaných již 7 500 let před současností ze tří oblastí severní Asie, konkrétně z Altaj-Sajanu, ruského Dálného východu a poloostrova Kamčatka. Naše analýza odhaluje dosud nepopsaný středoholocenní sibiřský genofond u neolitických altajsko-sajanských lovců-sběračů jako genetickou směs paleosibiřských a staroseveroevropských (ANE) předků. Tento výrazný genofond představuje optimální zdroj pro předpokládanou populaci příbuznou s ANE, která přispěla ke skupinám doby bronzové ze severní a vnitřní Asie, jako jsou lovci-sběrači od jezera Bajkal, pastevci spjatí s Okunevo a možná i populace z Tarimské pánve. Zjistili jsme přítomnost starobylého severovýchodoasijského (ANA) původu - původně popsaného u neolitických skupin z ruského Dálného východu - u jiného neolitického altajsko-sajanského jedince spojeného s odlišnými kulturními rysy, což odhaluje rozšíření ANA původu ∼1 500 km dále na západ, než bylo dosud pozorováno. Na ruském Dálném východě jsme identifikovali 7 000 let staré jedince, kteří nesou předky spojené s Džómonem, což ukazuje na genetické vazby s lovci-sběrači na japonském souostroví. Uvádíme také několik fází toku genů souvisejících s původními obyvateli Ameriky do severovýchodní Asie v průběhu posledních 5 000 let, které dosáhly poloostrova Kamčatka a centrální Sibiře. Naše zjištění poukazují na do značné míry propojenou populační dynamiku v celé severní Asii od raného holocénu.
Zdroj: Interesting Engineering
zpět
|
