Buzz
Năm 1987, khi các nhà nghiên cứu lần đầu tiên sử dụng từ ngữ genomics để mô tả lĩnh vực mới phát triển của việc ánh xạ DNA, Eric Green vừa mới tốt nghiệp trường y. Một vài năm sau, anh ấy lại đang làm việc tại tuyến đầu của dự án hấp dẫn của lĩnh vực trẻ này: Dự án Gen Học Người. Để dẫn đầu sự tham gia của quốc gia trong nỗ lực toàn cầu, Quốc hội đã thành lập Viện Nghiên cứu Gen Học Người Quốc gia, hay NHGRI, vào năm 1989.
Việc ghép đoạn toàn bộ gen học người bắt đầu vào năm sau đó, và mất 13 năm để hoàn thành. Không lâu sau đó, vào năm 2009, Green tiếp quản Viện nghiên cứu. Đến lúc đó, sứ mệnh của NHGRI đã phát triển để bao gồm mở rộng lĩnh vực genomics vào lĩnh vực y học. Điều đó có nghĩa là tài trợ và phối hợp các dự án nhằm xác định các đột biến gây ra các bệnh gen, sau đó phát triển các xét nghiệm để chẩn đoán chúng và các phương pháp điều trị. Và rộng hơn nữa, điều đó có nghĩa là tạo ra bằng chứng cho việc dữ liệu DNA có thể cải thiện hiệu suất, ngay cả đối với những người không mắc các bệnh hiếm.
Để giúp vẽ bức tranh cho hành trình đó, một trong những nhiệm vụ của Green là định kỳ xây dựng tầm nhìn chiến lược cho lĩnh vực. Nhằm tôn vinh tiến triển, xác định khoảng trống công nghệ và truyền cảm hứng cho các nhà khoa học theo đuổi những lĩnh vực nghiên cứu có tác động lớn nhất, đội ngũ của anh ấy đã công bố dự đoán mới nhất của họ vào tháng 10. Lần đầu tiên, Green và đồng nghiệp của mình đã đề ra một bộ 10 dự đoán táo bạo về những gì có thể được thực hiện trong lĩnh vực gen học người vào năm 2030. Trong số đó: Học sinh trung học sẽ trình bày phân tích gen tại triển lãm khoa học, và xét nghiệm genomics tại phòng mạch sẽ trở thành một phần của công việc hàng ngày như xét nghiệm máu cơ bản.
Ba thập kỷ sau khi cuộc đua ánh xạ gen bắt đầu, có lẽ chúng ta đã đạt đến cuối thời kỳ đầu của thời đại genomics, một giai đoạn của sự phát triển công nghệ nổ lực dẫn đến những đột phá như việc ánh xạ gen cho chó, gà và tế bào ung thư đầu tiên cũng như sự xuất hiện của các xét nghiệm DNA tại nhà giá rẻ. Lĩnh vực này đã trưởng thành đến mức genomics gần như trở nên phổ biến trong toàn bộ lĩnh vực sinh học, từ việc chống lại ong bắp cày xâm lược đến việc pha chế bia ngon hơn. Y học genomics không còn là lý thuyết nữa. Nhưng nó cũng chưa phổ biến. Mặc dù các nhà khoa học đã ánh xạ gen học người, họ vẫn chưa hoàn toàn hiểu nó. Green đã nói chuyện với Mytour về những gì thập kỷ tiếp theo và thời kỳ tiếp theo trong genomics có thể mang lại. Phỏng vấn này đã được chỉnh sửa để rút gọn và làm rõ.
Mytour: Tháng Mười đánh dấu kỷ niệm 30 năm của Dự án Gen Học Người. Khi nhìn xung quanh ngày nay, nó sống lên những kỳ vọng bạn đã có về những ảnh hưởng mà dự án sẽ gây ra trong y học?
Eric Green: Tôi đã tham gia Dự án Gen Học Người từ ngày đầu, và tôi không thể nhấn mạnh đủ là vào thời kỳ đó chúng ta không biết chúng ta đang làm gì. Chúng ta có mục tiêu lớn lao là đọc 3 tỷ chữ cái của cuốn sách hướng dẫn gen học người, nhưng chúng ta không có công nghệ để làm điều đó. Chúng ta không có phương pháp. Chúng ta thậm chí không có internet hoạt động. Không có sách hướng dẫn. Vì vậy, như một người đã bắt đầu trong lĩnh vực này khi làm bác sĩ trẻ, tôi có thể tưởng tượng rằng một ngày nào đó genomics có thể trở thành một phần của chăm sóc lâm sàng. Nhưng thực sự tôi không nghĩ nó sẽ xảy ra trong đời tôi.
Nếu chúng ta quay lại chỉ cách đây 10 năm, không ai thực sự sử dụng genomics trong chăm sóc sức khỏe. Chúng ta mơ tưởng về ý tưởng có một bệnh nhân trước mặt, chúng ta không biết họ bị gì, và có thể ánh xạ gen họ và tìm ra. Đó là một giả định vào năm 2011. Bây giờ nó là thói quen. Ít nhất là đối với những người nghi ngờ mắc bệnh gen hiếm.
Điều đó là điều đáng kinh ngạc. Nhưng cũng như vậy, nó vẫn còn xa lạ so với một số thông tin quảng cáo xung quanh những gì Dự án Gen Học Người sẽ đạt được. Trong bài phát biểu tại Nhà Trắng vào năm 2000, Giám đốc NHGRI lúc đó, Francis Collins, cho biết có lẽ sẽ mất 15 hoặc 20 năm để thấy một 'biến đổi hoàn toàn trong y học điều trị', hứa hẹn việc điều trị cá nhân cho mọi thứ từ ung thư đến bệnh tâm thần. Rõ ràng, điều đó chưa xảy ra. Tại sao vậy?
Một phần là do sự phức tạp đáng kể của thông tin genomics. Nếu các bác sĩ sẵn sàng sử dụng thông tin đó, và bệnh nhân sẵn sàng hành động dựa trên nó, thì đầu tư $1,000 [mức giá thương mại hiện tại] để ánh xạ bất kỳ gen nào của chúng ta sẽ là không đáng kể trong quy mô chăm sóc sức khỏe của chúng ta suốt đời. Vì vậy, tôi không nghĩ đó là vấn đề. Vấn đề là, vào thời điểm này, đối với một người khỏe mạnh nói chung, chúng ta sẽ không biết phải làm gì với thông tin đó. Đó là lý do tại sao tôi chưa có gen của mình được ánh xạ.
Bạn chưa có?
Không. Bởi vì chúng ta có khả năng kỹ thuật để tạo ra chuỗi gen, và đó là một chuỗi có chất lượng rất tốt. Nhưng sau đó có khoảng cách lớn giữa việc có dữ liệu trước mặt chúng ta và việc biết nó có ý nghĩa gì. Đó là lý do tại sao một trong những dự đoán táo bạo của chúng tôi là đạt được một nơi mà chúng ta biết chức năng sinh học của mỗi gen người. Chúng tôi đang tiến triển, nhưng tiến triển đó có lẽ sẽ được đo lường chủ yếu theo thập kỷ chứ không phải theo năm.
Có các công nghệ mới nổi nào bạn có thể chỉ ra đang tăng tốc tiến trình đóng khoảng cách đó không?
Tôi chỉ cần nhìn đến Giải Nobel Hóa học năm nay là đủ: Crispr. Nhiều khi người ta nghe về Crispr và nghĩ đến các phương pháp điều trị cho con người. Nhưng phần lớn sử dụng lớn hơn là tại bàn thí nghiệm. Với Crispr, chúng ta có thể chỉnh sửa những phần nhỏ của DNA mà không bao giờ vào cơ thể con người - chúng đi vào dòng tế bào hoặc vi khuẩn, sau đó được kiểm tra xem những chỉnh sửa đó có hậu quả chức năng hay không. Sự kết hợp của phương pháp chỉnh sửa gen và tổng hợp gen ngày càng tốt, kèm theo các công cụ tính toán ngày càng tốt, thực sự sẽ thay đổi tốc độ khám phá sinh học. Hiện nay, chúng ta phụ thuộc vào việc xuất bản một bài báo về một biến thể gen học để thu được một chút thông tin mỗi lần. Điều đó không quy mô được.
Vì vậy, chúng ta phải đạt được một điểm nơi chúng ta đang thực hiện hàng triệu sự thay đổi, tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ, và sau đó hy vọng chúng ta có thể sử dụng trí tuệ nhân tạo để huấn luyện máy tính tìm kiếm các mô hình. Tại thời điểm đó, chúng ta sẽ không cần phải thực hiện các thí nghiệm, vì chúng ta có thể đưa ra dự đoán về ý nghĩa của một đột biến dựa trên 1.000 lần cuối cùng chúng ta đã làm điều này. Trong tương lai, đó là những công cụ có thể làm nên sự khác biệt.
Nghe có vẻ như là một công việc lớn, về mặt số hóa và phân tích tất cả dữ liệu sinh học đó.
Trong những thách thức lớn phía trước cho chúng ta, ít nhất là một nửa chúng là vấn đề máy tính. Đó là một vấn đề tốt. Ở một số khía cạnh, chúng ta là nạn nhân của sự thành công của chính mình, vì chúng ta đã đổ đổ nhiều rào cản kỹ thuật với việc ánh xạ gen học đến mức mà bây giờ rào cản lớn là làm gì với tất cả dữ liệu đó. Khoa học di chuyển nhanh chóng hơn khả năng lập kế hoạch của chúng ta đối với một số vấn đề như vậy, thậm chí ở một nơi như NIH. Nếu tôi có thể vẫy một cây đũa phép và tổ chức lại NIH ngay bây giờ, sẽ có một viện dẫn đầu về khoa học dữ liệu. Hiện tại, chúng ta không có cái đó.
Các rào cản nào khác bạn dự đoán sẽ là một thách thức trong thập kỷ tới?
Chà, một trong những rào cản mà chúng tôi đang đối mặt ngay bây giờ là không phải tất cả các công ty bảo hiểm đều sẵn lòng thanh toán chi phí cho chuỗi gen học. Điều đó là một vấn đề cho những người mắc bệnh hiếm chưa được chẩn đoán. Chúng tôi đã có nhiều thành công hơn trong thế giới ung thư, nơi xét nghiệm gen đã thực sự trở nên phổ biến, và trong thử nghiệm tiền sản khoa. Khoảng 6 hoặc 7 triệu người mang thai sẽ được thực hiện xét nghiệm máu trong năm nay để sàng lọc các khuyết tật gen của thai nhi.
Một vấn đề khác là sự không đồng đều về việc áp dụng công nghệ. Người bệnh mắc bệnh gen hiếm được ánh xạ và chẩn đoán hoạt động rất tốt tại Stanford và Harvard và Baylor. Nhưng nó không hoạt động chút nào tại Montana nông thôn. Vì vậy, rào cản ở đây là làm thế nào để bác sĩ không ở các trung tâm y tế học thuật lớn, làm việc tại trung tâm nông thôn của Mỹ, được giáo dục và thoải mái với y học genomics. Vì chúng ta đang đối mặt với rủi ro làm tăng chênh lệch sức khỏe hiện tại. Nếu chỉ có những người giàu có và nổi tiếng nhất mới có thể tiếp cận genomics, đó sẽ là một thảm kịch. Đây là những thách thức trước đây chỉ là giả định, giờ đây trở nên khá thực tế.
NHGRI đang đề xuất cách tiếp cận những thách thức đó?
Chà, tất nhiên là phức tạp. Đây là những vấn đề cắt xuyên nhiều khía cạnh của xã hội. Nhưng một điều chúng tôi sẽ làm trong năm 2021 là công bố một chương trình hành động để tạo ra một lực lượng lao động đa dạng hơn trong lĩnh vực genomics - cả ở phía nghiên cứu và lâm sàng. Nếu lực lượng lao động đa dạng hơn, thì genomics sẽ được áp dụng đồng đều hơn trong y học. Vì vậy, điều đó đang đến.
Một trong những dự án khác chúng tôi đang hỗ trợ là nỗ lực để đạt được một genoma tham chiếu bao quát đa chiều đầy đủ đa dạng của loài người. Điều chúng ta có bây giờ không làm được điều đó. Nếu chúng ta lấy một người từ trung tâm châu Á và ánh xạ gen họ, chúng tôi muốn so sánh các biến thể của họ với một nhóm kiểm soát được phù hợp để chúng tôi có thể đánh giá bất kỳ thay đổi hiếm gặp nào có thể đứng sau một vấn đề sức khỏe, hoặc đóng góp vào rủi ro phát triển một vấn đề. Nếu mọi thứ chúng ta có để so sánh với là một tham chiếu tiêu chuẩn mà, giống như thứ chúng ta có bây giờ, ngẫu nhiên được làm từ DNA châu Âu, nó có thể là rất đầy rủi ro. Vì vậy, mục tiêu của nỗ lực genoma toàn cầu này là luôn có sẵn một bộ dữ liệu phù hợp về tổ tiên để sử dụng trong diễn giải y tế. Đạt được điều đó cũng là một trong những dự đoán táo bạo của chúng tôi.
Bạn đã đề cập đến những nơi mà genomics đã trở thành một phần của chăm sóc y tế chính thống. Bạn nghĩ góc nào sẽ là khó nhất để đạt được?
Loại khó nhất sẽ là ngăn chặn các bệnh thông thường - tăng huyết áp, tiểu đường, bệnh tim mạch, hen suyễn, tự kỷ, Alzheimer, v.v. Chúng tôi bắt đầu phát triển các điểm rủi ro đa gen cho những loại bệnh này, nhưng chúng tôi vẫn chưa biết chúng thực sự có khả năng dự đoán như thế nào.
Vì vậy, đây là một cách để cộng dồn tất cả những ảnh hưởng nhỏ bé của hàng nghìn biến đổi gen nhỏ, mà bạn có thể sử dụng để ước lượng rủi ro của ai đó phát triển các bệnh thông thường này.
Đúng. Chúng tôi có các chương trình lớn đầu tư vào các nghiên cứu lớn để đưa các điểm rủi ro đa gen ra kiểm tra - để xem chúng có thể dự đoán như thế nào và làm thế nào các chuyên gia y tế và bệnh nhân phản ứng khi có thông tin như vậy. Bởi vì một câu hỏi lớn khác là liệu chúng có làm thay đổi tình hình hay không. Nếu bạn được đưa ra một điểm số genet học nói cho bạn biết bạn có nguy cơ cao hơn về việc tăng huyết áp, đau tim sớm chẳng hạn, liệu điều đó có khiến bạn chú ý đến chế độ ăn uống và tập thể dục và ăn ít muối hơn không? Bác sĩ của bạn có thể sử dụng thông tin đó để đặt bạn vào một bảng điện tim từ năm 35 tuổi, nhưng bạn có thể sắp xếp và đến không? Vì đó là thử nghiệm thực sự - nếu genomics có thể thay đổi hành vi của người dùng.
Còn về genomics và bệnh truyền nhiễm? Tôi đã viết về những nỗ lực lớn, cả ở đây và ở nước ngoài, để khai thác dữ liệu gen để hiểu rõ tại sao coronavirus gây ra một loạt các triệu chứng khác nhau ở mọi người. Bạn nghĩ sao về lĩnh vực này góp phần để chúng ta thoát khỏi đại dịch này không?
Những nghiên cứu lớn đó thực sự là minh họa cho việc hiếm khi có một vấn đề nào trong y học sinh học ngày nay mà genomics không đóng một vai trò nào đó. Và chúng sẽ thực sự quan trọng để giúp giải mã mức độ mà di truyền gen của người ta đóng góp vào phản ứng của họ với Covid.
Nhưng tôi nghĩ một trong những di sản quan trọng nhất của Dự án Gen học Người là cách nó đã thay đổi mãi mãi cách mà các nhà khoa học chia sẻ dữ liệu gen. Nếu bạn theo dõi dòng thời gian của đại dịch này, báo cáo đầu tiên về virus là vào cuối tháng 12. Trong vòng hai tuần sau đó, dãy gen của virus được công bố công khai.
Tôi nhớ, thực tế đó là câu chuyện đầu tiên tôi viết về coronavirus—về cách nó là một chiến thắng thực sự cho y tế cộng đồng.
Đúng vậy! Dãy gen đó ngay lập tức được sử dụng để tạo ra các bài kiểm tra cho virus. Và đó là bước một để phát triển các loại vaccine mà bây giờ đang được chứng minh là hiệu quả. Nếu quay lại thời điểm trước Dự án Gen học Người, điều đó sẽ là điều chưa từng nghe đến. Các nhà nghiên cứu sẽ đã xác định dãy gen của virus, viết một bài báo, nộp bài cho xuất bản, và vài tháng sau đó, khi bài báo được xuất bản, họ sẽ công bố dãy gen.
Đó là cách làm cho đến khi chúng tôi xuất hiện và lập luận rằng việc cung cấp cho mọi người quyền truy cập sớm vào dữ liệu không hoàn hảo là tốt hơn là truy cập sau vào dữ liệu hoàn hảo. Nhiều nhà khoa học lo lắng rằng điều đó sẽ làm suy giảm khả năng họ nhận được công nhận cho công việc của mình. Vì vậy, chúng tôi cũng phải kêu gọi các biên tập viên tạp chí và nhà tài trợ để họ tạo ra và thực hiện một nghi thức mới. Điều đó quan trọng với chúng tôi vì Dự án Gen học Người không phải là một dự án khoa học truyền thống. Chúng tôi đang tạo ra một nguồn lực cộng đồng. Vì vậy, tôi nghĩ rằng genomics đáng nhận một chút công nhận về việc thay đổi các quy tắc văn hóa trong một số lĩnh vực khác nhau, như bệnh truyền nhiễm. Một trong những di sản kéo dài nhất của nó là cách nó thực sự biến đổi các quy tắc của nghiên cứu.
Thêm từ Xem xét Năm của Mytour
📩 Muốn nhận thông tin mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa? Đăng ký nhận bản tin của chúng tôi!
Những vụ hack tồi tệ nhất trong năm kỳ quặc này
Tất cả trang thiết bị mà chúng tôi yêu thích trong năm 2020
Lỗi khi chiến đấu một cuộc chiến y tế cộng đồng bằng vũ khí y tế
Các trò chơi video chúng tôi chơi nhiều nhất trong năm 2020
Ngồi nhâm nhi cùng những bài viết dài mà chúng tôi yêu thích từ năm 2020
Đọc tất cả các câu chuyện Xem xét Năm của chúng tôi ở đây
