2020年了,为什么想象中的基因卡还没有出现?
撰文:Ari Berkowitz(俄克拉荷馬大學生物學首席教授、細胞與行為神經生物學研究生項目主任)
“急診室里送來了一名失去了意識的病人,起初,醫生無法對其進行診斷。但幸運的是,醫生隨后在病人的身上發現了一張錢包大小的卡片,上面寫有病人的基因組信息,也就是他所有的 DNA 信息。于是醫生迅速搜索基因組,診斷出了問題,然后送病人去接受基因治療。”
這是普利策獎得主Laurie Garrett在 1996 年報道人類基因組計劃(HGP)時所想象的 2020 年的樣子。
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醫學的新時代?
人類基因組計劃是一個國際合作的科學項目,它的目標是繪制并揭開人類的遺傳圖譜,也就是測序人類所有的 DNA 信息。這個項目最初于 1990 年開始。2001 年,人類基因組草圖發表。目前絕大部分人類基因組已經被揭開。
1996 年,諾貝爾獎得主Walter Gilbert說:“人類基因組計劃將為我們治療疾病的方式帶來巨大的轉變。”2000 年,時任美國國家衛生研究院人類基因組計劃負責人的Francis Collins預測:“也許再過 15 年或 20 年,你會看到治療醫學的徹底革新。”同年,美國總統Bill Clinton表示,人類基因組計劃將“徹底改變大多數人類疾病的診斷、預防和治療”。
現在,2020 年到了,還是沒有人帶著自己的基因組卡片去看病,醫生一般不會通過檢查你的 DNA 來診斷或治療疾病。為什么那些預想的事情沒能發生呢?正如我最近發表在《神經遺傳學雜志》上的一篇文章中所解釋的那樣,盡管有大量關于基因治療的宣傳,人們也對相關治療抱有殷切的期望,但常見的衰弱性疾病的病因是很復雜的,它們很多不適合簡單的基因治療。
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原因很復雜
一個基因的變化就可以導致疾病——這樣的想法已經存在了幾十年。上世紀 80 年代末到 90 年代初,包括《自然》和《美國醫學會雜志》在內的知名科學期刊都曾公布過與雙相情感障礙、精神分裂癥和酗酒等疾病和行為相關的單個基因。這些論文在大眾媒體上引起了極大關注,但有一些很快就被撤稿或被證明無法重復。最初的一些結論多數依賴于錯誤的統計檢驗,而重新評估的工作完全推翻了最初的結論。生物學家大多跟進了這些進展,但后續的研究在媒體上卻很少受到關注。
個別基因的突變就會導致毀滅性疾病的情況確實存在,如亨廷頓氏舞蹈癥,但最常見的衰弱性疾病都不是由單一基因突變引起的。這是因為,平均而言患有衰弱性遺傳病的人存活時間可能不夠長,無法生育許多健康的后代。換言之,這類突變受到巨大的進化壓力。亨廷頓氏舞蹈癥是一個例外,或許是因為這種疾病通常到病人超過生育年齡時才會出現癥狀。盡管其他許多致殘疾病的新突變是偶然發生的,但它們在人群中并不常見。
相反,最常見的衰弱性疾病是由許多基因突變的組合引起的,單個基因的作用都很小,但它們相互作用,并在環境因素的影響下,綜合地改變了從基因中表達出的蛋白質。在這個過程中,甚至生活在人體內的多種微生物也可能會發揮作用。
由于常見的嚴重疾病很少是由單基因突變引起的,因此不能通過用正常拷貝替換突變基因來治愈。基因治療在研究上逐漸取得進展,但過程非常坎坷,其中甚至包括意外導致白血病和至少一例死亡的案例。
隨著基因治療的進步,醫生近期成功地治療了一些罕見病,但這些疾病中,大多是單一基因的突變產生了主要而巨大的影響。用基因治療來應對罕見的單基因疾病很可能會成功,但還是必須針對病例的個體情況進行調整。在這種情況下,治療的開銷不免造成一些經濟上的負擔,能得到這種治療的幫助的患者還是相對較少的。對于許多疾病和患者,基因治療可能還沒有用武之地。
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生物學家的新時代
人類基因組計劃已經對幾乎所有的生物學研究領域產生了巨大影響,它刺激了技術進步,促進了快速、精確和相對廉價的 DNA 測序和操作。但這些研究方法的進步并沒有導致對常見的衰弱性疾病治療的顯著改善。
盡管你還不能帶著你的基因組卡去看醫生,也許你可以對基因和疾病之間的關系有更精準的理解。對疾病病因更準確的理解可能會避免患者沉迷在不切實際的故事和虛假的承諾中。
原文標題為“Why sequencing the human genome failed to produce big breakthroughs indisease”,于 2020 年 2 月 11 日首發于 The Conversation,原文鏈接:https://theconversation.com/why-sequencing-the-human-genome-failed-to-produce-big-breakthroughs-in-disease-130568,中文內容略有編輯,僅供參考,一切內容以原文為準。
總結
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