Verdens største genprojekt forandrer patienters liv

Jessica, Arthur og Georgia er tre vidt forskellige børn med små sprøde stemmer, mælketænder og en smittende, klukkende latter. Men alle tre lider de af sjældne sygdomme, der nedbryder øjne eller skaber uforklarlige angreb af epilepsi – sygdomme, der i årevis har holdt deres familier i et jerngreb af uvished om fremtiden ... i hvert fald indtil for nylig.

Børnene er blandt de første, der har fået deres fulde genom sekventeret gennem et engelsk genomprojekt, der er det mest omfattende af sin art i verden. For fire år siden lancerede premierminister David Cameron planen om at gensekventere 100.000 englændere inden 2017 i et forsøg på at opbygge en national gendatabase, der skulle forandre sundhedssystemet og gøre britiske biotekfirmaer verdens­førende.

Projektet med navnet Geno­mics England blev sat i gang med en særlig regel: Det skulle være en del af det nationale sundhedsprogram og til gavn for patienter nu og her – ikke først om flere år. Og projektet er allerede begyndt at forandre livet for familier over hele England, som Jessica, Arthur, Georgia og deres forældre.

»Uvisheden og manglen på en forklaring er ofte det, som fylder allermest for patienter og forældre med syge børn. Behandling er kun én ting. De fleste higer efter svar på, hvorfor de har fået en given sygdom, og om andre i familien kan få den,« siger klinisk genetiker Ellen Thomas, der står i spidsen for Geno­mics England.

I Georgias tilfælde fik familien en forklaring på hendes sygdom efter fire år med utallige hospitalsbesøg og konstant uvished om, hvorfor hendes øjne er uklare, hendes nyrer ikke virker ordentligt, og hun har svært ved at tale. Forklaringen var en lettelse for forældrene, også selvom den ikke gav udsigt til en bedre behandling for Georgia. Men mistanken om, at sygdommen var arvelig, kunne de udelukke. Georgia havde nemlig – ud af sine tre milliarder basepar – en variation i genet KDM5b, og hendes mutation var opstået spontant. Det betød, at forældrene ikke behøvede at frygte, at Georgias eventuelt kommende søskende skulle få samme sygdom.

Omkring 2.500 forskere involveret

For lille Arthur er det langt hen ad vejen den samme historie. Arthur lider af den sjældne øjensygdom albinisme, som er arvelig. Arthur er først for nylig blevet sekventeret, og håbet er at få svar på, hvilken form for albinisme han lider af – og ikke mindst en idé om hans fremtidsudsigter. Hans mor, Zena, ved udmærket, at der ingen behandling findes, men om nogle år kan virkeligheden være en anden på grund af hans og andres genetiske data.

Få hele historien om Arthur her

Den voksende mængde data fra patienternes gener skaber nemlig en selvforstærkende bølge af identificerbare mønstre mellem sygdomme og mutationer, og biotek-selskaber er både begyndt at rode i deres gemmer og skabe nye produkter for at finde medicin, der kan kurere de nye fund – en udvikling, der også går under navnet personlig medicin eller præcisionsmedicin, og som Ingeniøren har dækket intenst gennem det sidste halve år.

Få overblikket over Ingeniørens dækning af personlig medicin her.

Udviklingen er i fuld gang, og 13 centre landet over tager blodprøver til programmet. Prøverne sendes herefter til sekventering på et specialbygget center i Cambridge, hvorfra data overføres til en lagringscentral, som skal sikre anonymiseringen af de data, der vælter ind og involverer 2.500 forskere.

Genprojektet griber også ind i prøvetagningen på hospitalerne, hvor der ifølge Ellen Thomas er ‘en kæmpe omstilling i gang’. På kræftområdet er normal praksis, at personalet gemmer udsnit af en tumor i paraffin, så den senere kan skæres i skiver og studeres under et mikroskop. I dag vaakumpakker og fryser forskerne cellerne, så man senere kan udtage prøverne til gensekventering, fortalte Ellen Thomas ved konferencen ‘Genomics of the Future’, der blev afholdt for nylig af Instituttet for Fremtidsforskning.

Junk er det, vi ikke forstår ... endnu

Det helt afgørende for Genomics England er, at de udfører fuld genomsekventering. De afkoder altså hele genomet, også de dele, som mange læger ellers opfatter som irrelevant junk som f.eks. CNV’er (Copy Number Variations) og exomer.

Den strategi er tilsyneladende rigtig, for i øjeblikket pumpes konstant nye forskningsresultater ud, som finder sammenhænge mellem sygdomme og de dele af genomet, man tidligere anså som ubetydelige.

For nylig indgik Genomics England en samarbejdsaftale med verdens førende gensekventeringsfirma, Illumina, der har fokus på fuld genomsekventering. Illuminas chefforsker, David Bentley, er selv englænder og var også en af chefforskerne i Human Genome Project, der for første gang sekventerede et menneskeligt genom. Og ligesom chefen for Genomics England ser han mønstrene forme sig langsomt:

»Under Human Genome Project havde vi samme diskussion. Skulle vi virkelig sekventere det hele, når meget bare var junk, lød det. Men det er ikke junk. Vi forstår bare ikke alt endnu,« siger David Bentley.

Machine learning på ønskelisten

De mange data skaber dog en kæmpe lagringsudfordring. Sekventeringen af 100.000 menneskers genom fylder ifølge bioinformatiker Roald Forsberg fra danske Qiagen 10 petabytes – en datamængde svarende til MP3-filer til 20.000 års uafbrudt musiklytning. Til sammenligning har Cern på tre år indsamlet 75 petabyte. Facebook modtager 100 petabytes hvert halve år, men har så også 3.000 ingeniører ansat.

»Jeg tror egentlig godt, vi kan magte lagringen – udfordringen er fortolkningen af data. Det er den begrænsende faktor, og her er det fremvæksten af machine learning, der kan være fremtidens game­changer,« siger Roald Forsberg.

Fortolkningen af data er også et meget virkeligt problem for Genomics England.

»Vi er dybt afhængige af erfarne personer med kendskab til de typiske mønstre. Det er i realiteten dem, som udfører fortolkningen af data, mens vi venter på, at firmaer verden over får udviklet systemer til fortolkning. Det arbejde er i gang og er big business, men vi savner redskaberne på klinikkerne,« siger Ellen Thomas.

Genomet ændrer sig hele tiden

Ifølge Ellen Thomas betyder sekventeringen af de 100.000 englændere, at forskerne konstant ser sjældne variationer, som de aldrig har set før. Det er vigtigt, fordi sjældne sygdomme godt nok er sjældne hver for sig, men der er så enormt mange, at hver 17. englænder bliver ramt af en eller anden sjælden sygdom i deres levetid, og de fleste er desværre børn.

Men i en nær fremtid får børn som Jessica, Arthur og Georgia bedre mulighed for behandling – eller også bliver de slet ikke født. For udviklingen vil nemlig gå mod løbende gensekventering tidligere i folks liv – også når de er raske, lyder vurderingen fra stort set alle forskere, man spørger.

»Genomet er ikke statisk. Det er dynamisk. Det ændrer sig med løbende mutationer blandt andet på grund af sollys og rygning. Derfor er vi nødt til løbende at følge ændringerne. Mit bud er, at vi snart vil se nye farma-firmaer vokse frem, som behandler kræft og andre sygdomme, før de overhovedet er blevet til symptomer. I dag er al medicin rettet mod at ramme den store kræftknude, der muterer eksplosivt. Men jo tidligere et stadie vi kan angribe sygdommen på, desto bedre chance har vi for at vinde,« siger David Bentley.