211service.com
Inside Genomics Pioneer Craig Venter's nieuwste productie
Bij Human Longevity Inc. (HLI) in La Jolla, Californië, werken meer dan twee dozijn machines de klok rond, waarbij elke 15 minuten een menselijk genoom wordt gesequenced tegen een kostprijs van minder dan $ 2.000 per genoom. De hele operatie past comfortabel in drie kamers. In 2000, toen de oprichter, J. Craig Venter, voor het eerst de sequentie van een menselijk genoom (van hemzelf) in kaart bracht, kostte het $ 100 miljoen en kostte het negen maanden om een computer ter grootte van een gebouw van $ 50 miljoen te voltooien.
Het doel van Venter is om ten minste een miljoen genomen te sequensen, iets dat waarschijnlijk het grootste deel van een decennium in beslag zal nemen, en de daaruit gegenereerde gegevens te gebruiken - samen met informatie over de gezondheidsgeschiedenis van enkele DNA-donoren en de resultaten van andere medische onderzoeken. tests - om betere manieren te vinden om een reeks aandoeningen die veel voorkomen bij oudere mensen, van kanker tot hartaandoeningen, te behandelen en te voorkomen.
Venter, 69, heeft $ 300 miljoen opgehaald bij investeerders, waaronder GE Ventures, het biotechbedrijf Celgene en Illumina, dat de sequencing-machines levert. En HLI heeft samenwerkingsverbanden met de Britse farmaceutische gigant AstraZeneca en de in Zuid-San Francisco gevestigde Roche-dochter Genentech, die beide patiëntenmonsters bijdragen voor sequencing.
Illustratie door Rebecca Clarke
Gezeten achter zijn bureau in zijn kantoor twee verdiepingen boven het sequencinglab, zijn rode poedel Darwin rustig aan zijn voeten slapend, heeft Venter beelden op zijn computer tevoorschijn gehaald die laten zien hoe HLI-wetenschappers in een vroeg experiment in staat waren de genomen van 1000 mensen te sequensen en vervolgens reconstrueren hun gezichten uitsluitend op basis van de genetische gegevens. We kunnen je gezicht, je lengte, je body mass index, je oogkleur, je haarkleur en textuur voorspellen, zegt hij, terwijl hij zich verwondert over hoe goed een van de gereconstrueerde gezichten overeenkomt met de foto van de daadwerkelijke studiedeelnemer.
Maar Venter zegt dat het vermogen om gezichten te maken uit genomen alleen maar verwijst naar de volledige kracht van genetica. Of het nu de vorm van je gezicht is, of een [zieke] aorta, of een vernauwing van je ruggenmerg, we willen het meten zodat we die aandoeningen in de toekomst kunnen voorspellen op basis van de genetische code, zegt hij.
Het begrip van genomics staat nog in de kinderschoenen, waardoor het vermogen om stevige verbanden tussen genen en ziekten te leggen, wordt beperkt. Zelfs genen die goed zijn gekarakteriseerd, leiden onderzoekers niet altijd naar medische doorbraken. Venter ontdekte bijvoorbeeld dat hij een gunstige variant heeft in een gen genaamd CETP (cholesterylestertransferproteïne) die eerder in verband werd gebracht met van nature gezonde cholesterolwaarden en, bij uitbreiding, een lager risico op hartaanvallen en beroertes. In het begin van de jaren 2000 probeerden verschillende farmaceutische bedrijven medicijnen te ontwikkelen om het slechte cholesterolgehalte te verlagen door zich te richten op een schadelijke variant van het gen dat leidt tot hoge niveaus van ongezond cholesterol. Ze hebben allemaal gefaald.
Wat dat bewijst, is dat eenvoudige correlaties niet altijd werken. Het hele veld leert dat dit ingewikkeld is, zegt hij.
$ 300 miljoen
Durfkapitaal geïnvesteerd in Venteru2019s Human Longevity Inc.
Venter omarmt de complexiteit en stelt dat het combineren van genomische informatie met andere gezondheidsgegevens die links zal ontgrendelen. Volgens de overeenkomst met AstraZeneca zal het farmaceutische bedrijf 500.000 anonieme DNA-monsters van patiënten in zijn klinische onderzoeken delen met HLI, dat de sequentie en analyse van het DNA van de patiënten zal uitvoeren. Technologie stelt ons in staat om elke letter van het genoom te lezen, maar de mogelijkheid om sequentieverschillen tussen honderdduizenden patiënten te detecteren, zal een enorme impact hebben op het begrijpen van zowel ziekte- als medicijnrespons, zegt Ruth March, hoofd van het initiatief van het farmaceutisch bedrijf op het gebied van gepersonaliseerde medicijnen en biomarkers. HLI heeft de technologie om patronen in gegevens te herkennen en daarop voort te bouwen, in plaats van alleen naar willekeurige genen te kijken.
Om het gezondheidsbelang van elk van de ongeveer 20.000 genen in het menselijk genoom te begrijpen, moeten wetenschappers de genetische gegevens vergelijken met andere informatie over dezelfde mensen: gegevens die onthullen hoe hun genen worden beïnvloed door omgevingsfactoren en gedrag, gegevens die laten zien hoe ze hebben gereageerd op medicijnen, MRI-beelden en andere resultaten van medische tests en meer. Alleen door patronen tussen die datapunten te ontdekken, meent Venter, zal HLI inzichten krijgen die artsen kunnen gebruiken om precisiegeneeskunde te beoefenen, waarbij behandelingskeuzes worden afgestemd op de exacte genetische samenstelling van elke patiënt.
Het correleren van petabytes aan genetische gegevens met specifieke gezondheidstoestanden en vervolgens scannen naar patronen onder de miljoen individuen wiens genomen HLI verzamelt, is een enorme computeruitdaging. Dus nam Venter Franz Och aan, de voormalige chef van Google voor machinevertaling, die vooral bekend staat om het leiden van de ontwikkeling van Google Translate, software die elke website ter wereld zo snel als meertaligen kan vertalen naar het Engels.
De uitdaging, zegt Och, is om gezondheidsproblemen te correleren met de 6,4 miljard letters waaruit de genetische code bestaat. Die code kan worden gezien als één taal, MRI-beelden als een andere taal, enzovoort.
Bij mensen met de ziekte van Alzheimer krimpt de hippocampus bijvoorbeeld vaak jaren voordat ze symptomen krijgen. Het gebruik van machine learning om volledige genomen te vergelijken met hersenbeelden zou genetische variaties kunnen blootleggen die verband houden met het risico van Alzheimer. Dat kan dan doelen opleveren voor nieuwe medicijnen of apparaten voor vroege detectie. Of, zegt Och, het zou kunnen onthullen waarom sommige mensen met bepaalde bekende genetische risicofactoren niet ziek worden. Er kunnen andere genetische veranderingen zijn die beschermend zijn, zegt hij.
Of het nu de vorm van je gezicht is... of een vernauwing van je ruggenmerg, we willen het meten zodat we die aandoeningen kunnen voorspellen.
Een van de belangrijkste doelen van HLI is het maken van kankervaccins die zijn afgestemd op de genetische samenstelling van patiënten en die van hun specifieke kanker. Het idee zou zijn om eerst patiënten te behandelen, hun tumoren en hun volledige genomen te sequensen, en hen dan een vaccin te geven dat zou voorkomen dat hun ziekte terugkomt, zegt Ken Bloom, president van HLI en hoofd van het oncologie-initiatief. Het zou het immuunsysteem voorbereiden en voorbereiden op een nieuwe aanval door de kanker, dus het zal niet terugkeren, legt Bloom uit.
Venter stelt zich een dag voor waarop we allemaal onze genomen kunnen laten sequensen en gebruiken om onze gezondheidszorg te verbeteren. Hij lanceerde in oktober 2015 een prototype van dat model, de Health Nucleus. Patiënten brengen een dag door op het hoofdkantoor van het bedrijf in La Jolla, waar hun genoom wordt gesequenced en medische tests worden ondergaan. Health Nucleus-klanten, die $ 25.000 betalen voor de service, beginnen hun dag in een privésuite, uitgedost met leren stoelen, bespreken hun familiegeschiedenis gedurende 90 minuten met een stafarts en laten bloedmonsters nemen. Vervolgens ondergaan ze een reeks hightech beeldvormingstests die gewoonlijk niet worden voorgeschreven aan gezonde mensen, zoals MRI-scans van het hele lichaam en 4D-echocardiografie, waarbij tijdgestempelde foto's worden gemaakt die de volledige vorm van het hart weergeven na verloop van tijd. Ze gaan naar huis met een apparaatje ter grootte van een pleister op hun borst dat twee weken lang hun hartritme meet. Alle klanten krijgen toegang tot een mobiele app, waar ze op een 3D-avatar van zichzelf kunnen klikken om te zien welke van hun genen correleren met mogelijke gezondheidsproblemen die hun hart, hersenen en andere vitale organen kunnen aantasten. Tot nu toe hebben zich ongeveer 220 patiënten aangemeld.
Die aanpak heeft geleid tot tal van ethische en maatschappelijke problemen, zegt Arthur Caplan, hoogleraar bio-ethiek aan het Langone Medical Center van de New York University, die Venter al vele jaren kent en ooit als adviseur bij een van zijn ondernemingen werkte. Wie gaat al deze testen en gepersonaliseerde geneeskunde betalen? Is het zelfs het geld waard? Caplan wijst erop dat iedereen die tegenwoordig genoomsequencing wil, uit eigen zak moet betalen, omdat verzekeringsmaatschappijen patiënten zelden vergoeden voor genetische tests of counseling. Dus voorlopig is er in ieder geval een economische ongelijkheid in de toegang tot deze zeer op maat gemaakte gezondheidsregimes. Alleen de rijken kunnen nu betalen voor genoomsequencing, zegt Caplan.
Dat is misschien waar voor nu, maar Venter heeft actuarissen ingehuurd om de economische aspecten van HLI's persoonlijke benadering te bewijzen, in de hoop verzekeringsmaatschappijen aan boord te krijgen. Zelfs als het $ 25.000 per patiënt kost, zegt hij, is het beter dan honderdduizenden dollars uitgeven aan chemotherapie en andere behandelingen die uiteindelijk geen levens zullen redden. Dus $ 25.000 versus honderdduizenden dollars, nog 40 jaar te leven versus nog twee jaar te leven, zegt hij. Hoeveel van die gevallen moet u zeggen dat het voordeliger is om ziekte te voorkomen dan alleen om het te behandelen?