心血管疾病是目前全球面臨的一種致死率較高的疾病。根據2013年WHO統計數據,預計到2030全球將有2300萬人死于心血管疾病。多年生命醫學研究,已經讓人類在治療心血管疾病領域取得了相當大的進展。對致病因素(高血壓、2型糖尿病、吸煙和缺乏運動等)積極管理和治療藥物的研發,讓心血管疾病患者的死亡率顯著降低。
隨著基因組學推動的大數據時代的到來,科研人員進一步認為可以借助特異性生物標記物檢測亞臨床疾病,從而推動診斷檢測的范圍。這一理念最新的實踐成果是馬薩諸塞州綜合醫院的研究人員發現與二尖瓣脫垂(MVP)相關的第一個基因——DCHS1基因。該病遺傳機制的挖掘也許可以為患者提供手術治療的可能, 將給全球患者帶來了生存希望。
基因檢測:找到精確病灶
在基因組學浪潮興起之前,遵循孟德爾遺傳模式,心血管疾病相關的一些基因已經被挖掘,然而這種發現僅僅針對小部分心血管疾病,例如動脈瘤、肥厚性心肌病、先天性QT間期延長綜合癥、不成熟心肌梗死,這些疾病都是單基因疾病。
此外,各種隱性突變已經被發現與家族性心血管疾病相關。基因組學研究發現低密度脂蛋白受體的突變,該缺陷會導致高膽固醇血癥和心肌梗死。這一突破性發現獲得過諾貝爾獎,為他汀類藥物的研發鋪平了道路。
然而,大多數心血管疾病并不是由單個基因突變引發,相反,多基因因素和環境因素共同導致疾病。這些多基因缺陷有復雜的診斷方法,通常用來確定疾病的進展。病患存在個體差異,這增加了研究人員確定遺傳變異基因的難度。
全基因組關聯分析(GWAS)
隨著高通量測序技術的發展,研究人員有能力分析流行疾病相關的DNA序列,在極短的時間內從病患的組織芯片中獲取大量的遺傳信息。這些全基因組關聯分析(GWAS)讓科研人員整合心血管變異類型,從而發現與該疾病相關的基因位點。
例如,北京中日友好醫院的專家們在PLos One上發表了一篇關于對5000例2型糖尿病患者(暫未服用降脂類藥物)進行基因關聯分析的文章。研究人員發現了5個單核苷酸多態性分型(SNPs),與甘油三酸酯水平升高顯著相關。此外,研究人員發現,其中一個SNPs,TOMM40,與低密度脂蛋白濃度升高相關。這些是很重要的發現,是導致心血管疾病的關鍵致病因子。
類似于上述的研究為心血管疾病分子學研究提供了重要的證據和見解。然而,GWAS并不是科學家應用于基因組學分析唯一的工具。很多學術研究關注特異性突變、單核苷酸多態性,通過高通量測序技術例如全基因組測序,能夠確定非編碼區的SNP,它們在基因調控中發揮重要作用。
克利夫蘭診所臨床基因組學中心主任、醫學博士W.H. Wilson Tang 說:“全外顯子測序技術,對于確定心血管疾病的遺傳因素具有重要意義。但是成本昂貴。更新非編碼基因和表觀遺傳標記也正在成為研究熱點,但是很多方面尚處于研究階段全基因組測序有望能有一天揭開與心血管疾病相關的遺傳調控和非編碼區的遺傳變異機制。
美好愿景:克服基因檢測到個性化醫療的距離
正如所有醫療研究一樣,公眾和科學家們都傾向于質疑:基礎研究的臨床應用價值如何實現、什么時候實現?盡管高通量測序技術取得了一些進展,但是將一個純粹的實驗室分析方法應用于臨床診斷,依然存在很大的距離。有意思的是,基因組學方法應用于精確醫療似乎是一個常見流程。如果個性化醫療必須實現,就需要盡早跨越鴻溝。
心血管疾病基因組學的科學進步和檢測技術得到飛速提升,我們應該會得到真正具有意義的心臟病治療。此外,藥物基因組學與心血管基因組學的結合能夠研發出針對心血管疾病患者的個性化藥物,有利于新醫療方法的理論學基礎。
Tang博士表示:“針對家族性心血管疾病的特定醫療方法仍處于早期研究階段,他們中的一些人能夠有機會得到預防或者延遲病癥的出現。一些病患,包括患有罕見系統性疾病,已經有特定藥物靶點和一直處于積極的臨床試驗中。”
Tang博士補充道,心血管疾病基因組學已經對病患的生活產生重要影響,最顯著的貢獻是發現新的藥物靶點(例如PCSK9),基于基因組學得到基因突變挖掘致病機制,未來還會有更多的新發現。
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