自动化的遗传分析

当Shayla黑线鳕生于1997年,她的父母立即意识到有什么不对劲的地方。七个孩子的第六,Shayla有不寻常的面部特征。她脚和俱乐部shorter-than-normal四肢。她是小比大多数的新生儿。听力测试显示她是聋子。

作为她的父母,谢丽尔和Levko Siloti,寻找答案对她的条件,他们担心:有一些可以预防的事件引起Shayla谢丽尔怀孕期间的症状吗?可以确定她诊断改善她的治疗方案吗?如果Shayla兄弟姐妹想成为父母总有一天,他们的孩子会在风险相同的疾病吗?

“这是一种情感过山车,“谢丽尔Siloti说。多年来,医生建议许多Shayla诊断,但体检多次证明他们的理论。“我们将这些可能性,然后听到“不,那不是答案”。“

加州斯托克顿市,家庭的追求答案说明诊断罕见遗传疾病的挑战,并说明如何以及为什么斯坦福大学医学院的科学家们正在设计新方法的帮助。

Shayla一样的父母渴望诊断,他们几乎没有得到一个。2012年8月10日——只有两周后Shayla斯坦福西尔·帕卡德儿童医院的医生得出的结论是,他们无法匹配她的遗传模式和症状的一种疾病——科学报告关于一个新发现的基因缺陷和一种罕见的疾病之间的联系,允许他们发表诊断她。但同时,基因测试结果不定期进行重新分析,以考虑到新的知识。家人和医生仍然不知道答案是。

遗传分析

去年,作为一项科学研究的一部分,Shayla的父母同意她基因组进行重新分析。这一次,斯坦福大学的计算机科学家使用新的计算工具,他们已经开发出了比较Shayla基因序列的科学文献。他们发现,2012年科学报告和预测Shayla叫做Wiedemann-Steiner综合症的罕见遗传疾病,她的医生证实。

“每过去一个月,更多的遗传多样性反映在科学数据库,每次有更多信息,更容易解释接下来你看,”乔恩·伯恩斯坦说,医学博士Shayla帕卡德儿童的临床遗传学家和一个新报告的作者,这是7月21日在网上发表医学遗传学。研究中百分之十的病人——四个人,包括Shayla, 40岁的没有收到诊断后他们的第一个基因分析——基于最近被诊断出患有各种罕见疾病的发现,尽管最初的分析被进行了平均只有20个月前。

这种“近距离脱靶”强调一个巨大的挑战在精密领域健康:虽然速度、成本和精力参与获得个人的基因序列近年来急剧下降,它仍然需要大约20到40小时的工作由训练有素的专家与病人的罕见突变的信息可能显示诊断的科学文献。之间的一种罕见的遗传病,疑似病例75%不是第一次诊断他们的DNA进行了分析。然而,知识库正在快速增长。每一年,研究人员发现大约250个基因疾病的原因也找到了9200已知特定基因变异和疾病之间的联系。

太多的诊断

“我们的研究表明,再分析病人的基因测试结果是有用的,因为有一个稳定的发现率,”伯恩斯坦说,他也是一个医学院儿科副教授。

“但是没有办法我们会有足够的人力来继续做所有的手动分析,作为临床医生和科学家所做的在过去,”吉尔说Bejerano,博士,这项研究的资深作者和发育生物学副教授,计算机科学和儿科。

Bejerano领导的计算机科学家设计了新的研究使用的自动化方法。几百万美国人可能有某种形式的罕见遗传疾病,他指出,太多的诊断。”,而不是继续投资几十小时的每个病人的分析,我们的团队认为,时间更有意义构建计算机科学工具可以为我们做大部分的工作,”他说。

在新的研究中,科学家们测试了现有自动对比确诊病人的基因组和基因数据库可能会加速诊断。工作的方法。

“最终基因组是一种编程语言,”Bejerano说。“我们真的想使用机器学习和其他方法来构建计算机系统,尽可能少的工作留给人类的专家。电脑是弱于人类在这样做,但我们认为我们可以处理80至90%的方式通过计算机,为人类提供一个巨大的节省了时间的循环。”

基因的患者相比,父母

另一个关键从一项新的研究发现,据伯恩斯坦和Bejerano,比较患者的基因序列的父母大大加速了诊断过程。这种对比帮助打开新的致病突变发生在病人但不存在于他们的父母。“这些东西更容易脱颖而出,如果你的父母的数据在你面前,”伯恩斯坦说。

在Shayla的案例中,她的诊断带来了她的家人他们一直寻求的答案。她不与父母分享她的致病突变;相反,它发生自发地在她的。这不是可以预防,也没有任何期望它会影响她的兄弟姐妹的孩子。“这真的能缓解很多担心知道,“Siloti说。

诊断也帮助Silotis找到其他家庭的孩子有相同的诊断。他们在Facebook群组分享故事和感觉他们已经发现了一个新的意义和社区的支持。“我们一直认为知识就是力量,“Siloti说。“很高兴有一些答案,特别是在这样一个长搜索。”