Riget har et tilbud: Få kortet over hele din arvemasse med hjem
Når Rigshospitalet fra nytår modtager en patient, som muligvis lider af en medfødt arvelig sjælden sygdom, vil patienten som en del af standardbehandlingen blive tilbudt at få kortlagt hele sit genetiske arvemateriale på tre milliarder basepar til hjælp i diagnosticeringen.
Hidtil har man hos patienter kun kortlagt de 50 millioner basepar, hvor man ved, at genvariationer er årsag til omkring 5.000 sygdomme.
Men en helt ny gensekventeringsmaskine kan lave helgenom-sekventering af op til 48 patienter om ugen med hjælp fra DTU Risøs supercomputer, Computerome.
»Vi får mulighed for at kigge efter genfejl i de øvrige cirka 99 procent af genomet, som vi ikke har været i stand til at kigge på tidligere, hvis vi ønsker det. Samtidig bliver vi i stand til at lave en bedre kortlægning af den ene procent,« fortæller civilingeniør og bioinformatiker Rasmus Lykke Marvig, der er ansvarlig for det bioinformatiske analysearbejde i Enhed for Genomisk Medicin på Rigshospitalet.
»I dag fisker vi ved hjælp af molekylærbiologiske teknikker den ene procent ud af materialet, inden vi sekventerer prøven. Men teknikken er ikke helt perfekt, så derfor er det faktisk bedre at ‘trawle hele søen igennem i stedet for at fiske i den’,« uddyber han.
Mere målrettet behandling
Ifølge professor på Klinisk Genetisk Klinik på Rigshospitalet Anne-Marie Gerdes er perspektivet at kunne tilbyde mere målrettet behandling og helst også redde flere liv.
Læs også: Dilemma: Vil du kende alle defekter i dine gener?
»Helgenom-sekventeringen har rigtig stort potentiale. Vi er godt i gang, men den nye teknologi giver formentlig et ekstra boost og skaber mulighed for at lave flere forskningsprojekter, så vi fremadrettet bliver endnu bedre til at udvikle mere målrettet medicin til gavn for patienterne,« siger hun.
Det nye dna-sekventeringsudstyr kommer fra Illumina, der er blandt verdens førende producenter af den type udstyr. Maskinen ankom sidst i oktober, og lige nu kører man tests på den for at se, om resultaterne matcher resultaterne for de 50 mio. basepar fra den maskine, man bruger i dag, og sammenligner også med en kendt referenceprøve fra USA.
Svartiden på helgenom-sekventeringen varierer fra syv til 30 dage. Hastesager vil kunne få svar inden for syv-14 dage. Selve gensekventeringsmaskinen er mellem 40 og 44 timer om at kortlægge arvemassen, og maskinen kan sekventere fra otte til 48 patienter patienter af gangen. Man kører hvert genom igennem mindst 40 gange. Helgenom-sekventeringen er helt afhængig af supercomputeren Computerome på DTU Risø. Tidligere har Rigshospitalet selv stået for computerinfrastrukturen. Men datafilen fra sekventeringen af én patient fylder 100 GB, og det kræver stor computerkraft at analysere filen hurtigt. Der har Computerome en kraft svarende til 10.000 almindelige computere. Samtidig udnytter man kapaciteten bedre, og supercomputeren bliver vedligeholdt med ny teknologi og værktøjer og fornyet hver 3-4 år, så man er sikker på, at den kører optimalt. Kilde: RigshospitaletHelgenomsekventering på Rigshospitalet
Den første patient med en sjælden immundefekt har fået kortlagt sin arvemasse med den nye teknologi. Eftersom patienten allerede er grundigt undersøgt med andre teknikker, vil man muligvis ikke kunne finde noget nyt i arvemassen, som kommer til at gavne patienten behandlingsmæssigt på nuværende tidspunkt.
Men alle data kommer – hvis patienten giver samtykke til det – ind i en database og vil måske kunne gavne fremtidige patienter og patienten selv, fordi man kan matche det med andre lignende tilfælde, og efterhånden vil man også få mere viden om genomet.
»Det er ikke sikkert, at vi finder et positivt fund i alle patienter. Men for nogle kommer det til at få en betydning; det er der ingen tvivl om,« siger Rasmus Lykke Marvig.
Finder svar hos hver femte patient
Med den nuværende metode har man i cirka 20 procent af tilfældene fundet genfejl, der er med til at diagnosticere og forklare, hvorfor patienten er syg. I nogle af de tilfælde har det betydning for patientens behandling, f.eks. ved stamcelletransplantation, hvor det er vigtigt at være sikker på, hvad patienten fejler. I andre tilfælde finder man altså genfejlen, der gør patienten syg, uden at det nødvendigvis kan forbedre behandlingen.
Læs også: Genredigering på sprøjte skal kurere genetiske sygdomme
»Selv i de tilfælde er det noget værd, fordi patienten får vished for, hvorfor vedkommende er syg. Samtidig kan det, afhængig af hvilken type genfejl der er tale om, have en betydning for patientens familie.
Så selvom man ikke nødvendigvis kan ændre behandlingen af patienten, kan et genetisk svar bruges til noget meget vigtigt,« siger Rasmus Lykke Marvig.
DTU Risø finder gen-afvigelser
Selve processen foregår ved, at den kliniske afdeling på Rigshospitalet sender en blodprøve fra patienten til laboratoriet. Der bliver dna’et oprenset fra blodet, og så bliver prøven gensekventeret i den nye maskine.
Datafilen bliver via en fiberforbindelse sendt til den nationale supercomputer Computerome på DTU Risø. Her bliver data processeret, så man finder de genetiske varianter – altså basepar, der afviger fra dét, man har defineret som normalen (referencegenomet).
Data bliver sendt retur fra Computerome, og så fortolker eksperterne på Rigshospitalet data og ser, om afvigelserne passer med den viden, man har om gener forbundet med konkrete sygdomme.
Bidrager til et samlet billede
Afvigelserne bliver også set i sammenhæng med den kliniske information om patienten, f.eks. scanninger eller blodprøver, så dna-sekventering er med til at sammenstykke en diagnose for patienterne.
Læs også: Amerikaner ændrer sine gener for at få større muskler
»Hvis man måler lav enzymaktivitet i blodet og samtidig finder en genetisk variant i det gen, der koder for det enzym, har man pludselig to forskellige datatyper, der peger på, at der er noget galt med det protein. Hvis proteinet så samtidig er kendt for at have en virkning i forhold til en sygdom, begynder vi at kunne stykke et billede sammen,« siger Rasmus Lykke Marvig.
Rigshospitalet vurderer, at kapaciteten på 48 patienter om ugen er dækkende.
»Tidligere har man kigget på enkelte gener hos få patienter, men efterhånden får vi mere viden om, hvilken betydning arvemassen har for sygdomme. Og når det samtidig er blevet billigere at lave genetiske tests, får vi flere patienter, så vi forventer at skulle udvide,« siger han.
I øvrigt har Danske Regioner besluttet at oprette Nationalt Genom Center, i forbindelse med at man også har en strategi for udvikling af personlig medicin, hvor forebyggelse, diagnostik og behandling endnu mere tilpasses patientens og sygdommens individuelle genetik og biologi. I den kontekst er patientens genetiske profil en af de afgørende løftestænger ligesom Rigshospitalets nye muligheder med helgenomsekventering.
Vejen er brolagt med gener
For nylig har forskere ved Aarhus Universitetshospital/Aarhus Universitet fundet en ny mutation i et gen, som giver alvorlig arvelig hjertesygdom og risiko for pludselig uventet hjertedød. Den viden gør, at to patienter har fået indopereret en specialiseret pacemaker.
Så fremtiden er her allerede, fortæller danske Kasper Lage, der gennem ti år som lektor ved Harvard Medical School og Broad Institute i USA har ledet en forskningsgruppe, der arbejder med genetik og populationsgenetik:
»Der er et enormt potentiale i det her i forhold til behandling, forebyggelse og diagnosticering af sjældne sygdomme. Det er jo ny forskning, for de første artikler kom ud i 2008 og 2010, så vi er altså nærmest lige gået i gang. Og der er allerede gode eksempler på, hvor det her er enormt brugbart.«
