Genómica personal
Rama de la genómica que se ocupa del genoma de un individuo.

Parte de una serie sobre
Genealogía genética
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Temas relacionados

La genómica personal o genética del consumidor es la rama de la genómica que se ocupa de la secuenciación , análisis e interpretación del genoma de un individuo. La etapa de genotipificación emplea diferentes técnicas, entre ellas chips de análisis de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) (normalmente el 0,02% del genoma), o la secuenciación parcial o completa del genoma . Una vez conocidos los genotipos, las variaciones del individuo pueden compararse con la literatura publicada para determinar la probabilidad de expresión de rasgos, la inferencia de ascendencia y el riesgo de enfermedades.

Los secuenciadores automatizados de alto rendimiento han aumentado la velocidad y reducido el costo de la secuenciación, lo que hace posible ofrecer la secuenciación del genoma completo, incluida la interpretación, a los consumidores desde 2015 por menos de $1000 . El mercado emergente de servicios de secuenciación genómica directa al consumidor ha planteado nuevas preguntas sobre la eficacia médica y los dilemas éticos asociados con el conocimiento generalizado de la información genética individual.

En medicina personalizada

La medicina personalizada es un método médico que se centra en las estructuras de tratamiento y las decisiones médicas en función de la respuesta prevista del paciente o del riesgo de enfermedad. [1] El Instituto Nacional del Cáncer o NCI, una rama de los Institutos Nacionales de Salud , enumera los genes, las proteínas y el entorno de un paciente como los principales factores analizados para prevenir, diagnosticar y tratar enfermedades a través de la medicina personalizada. [1]

Existen varias subcategorías del concepto de medicina personalizada, como la medicina predictiva , la medicina de precisión y la medicina estratificada. Aunque estos términos se utilizan indistintamente para describir esta práctica, cada uno conlleva matices individuales. La medicina predictiva describe el campo de la medicina que utiliza información, a menudo obtenida a través de técnicas de genómica personal, tanto para predecir la posibilidad de una enfermedad como para instituir medidas preventivas para un individuo en particular. [2] La medicina de precisión es un término muy similar a la medicina personalizada en el sentido de que se centra en los genes, el entorno y el estilo de vida de un paciente; sin embargo, el Consejo Nacional de Investigación lo utiliza para evitar cualquier confusión o mala interpretación asociada con el término más amplio. La medicina estratificada es una versión de la medicina personalizada que se centra en dividir a los pacientes en subgrupos en función de las respuestas específicas al tratamiento e identificar tratamientos efectivos para el grupo en particular. [3]

Ejemplos del uso de la medicina personalizada incluyen la oncogenómica y la farmacogenómica . La oncogenómica es un campo de estudio centrado en la caracterización de los genes relacionados con el cáncer. En el caso del cáncer, se utiliza información específica sobre un tumor para ayudar a crear un diagnóstico personalizado y un plan de tratamiento. [4] La farmacogenómica es el estudio de cómo el genoma de una persona afecta su respuesta a los medicamentos. [5] Este campo es relativamente nuevo, pero está creciendo rápidamente debido en parte a un aumento en la financiación de la Red de Investigación de Farmacogenómica del NIH. Desde 2001, ha habido un aumento de casi el 550% en el número de artículos de investigación en PubMed relacionados con los términos de búsqueda farmacogenómica y farmacogenética . [6] Este campo permite a los investigadores comprender mejor cómo las diferencias genéticas influirán en la respuesta del cuerpo a un medicamento e informar qué medicamento es el más apropiado para el paciente. Estos planes de tratamiento podrán prevenir o al menos minimizar las reacciones adversas a los medicamentos que son una "causa importante de hospitalizaciones y muertes en los Estados Unidos". En general, los investigadores creen que la farmacogenómica permitirá a los médicos adaptar mejor los medicamentos a las necesidades de cada paciente. [5] Hasta noviembre de 2016, la FDA había aprobado 204 medicamentos con información farmacogenética en sus etiquetas. Estas etiquetas pueden describir instrucciones de dosificación específicas para cada genotipo y el riesgo de eventos adversos, entre otra información. [7]

El riesgo de enfermedad puede calcularse en base a marcadores genéticos y estudios de asociación de todo el genoma para condiciones médicas comunes, que son multifactoriales e incluyen componentes ambientales en la evaluación. Las enfermedades que son individualmente raras (menos de 200.000 personas afectadas en los EE. UU.) son, sin embargo, colectivamente comunes (afectan aproximadamente al 8-10% de la población estadounidense [8] ). Más de 2500 de estas enfermedades (incluidas algunas más comunes) tienen una genética predictiva de impacto clínico suficientemente alto como para recomendarlas como pruebas genéticas médicas disponibles para genes individuales (y en la secuenciación del genoma completo) y están creciendo a unas 200 nuevas enfermedades genéticas por año. [9]

Coste de secuenciar el genoma de un individuo

Tendencia en los costos de secuenciación
Coste típico de secuenciar un genoma de tamaño humano, en escala logarítmica. Obsérvese la drástica tendencia a que la secuenciación sea más rápida que la de Moore a partir de enero de 2008, cuando la secuenciación posterior a Sanger se puso en marcha en los centros de secuenciación. [10]

El coste de secuenciar un genoma humano está disminuyendo rápidamente, debido al continuo desarrollo de nuevas tecnologías de secuenciación de ADN más rápidas y baratas, como la " secuenciación de ADN de próxima generación ".

El Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, una rama de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos , ha informado que el costo de secuenciar un genoma completo de tamaño humano ha disminuido de aproximadamente 14 millones de dólares en 2006 a menos de 1.500 dólares a fines de 2015. [11]

Hay 6 mil millones de pares de bases en el genoma humano diploide. El análisis estadístico revela que se requiere una cobertura de aproximadamente diez veces para obtener la cobertura de ambos alelos en el 90% del genoma humano a partir de lecturas de 25 pares de bases con secuenciación shotgun. [12] Esto significa un total de 60 mil millones de pares de bases que deben secuenciarse. Una máquina de secuenciación SOLiD , Illumina o Helicos de Applied Biosystems [13] puede secuenciar de 2 a 10 mil millones de pares de bases en cada ejecución de $8,000 a $18,000. El costo también debe tener en cuenta los costos de personal, los costos de procesamiento de datos, los costos legales, de comunicaciones y otros costos. Una forma de evaluar esto es a través de ofertas comerciales. La primera secuenciación completa de un genoma diploide (6 mil millones de pares de bases, 3 mil millones de cada progenitor) fue de Knome y su precio bajó de 350.000 dólares en 2008 a 99.000 dólares en 2009. [14] [15] Esto inspecciona 3000 veces más bases del genoma que la genotipificación basada en chip SNP , identificando variantes de secuencias nuevas y conocidas, algunas relevantes para la salud o la ascendencia personal . [16] En junio de 2009, Illumina anunció el lanzamiento de su propio Servicio de Secuenciación Personal de Genoma Completo a una profundidad de 30X por 48.000 dólares por genoma. [17] En 2010, redujeron el precio a 19.500 dólares. [18]

En 2009, Complete Genomics de Mountain View anunció que proporcionaría secuenciación completa del genoma por $5,000, a partir de junio de 2009. [19] Esto solo estará disponible para instituciones, no para individuos. [20] Se espera que los precios bajen aún más en los próximos años a través de economías de escala y una mayor competencia. [21] [22] A partir de 2014, Gentle ofrecía secuenciación de exoma casi completa por menos de $2,000, incluido asesoramiento personal junto con los resultados. [23] A fines de 2018, más de un millón de genomas humanos han sido secuenciados casi por completo por tan solo $200 por persona, [24] e incluso, en ciertas circunstancias, genomas personales ultraseguros por $0 cada uno. [25] En esos dos casos, el costo real se reduce porque los datos se pueden monetizar para los investigadores.

El costo decreciente en general del mapeo genómico ha permitido que los sitios genealógicos lo ofrezcan como un servicio, [26] hasta el punto de que uno puede enviar su genoma a esfuerzos científicos de colaboración colectiva como OpenSNP [27] o DNA.land en el Centro del Genoma de Nueva York , como ejemplos de ciencia ciudadana . [28] La familia Corpas, liderada por el científico Manuel Corpas , desarrolló el proyecto Corpasome, [29] y alentada por los bajos precios en la secuenciación del genoma, fue el primer ejemplo de análisis de genomas personales de colaboración colectiva mediante ciencia ciudadana . [30]

La apertura de clínicas médicas genómicas en los principales hospitales de Estados Unidos ha suscitado preguntas sobre si estos servicios amplían las desigualdades existentes en el sistema de atención sanitaria de ese país, incluso por parte de profesionales como Robert C. Green , director de la Clínica de Genómica Preventiva del Brigham and Women's Hospital . [31] [32]

Cuestiones éticas

La discriminación genética es la discriminación basada en la información obtenida del genoma de un individuo. En algunos estados de los EE. UU. se han promulgado leyes de no discriminación genética [33] y, a nivel federal, mediante la Ley de No Discriminación por Información Genética (GINA). La legislación GINA impide la discriminación por parte de las aseguradoras de salud y los empleadores, pero no se aplica a los seguros de vida ni a los seguros de atención a largo plazo. La aprobación de la Ley de Atención Médica Asequible en 2010 reforzó las protecciones de la GINA al prohibir a las compañías de seguros de salud negar la cobertura debido a las "condiciones preexistentes" del paciente y eliminar la capacidad de las compañías de seguros de ajustar los costos de las primas en función de ciertos factores, como las enfermedades genéticas. [34] Dadas las preocupaciones éticas sobre las pruebas genéticas presintomáticas de menores, [35] [36] [37] [38] es probable que la genómica personal se aplique primero a los adultos que puedan dar su consentimiento para someterse a dichas pruebas, aunque la secuenciación del genoma ya está demostrando ser valiosa para los niños si presentan algún síntoma. [39]

También existen preocupaciones en relación con la investigación del genoma humano en los países en desarrollo. Las herramientas para realizar análisis del genoma completo se encuentran generalmente en países de altos ingresos, lo que hace necesario establecer alianzas entre países desarrollados y en desarrollo para estudiar a los pacientes afectados por ciertas enfermedades. Las herramientas pertinentes para compartir el acceso a los datos recopilados no son igualmente accesibles en todos los países de bajos ingresos y, sin un estándar establecido para este tipo de investigación, las preocupaciones sobre la equidad para los investigadores locales siguen sin resolverse. [40]

Otros temas

Privacidad genética

En los Estados Unidos, la investigación biomédica que involucra a sujetos humanos se rige por un estándar básico de ética conocido como la Regla Común , que tiene como objetivo proteger la privacidad de un sujeto al requerir que los "identificadores" como el nombre o la dirección se eliminen de los datos recopilados. [41] Un informe de 2012 de la Comisión Presidencial para el Estudio de Asuntos Bioéticos afirmó, sin embargo, que "lo que constituye datos 'identificables' y 'desidentificados' es fluido y que las tecnologías en evolución y la creciente accesibilidad de los datos podrían permitir que los datos desidentificados se vuelvan a identificar". [41] De hecho, la investigación ya ha demostrado que es "posible descubrir la identidad de un participante del estudio mediante referencias cruzadas de datos de investigación sobre él y su secuencia de ADN ... [con] bases de datos de genealogía genética y registros públicos". [42] Esto ha llevado a llamados para que los responsables de las políticas establezcan pautas consistentes y mejores prácticas para la accesibilidad y el uso de datos genómicos individuales recopilados por investigadores. [43]

También existe controversia en relación con las preocupaciones que suscitan las empresas que realizan pruebas de ADN individual. Hay cuestiones como la "filtración" de información, el derecho a la privacidad y qué responsabilidad tiene la empresa para garantizar que esto no suceda. Las normas de regulación no están claramente establecidas. Lo que aún no se ha determinado es quién posee legalmente la información del genoma: la empresa o el individuo cuyo genoma ha sido leído. Se han publicado ejemplos de explotación de información genómica personal. [44] La comunidad académica [44] así como las agencias gubernamentales han señalado cada vez más preocupaciones adicionales sobre la privacidad, relacionadas, por ejemplo, con la discriminación genética , la pérdida de anonimato y los impactos psicológicos. [41]

Surgen problemas adicionales a partir de la disyuntiva entre el beneficio público que supone compartir las investigaciones y la exposición a la fuga de datos y la reidentificación. El Proyecto Genoma Personal (iniciado en 2005) es uno de los pocos que pone a disposición del público tanto las secuencias genómicas como los fenotipos médicos correspondientes. [45] [46]

Utilidad del genoma personalizado

La secuenciación completa del genoma es una herramienta muy prometedora en el mundo de la atención sanitaria, ya que ofrece la posibilidad de ofrecer tratamientos médicos precisos y personalizados. Este uso de la información genética para seleccionar los fármacos adecuados se conoce como farmacogenómica. Esta tecnología puede permitir que los tratamientos se adapten a cada individuo y a sus predisposiciones genéticas (como la quimioterapia personalizada). Entre los usos más impactantes y prácticos de la información del genoma personal se encuentra la prevención de cientos de trastornos genéticos graves de un solo gen que ponen en peligro a aproximadamente el 5% de los recién nacidos (con un coste de hasta 20 millones de dólares), [47] por ejemplo, la eliminación de la enfermedad de Tay Sachs a través de Dor Yeshorim . Otro conjunto de 59 genes examinados por el Colegio Americano de Genética Médica y Genómica (ACMG-59) se considera práctico en adultos. [48]

Al mismo tiempo, la secuenciación completa del genoma puede identificar polimorfismos que son tan raros y/o cambios leves de secuencia que las conclusiones sobre su impacto son difíciles de sacar, lo que refuerza la necesidad de centrarse en los alelos fiables y procesables en el contexto de la atención clínica. La genetista médica checa Eva Machácková escribe: "En algunos casos es difícil distinguir si la variante de secuencia detectada es una mutación causal o una variación neutra (polimórfica) sin ningún efecto sobre el fenotipo. La interpretación de variantes de secuencia raras de significado desconocido detectadas en genes causantes de enfermedades se convierte en un problema cada vez más importante". [49] De hecho, los investigadores del proyecto Exome Aggregation Consortium (ExAC) estimaron que la persona promedio porta 54 mutaciones genéticas que anteriormente se asumían como patógenas, es decir, que tenían una penetración del 100%, pero sin ninguna manifestación negativa aparente para la salud. [50]

Al igual que con otras nuevas tecnologías, los médicos pueden solicitar pruebas genómicas para las cuales algunos no están correctamente capacitados para interpretar los resultados. Muchos desconocen cómo los SNP responden entre sí. Esto da como resultado presentar al cliente resultados potencialmente engañosos y preocupantes que podrían sobrecargar el sistema de atención médica ya sobrecargado. En teoría, esto podría antagonizar a una persona y hacer que tome decisiones poco informadas, como opciones de estilo de vida poco saludables y modificaciones en la planificación familiar. Los resultados negativos, que pueden ser potencialmente inexactos, teóricamente disminuyen la calidad de vida y la salud mental de la persona (como un aumento de la depresión y una ansiedad extensa).

Genética directa al consumidor

Uso de microarrays para la genotipificación. El vídeo muestra el proceso de extracción de genotipos de una muestra de saliva humana mediante microarrays, tal como lo hacen la mayoría de las principales empresas de genética de venta directa al consumidor.

Existen también tres problemas potenciales asociados con la validez de los kits de genoma personal. El primero es la validez de la prueba. Los errores en el manejo de la muestra aumentan la probabilidad de errores que podrían afectar los resultados de la prueba y su interpretación. El segundo afecta a la validez clínica, lo que podría afectar la capacidad de la prueba para detectar o predecir trastornos asociados. El tercer problema es la utilidad clínica de los kits de genoma personal y los riesgos asociados, y los beneficios de introducirlos en las prácticas clínicas. [51]

Las personas necesitan ser educadas sobre la interpretación de sus resultados y lo que deberían tomar racionalmente de la experiencia. Las preocupaciones sobre los clientes que malinterpretan la información de salud fue una de las razones por las que la FDA cerró en 2013 los servicios de análisis de salud de 23&Me. [52] No es solo la persona promedio la que necesita ser educada en las dimensiones de su propia secuencia genómica, sino también los profesionales, incluidos los médicos y los periodistas científicos, a quienes se les debe proporcionar el conocimiento necesario para informar y educar a sus pacientes y al público. [53] [54] [55] Ejemplos de tales esfuerzos incluyen el Proyecto de Educación Genética Personal (pgEd), la colaboración del Smithsonian con NHGRI y los proyectos MedSeq, BabySeq y MilSeq de Genomes to People, una iniciativa de la Facultad de Medicina de Harvard y el Hospital Brigham and Women's .

Un uso importante de la genómica personal fuera del ámbito de la salud es el análisis de la ascendencia (véase Genealogía genética ), que incluye información sobre el origen evolutivo, como el contenido neandertal. [56]

La película de ciencia ficción GATTACA, de 1997 , presenta una sociedad en un futuro cercano en la que la genómica personal está al alcance de todos y explora su impacto social. Perfect DNA [57] es una novela que utiliza las propias experiencias y conocimientos del Dr. Manuel Corpas como científico del genoma para comenzar a explorar algunas de estas cuestiones tremendamente desafiantes.

Otros usos

En 2018, la policía arrestó a Joseph James DeAngelo , el principal sospechoso del asesinato de Golden State Killer o East Area Rapist , [58] y a William Earl Talbott II, el principal sospechoso de los asesinatos de Jay Cook y Tanya Van Cuylenborg en 1987. [59] Estos arrestos se basaron en la genómica personal cargada en una base de datos de código abierto, GEDmatch , que permitió a los investigadores comparar el ADN recuperado de las escenas del crimen con el ADN cargado en la base de datos por los familiares del sospechoso. [60] [58] En diciembre de 2018, Family TreeDNA cambió sus términos de servicio para permitir que las fuerzas del orden utilizaran su servicio para identificar sospechosos de "un crimen violento" o identificar los restos de las víctimas. La empresa confirmó que estaba trabajando con el FBI en al menos un puñado de casos. [61] Desde entonces, casi 50 sospechosos de delitos de agresión, violación o asesinato han sido arrestados utilizando el mismo método. [62]

La genómica personal también ha permitido a los investigadores identificar cuerpos previamente desconocidos utilizando GEDmatch (la chica de Buckskin , [63] Lyle Stevik [64] y Joseph Newton Chandler III ). [65]

Véase también

Referencias

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