Nowe badanie pokazuje, że używanie DNA Analiza badań przesiewowych noworodków pozwala wykryć znacznie poważniejsze, ale uleczalne schorzenia, niż tradycyjne metody. Badanie o nazwie GUARDIAN jest jednym z pierwszych projektów na dużą skalę wykorzystujących sekwencjonowanie genomu noworodków, a wstępne wyniki sugerują, że takie podejście mogłoby znacznie poprawić opiekę medyczną nad dziećmi.
Wczesne wyniki badania dotyczącego badań przesiewowych noworodków pokazują, że analiza DNA pozwala wykryć znacznie więcej poważnych schorzeń, którym można zapobiec lub które można leczyć, niż tradycyjne metody badań przesiewowych. Większość rodziców, którym oferowano możliwość sekwencjonowania genomu, woli taką opcję.
Badanie o nazwie GUARDIAN jest jednym z pierwszych na świecie projektów badawczych na dużą skalę, w których wykorzystuje się sekwencjonowanie genomu do badań przesiewowych noworodków. Jest także pierwszą publikacją wstępnych wyników.
Transformacyjny potencjał sekwencjonowania genomu
„Wyniki pokazują, że sekwencjonowanie genomu może radykalnie poprawić opiekę medyczną nad dziećmi” – mówi Joshua Milner, profesor pediatrii, dyrektor oddziału Alergologii/Immunologii i Reumatologii na Uniwersytecie Uniwersytet Kolumbii Vagelos College of Physicians and Surgeons oraz współautor badania.
„Sekwencjonowanie genomu pozwala nam wykryć czynniki powodujące poważne choroby i podjąć działania, aby zapobiec tym chorobom u znacznej liczby dzieci, a nie tylko kilku rzadkich przypadków” – mówi Milner, który jest także kierownikiem oddziału alergii, immunologii i reumatologii usługi w szpitalu dziecięcym New York-Presbyterian Morgan Stanley. „Powinno zostać ustanowione jako kolejny standard badań przesiewowych noworodków, ponieważ pozwala wykryć znacznie więcej niż obecne metody”.
Porównanie z tradycyjnymi metodami przesiewowymi
Podczas sekwencjonowania genomu analizuje się DNA noworodka w poszukiwaniu setek konkretnych wariantów genów, o których wiadomo, że powodują choroby. Technologia ta może wykryć tysiące chorób genetycznych, znacznie więcej niż około 60 zaburzeń wykrywanych obecnie przez standardowe badania przesiewowe noworodków. Geny uwzględnione w badaniach przesiewowych noworodków powodują choroby, którym można zapobiegać lub które można leczyć, jeśli zostaną wykryte we wczesnym niemowlęctwie.
Spośród pierwszych 4000 noworodków włączonych do badania GUARDIAN sekwencjonowanie genomu pozwoliło zidentyfikować 120 dzieci (3%) z poważnymi problemami zdrowotnymi, z czego tylko 10 zostało zidentyfikowanych podczas standardowych badań przesiewowych noworodków. W przypadku jednego dziecka wykrycie rzadkiego wariantu genu powodującego ciężki niedobór odporności, który nie został przeoczony w konwencjonalnych badaniach przesiewowych, doprowadziło do ratującego życie przeszczepu szpiku kostnego.
„W mojej praktyce widziałem wielu pacjentów, którzy latami chodzą od lekarza do lekarza z objawami, których nikt nie potrafi wyjaśnić. Jednak zanim otrzymają diagnozę, okno na najlepsze leczenie choroby zwykle minie” – mówi Wendy Chung, która zainicjowała badanie w Nowym Jorku, gdy była profesorem pediatrii rodziny Kennedy na Uniwersytecie Columbia oraz lekarzem-naukowcem i specjalistą klinicznym. genetyk w szpitalu dziecięcym New York-Presbyterian Morgan Stanley. Chung, główny badacz badania, jest obecnie ordynatorem pediatrii w Bostońskim Szpitalu Dziecięcym i profesorem w Harvard Medical School. „Dzięki dostępnej obecnie technologii genomicznej rodziny i pediatrzy nie muszą już odbywać takich diagnostycznych odysei. Diagnozę możemy postawić już po urodzeniu”.
Ewolucja i rozwój badań przesiewowych noworodków
Około 1 na 300 dzieci urodzonych w Stanach Zjednoczonych u którego zdiagnozowano uleczalną chorobę, która została po raz pierwszy wykryta podczas standardowych badań przesiewowych noworodków. Od czasu ich wprowadzenia w latach 60. XX w. badania przesiewowe noworodków rozszerzyły się i obejmują dziesiątki chorób, głównie genetycznych. Administracja ds. zasobów i usług zdrowotnych zaleca badanie przesiewowe pod kątem maksymalnie 63 schorzeń, ale panel badań przesiewowych różni się w zależności od stanu.
„Badania przesiewowe noworodków to jedno z największych osiągnięć zdrowia publicznego” – mówi Jordan Orange, kierownik katedry pediatrii na Uniwersytecie Columbia Vagelos College of Physicians and Surgeons, naczelny pediatra nowojorskiego szpitala dziecięcego Morgan Stanley Children’s Hospital i współautor książki badanie. „To natychmiastowe wyrównanie poziomu opieki zdrowotnej, ponieważ każdy jest poddawany badaniom przesiewowym, dzięki czemu wszystkie dzieci mają takie same szanse na najzdrowsze życie”.
Standardowe badania przesiewowe noworodków polegają na wykrywaniu biomarkerów we krwi powiązanych z różnymi schorzeniami. W przypadku wielu chorób nie zidentyfikowano jeszcze biomarkerów krwi, co ogranicza użyteczność badań przesiewowych.
Postęp w technologii badań przesiewowych genetycznych
Niegdyś rzadkie i zbyt drogie sekwencjonowanie genomu stało się coraz powszechniejsze i tańsze w stosowaniu w warunkach klinicznych, co czyni je potencjalnie lepszą opcją w badaniach przesiewowych noworodków.
„Jesteśmy także w trakcie rewolucji w medycynie dziecięcej i zdajemy sobie sprawę, że o wiele więcej schorzeń pediatrycznych, niż sądziliśmy, ma przyczyny genetyczne. I można je leczyć” – mówi Milner. „Poszerza nasze pojęcie o rodzajach rzeczy, których należy szukać.”
W badaniu GUARDIAN poszukuje się obecnie wariantów genów powiązanych z ponad 450 schorzeniami i co roku identyfikuje się dziesiątki nowych schorzeń.
„Badanie wszystkich tych chorób za pomocą standardowych testów byłoby zaporowe” – mówi Orange – „ale w przypadku badań przesiewowych genomu dodatkowe koszty związane z dodaniem choroby są minimalne. Możemy wykryć uleczalne zaburzenia, o których nigdy wcześniej nie myśleliśmy”.
Wstępne wnioski z badania GUARDIAN
Począwszy od września 2022 r. w ramach badania GUARDIAN możliwe było sekwencjonowanie genomu każdego dziecka urodzonego w nowojorsko-prezbiteriańskich szpitalach w Nowym Jorku.
W pierwszym roku projektu GUARDIAN przeanalizował geny powiązane ze 156 rzadkimi, ale uleczalnymi schorzeniami. Rodzice mieli możliwość dodania dodatkowego panelu obejmującego 99 schorzeń, na które obecnie nie ma możliwości leczenia, chociaż wczesna interwencja może odnieść korzyści u dzieci dotkniętych chorobą.
W badaniu zbiera się DNA z tych samych wysuszonych plam krwi pobranych po urodzeniu w celu tradycyjnych badań przesiewowych noworodków, które są przeprowadzane u każdego uczestnika badania w ramach programu badań przesiewowych noworodków Departamentu Zdrowia Stanu Nowy Jork.
Artykuł opublikowany w wydaniu JAMA z 24 października przedstawia wyniki badania obejmującego pierwsze 4000 noworodków urodzonych między wrześniem 2022 r. a lipcem 2023 r. Od chwili jego rozpoczęcia do badania przystąpiło już ponad 12 000 dzieci.
Znaczące diagnozy i akceptacja rodziców
Spośród 147 dzieci, które uzyskały wynik pozytywny podczas sekwencjonowania genomu, u 120 dzieci uznano za prawdziwie pozytywne i zdiagnozowano u nich rzadką chorobę. Standardowe badania przesiewowe wykryły jedynie 10 z tych dzieci.
Większość dzieci, u których zdiagnozowano chorobę genetyczną (92 ze 120), miała niedobór enzymu zwany niedoborem dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej (G6PD). G6PD nie jest uwzględniane w tradycyjnych badaniach przesiewowych, ale u osób z niedoborem G6PD mogą wystąpić umiarkowane lub zagrażające życiu reakcje na niektóre pokarmy i leki, którym można łatwo zapobiec, unikając ich.
W przypadku jednego dziecka objętego badaniem sekwencjonowanie genomu wykryło śmiertelną chorobę – ciężki złożony niedobór odporności (SCID, znany również jako „zespół chłopca w bańce”) – której nie przeoczono w standardowych badaniach przesiewowych. Sekwencjonowanie genomu wykryło obecność rzadkiego wariantu genetycznego powodującego SCID, co dało lekarzom możliwość ochrony niemowlęcia przed infekcjami zagrażającymi życiu, zanim one się zaczną.
„Wiemy, że przeszczep szpiku kostnego jest lekarstwem dla tych dzieci, ale bezpieczeństwo i powodzenie są największe, gdy przeszczep następuje w pierwszych kilku miesiącach życia, zanim u dziecka zaczną rozwijać się infekcje lub inne objawy” – mówi Milner. „Tylko dzięki badaniom genomicznym udało nam się na czas zidentyfikować to dziecko”.
Ogółem u 3,7% dzieci objętych badaniem stwierdzono chorobę genetyczną. Po wykluczeniu przypadków G6PD odsetek pozytywnych wyników badań przesiewowych wyniósł 0,6%, czyli był dwukrotnie większy niż odsetek 0,3% uzyskany podczas standardowych badań przesiewowych w stanie Nowy Jork.
„To figura z piwnicy. Po wdrożeniu tego rodzaju kontroli odsetek ten będzie rósł w miarę dodawania kolejnych warunków do listy” – mówi Milner.
Akceptacja rodziców dla sekwencjonowania genomu na potrzeby badań przesiewowych noworodków była wysoka: 72% rodzin, do których się zwrócono, zgodziło się na udział w badaniu, a większość uczestników (90%) zdecydowała się na włączenie opcjonalnego badania przesiewowego pod kątem nieuleczalnych schorzeń.
Przyszłe kierunki i wyzwania
Celem trwającego badania jest objęcie w ciągu najbliższych kilku lat 100 000 dzieci, aby lepiej zrozumieć, co rodzice myślą o sekwencjonowaniu genomu, kosztach takich programów i kwestiach związanych z prywatnością, a także zidentyfikować wszelkie trudności w interpretacji wyników w przypadku różnych grup przodków.
Zwiększenie skali sekwencjonowania genomu zwiększy także koszty badań przesiewowych. Jeżeli badania przesiewowe przewidziane w badaniu GUARDIAN przeprowadzono u 210 000 dzieci urodzonych każdego roku w stanie Nowy Jork, u około 7700 dzieci wynik testu byłby pozytywny. Całkowite koszty badań przesiewowych wzrosną w miarę zwiększania się liczby dzieci poddawanych badaniom przesiewowym i większej liczby dzieci z pozytywnymi wynikami badań przesiewowych, które będą wymagały badań kontrolnych.
„Koszty te należy porównać z kosztami poniesionymi w przypadku, gdy dziecko zachoruje na chorobę, którą można by wyleczyć, gdyby zostało wykryte wcześniej, oraz z wartością ratowania życia” – mówi Milner. „Ostatecznie to kwestia tego, kto za to zapłaci. Kiedy zdasz sobie sprawę, że badania przesiewowe genomu mogą wykryć o wiele więcej schorzeń, zapobiec większej liczbie chorób i uratować życie, dodatkowe koszty mogą się opłacić”.
Odniesienie: „Rozszerzone badania przesiewowe noworodków z wykorzystaniem sekwencjonowania genomu pod kątem chorób możliwych do podjęcia na wczesnym etapie” 24 października 2024 r., JAMA.
DOI: 10.1001/jama.2024.19662
Badanie GUARDIAN jest prowadzone przez Columbia University Irving Medical Center, NewYork-Presbyterian, Departament Zdrowia Stanu Nowy Jork, Illumina i GeneDx. Finansowanie badania zapewniły firmy Sanofi, Illumina, GeneDx i Columbia Precision Medicine Initiative.
Wszyscy autorzy (z Kolumbii, chyba że zaznaczono inaczej): Alban Ziegler, Carrie Koval-Burt, Denise M. Kay (Departament Zdrowia Stanu Nowy Jork), Sharon F. Suchy (GeneDx), Amber Begtrup (GeneDx), Katherine G. Langley (GeneDx) ), Rebecca Hernan (Boston Children’s Hospital, Laura M. (Illumina), Brenna M. Boyd, Jennifer Bradley (Departament Zdrowia Stanu Nowy Jork), Tracy Brandt (GeneDx), Lilian L. Cohen (NewYork-Presbyterian), Alison J Coffey (Illumina), Joseph M. Devaney (GeneDx), Beata Dygulska (NewYork-Presbyterian), Bethany Friedman (GeneDx), Ramsay L. Fuleihan, Awura Gyimah, Sihoun Hahn (Uniwersytet Waszyngtoński), Sean Hofherr (GeneDx), Kathleen S. Hruska (GeneDx), Zhanzhi Hu, Médéric Jeanne (Boston Children’s Hospital), Guanjun Jin, D. Aaron Johnson (GeneDx), Haluk Kavus, Rudolph L. Leibel, Steven J. Lobritto , Stephen McGee (GeneDx), Joshua D. Milner, Kirsty McWalter (GeneDx), Kristin G. Monaghan (GeneDx), Jordan S. Orange, Nicole Pimentel Soler, Yeyson Quevedo, Samantha Ratner, Kyle Retterer (GeneDx), Ankur Shah ( Weill Cornell Medical College), Natasha Shapiro (Nowy Jork-Prezbiterianin), Robert J. Sicko (Departament Zdrowia Stanu Nowy Jork), Eric S. Silver, Samuel Strom (Illumina), Rebecca I. Torene (GeneDx), Olatundun Williams, Vincent D. Ustach (GeneDx), Julia Wynn, Ryan J. Taft (Illumina), Paul Kruszka (GeneDx), Michele Caggana (Departament Zdrowia Stanu Nowy Jork) i Wendy K. Chung (dawniej w Columbia; Boston Children’s Hospital i Harvard Uniwersytet).
