现代医学中的基因组测序:英国基因组学访谈

在过去的20年里，新一代测序(NGS)技术的进步已经实现了高效和经济的人类基因组测序。这些技术的一个特别有影响力的应用是在健康和疾病研究方面。我们在遗传水平上对人类生理学和病理生理学的更深入的理解，正在促进个性化和量身定制的医疗保健方法，考虑到个人及其独特的体质，而不是将患者分层为大型人群规模的群体。

在英国，基因组学英格兰通过将基因组测序引入更广泛的医疗系统，为患者开创了“持久的遗产”。最初，英国基因组公司的目标是对10万个人类基因组进行测序10万基因组计划，由国家健康研究所而且英国国民健康保险制度．2018年，该项目实现了这一目标，并宣布将在五年内扩展到对500万个全基因组进行测序。

188金宝搏备用采访了Richard Scott博士他是英国基因组学公司的临床主任，了解更多关于NGS在现代医学中的应用，从预防和诊断到定制治疗。Scott还讨论了基因组学在理解疾病，特别是SARS-CoV-2等病原体方面的广泛应用，并强调了与公众就基因组数据的效用进行公开对话的重要性。

莫莉·坎贝尔(MC):首先，你能谈谈为什么在临床环境中获取和使用基因数据是英国的优先事项吗?

理查德·斯科特(RS):过去的10年是非常令人兴奋的，因为我们已经看到基因数据从在少数情况下具有高度针对性的测试有用的东西，转变为主流医疗保健设置的核心部分。从英国的角度来看，真正关键的是我们投资基础设施的能力，这些基础设施可以让我们利用基因组数据。这涉及到将新技术，如全基因组测序(WGS)，嵌入到医疗保健环境中，并评估我们如何做到这一点，并将技术嵌入到日常临床实践中。

目前，遗传数据主要用于指导两种情况下的患者保健。第一个是癌症，基因数据被用来了解病人患的是什么类型的癌症，如何最好地照顾他们，以及如何调整他们的药物。第二种是治疗罕见病，比如遵循既定遗传模式的孟德尔病。幸运的是，这些疾病单独来说很罕见，但总的来说却很常见——每17个人中就有一个人患有罕见疾病。WGS有助于诊断这些疾病，并努力确定遗传原因和治疗患者的最佳行动计划。

不久之后，我们就能看到这样一种情况:我们将常规地使用基因数据来个性化患者所需的药物剂量，这取决于，例如，他们的身体代谢特定药物的速度。以这种方式定制药理学被称为药物基因组学。

MC:你能跟我们谈谈10万个基因组计划的历史，以及到目前为止所取得的成就吗?

拉尔夫-舒马赫:不到10年前，在英国，政府和科学界认识到，基因测序技术和专有技术已经发生了巨大变化。下一代测序(NGS)已经出现，并正在成为一项更加成熟的技术。第一个人类基因组测序人类基因组计划花费了数十亿英镑，突然间，我们发现自己处于一个价值1000英镑的基因组即将出现的位置。

我们正处于可以开始使用WGS来指导医疗保健的临界点。因此，英国政府制定了一个项目的愿景10万个基因组计划，这将探索在医疗保健中使用WGS，使NHS的患者受益。该项目还将用于探索我们如何在未来更广泛的医疗保健环境中构建实施WGS的基础设施。

基因组学英格兰由英国政府于2013年设立，与NHS合作开展该项目。该项目侧重于可以立即受益于WGS的两个领域:罕见疾病和癌症。

该计划通过NHS社区招募了患者，他们一直是实施该项目的关键合作伙伴。现在，通过这个项目，超过1万个家庭被诊断出患有一种罕见疾病。我们对大约四分之一的家庭进行了诊断这些家庭都被纳入了这个项目。

在癌症方面，该项目为我们提供了一个证据基础，NHS可以访问并委托说WGS已经准备好用于黄金时段，而不仅仅是在研究项目中。这就是我们今天的处境。

WGS生成的数据量非常大，您确实需要一个能够很好地处理数据的系统来实现这一愿景。我们正在与NHS合作，推出首个在国家医疗保健系统中提供的WGS服务。在系统正式上线之前，我们正处于测试的最后阶段。这是万基因组计划最大的遗产。

MC:全基因组测序是唯一可以用于个性化医疗的基因组学工具吗?

拉尔夫-舒马赫:WGS只是等式的一部分。NHS英格兰，英格兰基因组保健专员，已经建立了他们的NHS基因组测试目录，列出了他们对不同基因组技术使用的期望，一端是WGS，另一端是高度针对性的测试。有各种各样的技术可以在不同的环境中发挥作用，它们在解决特定临床问题方面的应用随着时间的推移而变化，这取决于某些因素。例如，与WGS相关的成本下降是使其临床应用成为可能的一个重要因素。

此外，该技术和生物信息学数据处理系统能够可靠检测的范围也得到了改进。但是下一代测序无法检测到一些基因变异，比如DNA甲基化的变化，所以你需要不同的测试来寻找这些变异。这是一个确定哪种测试适合该场景的问题，WGS是其中越来越重要的一部分，但它不是全部。

MC:我们还发现了哪些其他疾病领域受益于基因组测序?

拉尔夫-舒马赫:基因组学和WGS在传染病中非常重要。“10万基因组计划”的一部分是一个研究结核病基因组测序的项目，与人类基因组相比，结核病基因组要小得多，因此测序要简单得多。该项目旨在了解对某些药物的耐药性，因为这可能是结核病治疗中的一个问题。此外，我们已经看到对冠状病毒的测序是绝对至关重要的，因此传染病是基因组测序应用的一个非常大的领域。通常，这主要是对病毒或病原体进行测序，并了解病原体和个体之间的相互作用。

另一个领域是药物基因组学;根据个体的基因组特征选择合适的药物或药物剂量。NHS最近推出了一项名为DPYD测试的新服务，它可以帮助我们了解特定化疗药物的剂量，如氟尿嘧啶。随着时间的推移，药物基因组学将变得非常主流，但目前，我们才刚刚开始。

基因组学的另一个广泛应用领域是疾病预防，而不是诊断或定制特定的治疗方法。基因组学目前还不是主流，但我们预计它的应用将会增长。

MC:除了基因组学之外，科学研究还指出了利用蛋白质组学和代谢组学来推进个性化医疗的价值。你对此有什么想法?你认为它将如何影响医学的未来?

拉尔夫-舒马赫:同时使用多条数据链确实有潜力，既可以用于发现——帮助我们了解有关疾病的新事物以及它们如何影响身体——也可以用于实时医疗保健。

在COVID-19研究中可以看到这种相互作用的现实例子。我们一直在和一个叫做GenOMICC在爱丁堡大学，我们一直在寻求了解COVID-19病例的临床变异性。我们可以看到基因组对COVID-19患者需要重症监护的风险以及他们的免疫系统如何表现的影响。将这些数据与其他组学信息(如不同蛋白质水平的表达)一起研究，有助于我们更好地了解疾病过程。它还帮助我们确定可能用于恢复试验等试验的潜在药物靶点，并尝试降低人们感染COVID-19的风险。

MC:在实施基因组测序作为常规护理的一部分时，必须考虑哪些伦理因素?

拉尔夫-舒马赫:我认为最重要的事情之一是能够与患者和公共卫生部门进行对话，了解人们对什么感到舒服。这不是研究研究所拥有的数据，而是从选择进入研究项目的参与者那里收集的数据，因此如何使用应该是个人的选择。

2019年，我们应首席医疗官的要求支持了一项工作，名为“基因组学公众对话，在那里，我们与NHS和公众合作，解决与基因组数据相关的一些伦理问题，并衡量对公众态度的理解。我们从这次对话中得到的一个明确信息是，人民的愿望是他们的数据被用于无私的目的。关于公众不希望他们的数据被用于什么方面，也有一些非常明确的规定。能够进行这样的对话会让你处于一个非常有利的位置。这一直是我们在英国基因组公司所做的事情的核心，也是我们所取得的成功的核心。

通过我们的结构管理，我们也有一个参与者小组，我们可以与他们交谈。他们是所有参与者的代表，我们一直在处理和负责他们的数据。这个小组在推动我们的方向和为我们的下一步提供信心方面发挥了至关重要的作用。作为一名医生，我经常对假设人们想要什么感到焦虑，所以我倾向于更加谨慎。但参与者告诉你的是，他们确实希望他们的数据以某种方式被使用，或提供给研究人员，我们需要听取他们的意见。

我们参与者小组的成员也参加了我们的数据访问委员会——以及其他类似的委员会——因此他们正在推动关于如何使用数据的决定。我认为这是至关重要的，既要使项目的利益最大化，也要保持信任。

MC:去年英国政府公布了国家基因组战略，基因组英国．你能告诉我们更多关于Genome UK以及WGS将如何嵌入日常医疗保健吗?

拉尔夫-舒马赫:我真正喜欢国家基因组战略的地方在于，它列出了我们计划的不同组成部分，将基因组学整合到不同领域，从诊断和个性化医疗，到预防和研究。该战略涵盖整个医学生态系统，并有助于规划英国努力的不同组成部分，例如英国生物银行，它专注于预防研究——了解疾病风险。

它还考虑了我们需要正确处理的重要的跨领域主题，例如与公众和项目参与者的接触和对话，并确保劳动力具有适当的技能，以便我们有正确的基础设施来交付项目。

真正令人鼓舞的是，它在社区中得到了很好的接受。我们在英国有很好的历史，我们在这一领域的历史知识和科学优势得到了认可，我们在政府和NHS的投资方面很幸运。但我们在这里也有一个真正有意义的战略，并且有强烈的迹象表明，英国正在成为这一领域真正的全球领导者。

理查德·斯科特采访了科技网络的科学作家莫莉·坎贝尔。188金宝搏备用