Genómica personal

La genómica personal o genética del consumidor es la rama de la genómica que se ocupa de la secuenciación, el análisis y la interpretación del genoma de un individuo. La etapa de genotipado emplea diferentes técnicas, que incluyen chips de análisis de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) (típicamente el 0,02% del genoma) o la secuenciación parcial o completa del genoma. Una vez que se conocen los genotipos, las variaciones del individuo pueden compararse con la literatura publicada para determinar la probabilidad de expresión del rasgo, la inferencia de ascendencia y el riesgo de enfermedad.

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 del genoma directo 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 enfoca en estructuras de tratamiento y decisiones médicas basadas en la respuesta prevista del paciente o el riesgo de enfermedad. 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.

Existen varias subcategorías del concepto de medicina personalizada como la medicina predictiva, la medicina de precisión y la medicina estratificada. Aunque estos términos se usan indistintamente para describir esta práctica, cada uno tiene 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 enfermedad como para instituir medidas preventivas para un individuo en particular. 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 del paciente; sin embargo, el Consejo Nacional de Investigación lo utiliza para evitar confusiones o interpretaciones erróneas asociadas con el término más amplio. La medicina estratificada es una versión de la medicina personalizada que se enfoca en dividir a los pacientes en subgrupos según las respuestas específicas al tratamiento y en identificar tratamientos efectivos para el grupo en particular.

Los 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 genes relacionados con el cáncer. Con el cáncer, se utiliza información específica sobre un tumor para ayudar a crear un diagnóstico y un plan de tratamiento personalizados. La farmacogenómica es el estudio de cómo el genoma de una persona afecta su respuesta a los medicamentos. 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 de los NIH. Desde 2001, ha habido un aumento de casi un 550 % en el número de artículos de investigación en PubMed relacionados con los términos de búsqueda farmacogenómica y farmacogenética.Este campo permite a los investigadores comprender mejor cómo las diferencias genéticas influirán en la respuesta del cuerpo a un fármaco 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 la medicina a las necesidades de cada paciente. A noviembre de 2016, la FDA ha aprobado 204 medicamentos con información farmacogenética en su etiquetado. Estas etiquetas pueden describir las instrucciones de dosificación específicas del genotipo y el riesgo de eventos adversos, entre otra información.

El riesgo de enfermedad se puede calcular sobre la base de marcadores genéticos y estudios de asociación de todo el genoma para afecciones 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 (que afectan aproximadamente al 8-10 % de la población de los EE. UU.). Más de 2500 de estas enfermedades (incluidas algunas más comunes) tienen una genética predictiva de un impacto clínico lo suficientemente alto como para recomendarlas como pruebas genéticas médicas disponibles para genes únicos (y en la secuenciación del genoma completo) y crecen a un ritmo de unas 200 enfermedades genéticas nuevas por año..

Costo de secuenciar el genoma de un individuo

El costo de secuenciar un genoma humano está disminuyendo rápidamente debido al desarrollo continuo de tecnologías de secuenciación de ADN nuevas, más rápidas y más 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 EE. UU., informó que el costo de secuenciar un genoma completo de tamaño humano se redujo de aproximadamente $ 14 millones en 2006 a menos de $ 1,500 a fines de 2015.

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 una cobertura de ambos alelos en el 90 % del genoma humano a partir de lecturas de 25 pares de bases con secuenciación automática. Esto significa un total de 60 mil millones de pares de bases que deben secuenciarse. Una máquina secuenciadora SOLiD, Illumina o Helicos de Applied Biosystems puede secuenciar de 2 a 10 mil millones de pares de bases en cada corrida de $8,000 a $18,000. El costo también debe tener en cuenta los costos de personal, costos de procesamiento de datos, costos legales, de comunicaciones y otros. Una forma de evaluar esto es a través de ofertas comerciales. La primera secuenciación completa del genoma diploide (6 mil millones de pb, 3 mil millones de cada padre) fue de Knome y su precio cayó de $ 350,000 en 2008 a $ 99,000 en 2009.Esto inspecciona 3000 veces más bases del genoma que el genotipado basado en chips SNP, identificando variantes de secuencia tanto nuevas como conocidas, algunas relevantes para la salud personal o la ascendencia. En junio de 2009, Illumina anunció el lanzamiento de su propio Servicio Personal de Secuenciación del Genoma Completo a una profundidad de 30X por $48,000 por genoma. En 2010, redujeron el precio a $19,500.

En 2009, Complete Genomics de Mountain View anunció que proporcionaría la secuenciación del genoma completo por $5,000 a partir de junio de 2009. Esto solo estará disponible para instituciones, no para individuos. Se espera que los precios bajen aún más en los próximos años a través de economías de escala y una mayor competencia. A partir de 2014, Gentle ofreció la secuenciación casi completa del exoma por menos de $ 2,000, incluido el asesoramiento personal junto con los resultados. A fines de 2018, más de un millón de genomas humanos se han secuenciado casi por completo por tan solo $ 200 por persona, e incluso bajo ciertas circunstancias, genomas personales ultra seguros por $ 0 cada uno. 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, en la medida en que uno puede enviar su genoma a iniciativas científicas de colaboración colectiva como OpenSNP o DNA.land en el New York Genome Center, como ejemplos de ciencia ciudadana. La familia Corpas, liderada por el científico Manuel Corpas, desarrolló el proyecto Corpasome y, animada por los bajos precios de la secuenciación del genoma, fue el primer ejemplo de análisis colaborativo de genomas personales de ciencia ciudadana.

La apertura de clínicas médicas genómicas en los principales hospitales de EE. UU. ha generado dudas sobre si estos servicios amplían las desigualdades existentes en el sistema de atención médica de EE. UU., incluso por parte de profesionales como Robert C. Green, director de la Clínica de Genómica Preventiva en Brigham and Women's Hospital.

Cuestiones éticas

La discriminación genética es discriminar sobre la base de la información obtenida del genoma de un individuo. Se han promulgado leyes de no discriminación genética en algunos estados de EE. UU. ya nivel federal, mediante la Ley de No Discriminación por Información Genética (GINA). La legislación GINA evita 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 del Cuidado de Salud a Bajo Precio en 2010 fortaleció las protecciones de GINA al prohibir que las compañías de seguros de salud nieguen cobertura debido a las "condiciones preexistentes" del paciente y al eliminar la capacidad de los emisores de seguros para ajustar los costos de las primas en función de ciertos factores, como enfermedades genéticas. Dadas las preocupaciones éticas sobre las pruebas genéticas presintomáticas de menores,es probable que la genómica personal se aplique primero a 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.

También existen preocupaciones con respecto a la investigación del genoma humano en los países en desarrollo. Las herramientas para realizar análisis del genoma completo generalmente se encuentran en países de altos ingresos, lo que requiere asociaciones entre países desarrollados y en desarrollo para estudiar a los pacientes que padecen ciertas enfermedades. Las herramientas relevantes para compartir el acceso a los datos recopilados no son igualmente accesibles en las naciones 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.

Otros asuntos

Privacidad genética

En los Estados Unidos, la investigación biomédica con sujetos humanos se rige por un estándar básico de ética conocido como la regla común, cuyo objetivo es proteger la privacidad de un sujeto al exigir que se eliminen los "identificadores", como el nombre o la dirección, de los datos recopilados. Sin embargo, un informe de 2012 de la Comisión Presidencial para el Estudio de Asuntos Bioéticos afirmó que "lo que constituye datos 'identificables' y 'anonimizados' es fluido y que las tecnologías en evolución y la creciente accesibilidad de los datos podrían permitir que los datos anonimizados ser reidentificado". De hecho, la investigación ya ha demostrado que es "posible descubrir a un participante del estudio"Esto ha dado lugar a llamamientos para que los responsables de la formulación de políticas establezcan directrices coherentes y mejores prácticas para la accesibilidad y el uso de los datos genómicos individuales recopilados por los investigadores.

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

Surgen problemas adicionales de la compensación entre el beneficio público del intercambio de investigaciones y la exposición a la fuga de datos y la reidentificación. El Proyecto del Genoma Personal (iniciado en 2005) es uno de los pocos que pone a disposición del público tanto las secuencias del genoma como los fenotipos médicos correspondientes.

Utilidad del genoma personalizado

La secuenciación completa del genoma es una gran promesa en el mundo de la atención médica en el potencial de tratamientos médicos precisos y personalizados. Este uso de la información genética para seleccionar los fármacos apropiados se conoce como farmacogenómica. Esta tecnología puede permitir que los tratamientos se adapten al individuo y a ciertas predisposiciones genéticas que pueda tener (como la quimioterapia personalizada). Entre los usos más impactantes y prácticos de la información del genoma personal se encuentra evitar cientos de trastornos genéticos graves de un solo gen que ponen en peligro a aproximadamente el 5 % de los recién nacidos (con costos de hasta 20 millones de dólares), por ejemplo, la eliminación de la enfermedad de Tay Sachs a través de Dor Yeshorim. Otro conjunto de 59 genes examinados por el Colegio Estadounidense de Genética Médica y Genómica (ACMG-59) se consideran procesables en adultos.

At the same time, full sequencing of the genome can identify polymorphisms that are so rare and/or mild sequence change that conclusions about their impact are challenging, reinforcing the need to focus on the reliable and actionable alleles in the context of clinical care. Czech medical geneticist Eva Machácková writes: "In some cases it is difficult to distinguish if the detected sequence variant is a causal mutation or a neutral (polymorphic) variation without any effect on phenotype. The interpretation of rare sequence variants of unknown significance detected in disease-causing genes becomes an increasingly important problem." In fact, researchers from the Exome Aggregation Consortium (ExAC) project estimated the average person to carry 54 genetic mutations that previously were assumed pathogenic, i.e. having 100% penetrance, but without any apparent negative health presentation.

Al igual que con otras nuevas tecnologías, los médicos pueden ordenar pruebas genómicas para las cuales algunos no están debidamente 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 ya sobrecargado sistema de atención médica. En teoría, esto podría antagonizar a una persona para que tome decisiones sin educación, 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 del individuo (como un aumento de la depresión y la ansiedad generalizada).

Genética directa al consumidor

También hay tres problemas potenciales asociados con la validez de los kits de genoma personal. La primera cuestión es la validez de la prueba. Los errores de manejo de la muestra aumentan la probabilidad de errores que podrían afectar los resultados de la prueba y la interpretación. El segundo afecta 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 la práctica clínica.

Las personas necesitan ser educadas sobre la interpretación de sus resultados y lo que deberían tomar racionalmente de la experiencia. Las preocupaciones acerca de que los clientes malinterpreten la información de salud fue una de las razones del cierre en 2013 por parte de la FDA de los servicios de análisis de salud de 23&Me. No es solo la persona promedio la que necesita ser educada en las dimensiones de su propia secuencia genómica, sino también los profesionales, incluidos médicos y periodistas científicos, a quienes se les debe proporcionar el conocimiento necesario para informar y educar a sus pacientes y al público. Ejemplos de tales esfuerzos incluyen el Proyecto de Educación en 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 del análisis de ascendencia (ver Genealogía genética), incluida la información sobre el origen evolutivo, como el contenido neandertal.

Cultura popular

La película de ciencia ficción de 1997 GATTACA presenta una sociedad del futuro cercano donde la genómica personal está disponible para cualquiera y explora su impacto social. ADN perfecto es una novela que utiliza las propias experiencias y conocimientos del Dr. Manuel Corpas como científico del genoma para comenzar a explorar algunos de estos temas tremendamente desafiantes.

Otros usos

En 2018, la policía arrestó a Joseph James DeAngelo, el principal sospechoso del Golden State Killer o East Area Rapist, y a William Earl Talbott II como el principal sospechoso de los asesinatos de Jay Cook y Tanya Van Cuylenborg en 1987. Estos arrestos se basaron en la genómica personal. cargado 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. En diciembre de 2018, FamilyTreeDNA cambió sus términos de servicio para permitir que las fuerzas del orden usen su servicio para identificar a los sospechosos de "un delito violento" o identificar los restos de las víctimas. La compañía confirmó que estaba trabajando con el FBI en al menos un puñado de casos, lo que significa que GEDmatch ya no era el único en hacerlo.Desde entonces, cerca de 50 sospechosos de delitos de agresión, violación o asesinato han sido detenidos utilizando el mismo método.

La genómica personal también ha permitido a los investigadores identificar cuerpos previamente desconocidos utilizando GEDmatch (la Chica Buckskin, Lyle Stevik y Joseph Newton Chandler III).