Genomics Beyond Health – Relatório completo (disponível online)

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A publicação está disponível em https://www.gov.uk/government/publications/genomics-beyond-health/genomics-beyond-health-full-report-accessible-webpage.
O DNA é a base de toda a vida biológica e foi descoberto pela primeira vez em 1869 pelo químico suíço Friedrich Miescher.Um século de descobertas incrementais levou James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins, em 1953, a desenvolver o agora famoso modelo de “dupla hélice”, que consiste em duas cadeias entrelaçadas.Com a compreensão final da estrutura do DNA, foram necessários mais 50 anos até que o genoma humano completo fosse sequenciado em 2003 pelo Projeto Genoma Humano.
A sequenciação do genoma humano na viragem do milénio é um ponto de viragem na nossa compreensão da biologia humana.Finalmente, podemos ler o modelo genético da natureza.
Desde então, as tecnologias que podemos utilizar para ler o genoma humano avançaram rapidamente.Demorou 13 anos para sequenciar o primeiro genoma, o que significou que muitos estudos científicos se concentraram apenas em certas partes do DNA.Todo o genoma humano agora pode ser sequenciado em um dia.Os avanços nesta tecnologia de sequenciamento levaram a grandes mudanças na nossa capacidade de compreender o genoma humano.A pesquisa científica em larga escala melhorou nossa compreensão da relação entre certas partes do DNA (genes) e algumas de nossas características e traços.No entanto, a influência dos genes em várias características é um puzzle muito complexo: cada um de nós tem cerca de 20.000 genes que operam em redes complexas que afectam as nossas características.
Até à data, o foco da investigação tem sido a saúde e a doença e, em alguns casos, registámos progressos significativos.É aqui que a genómica se torna uma ferramenta fundamental na nossa compreensão da saúde e da progressão da doença.A infraestrutura genómica líder mundial do Reino Unido coloca-o na vanguarda do mundo em termos de dados e investigação genómica.
Isto tem sido evidente durante a pandemia de COVID, com o Reino Unido liderando o sequenciamento do genoma do vírus SARS-CoV-2.A genómica está prestes a tornar-se o pilar central do futuro sistema de saúde do Reino Unido.Deverá proporcionar cada vez mais a detecção precoce de doenças, o diagnóstico de doenças genéticas raras e ajudar a adaptar melhor os cuidados de saúde às pessoas.
Os cientistas estão a compreender melhor como o nosso ADN está ligado a uma vasta gama de características em outras áreas para além da saúde, como o emprego, o desporto e a educação.Esta investigação utilizou a infra-estrutura genómica desenvolvida para a investigação em saúde, mudando a nossa compreensão de como uma vasta gama de características humanas é formada e desenvolvida.Embora o nosso conhecimento genómico sobre características pouco saudáveis ​​esteja a crescer, está muito aquém das características saudáveis.
As oportunidades e desafios que vemos na genómica da saúde, tais como a necessidade de aconselhamento genético ou quando os testes fornecem informações suficientes para justificar a sua utilização, abrem uma janela para o futuro potencial da genómica não relacionada com a saúde.
Além da utilização crescente do conhecimento genómico no sector da saúde, um número crescente de pessoas está a tomar conhecimento do conhecimento genómico através de empresas privadas que prestam serviços directos ao consumidor.Mediante pagamento, essas empresas oferecem às pessoas a oportunidade de estudar seus ancestrais e obter informações genômicas sobre uma série de características.
O conhecimento crescente proveniente da investigação internacional permitiu o desenvolvimento bem-sucedido de novas tecnologias e a precisão com que podemos prever as características humanas a partir do ADN está a aumentar.Além da compreensão, agora é tecnicamente possível editar certos genes.
Embora a genómica tenha o potencial de transformar muitos aspectos da sociedade, a sua utilização pode acarretar riscos éticos, de dados e de segurança.Nos níveis nacional e internacional, o uso da genômica é regulamentado por uma série de diretrizes voluntárias e regras mais gerais não específicas para a genômica, como a Lei Geral de Proteção de Dados.À medida que o poder da genómica cresce e a sua utilização se expande, os governos são cada vez mais confrontados com a escolha de se esta abordagem continuará a integrar de forma segura a genómica na sociedade.Aproveitar os diversos pontos fortes do Reino Unido em matéria de infra-estruturas e investigação genómica exigirá um esforço coordenado do governo e da indústria.
Se você pudesse determinar se seu filho poderia se destacar nos esportes ou nos estudos, você o faria?
Estas são apenas algumas das questões que provavelmente enfrentaremos num futuro próximo, à medida que a ciência genómica nos fornece cada vez mais informações sobre o genoma humano e o papel que desempenha na influência das nossas características e comportamentos.
As informações sobre o genoma humano – a sua sequência única de ácido desoxirribonucleico (ADN) – já estão a ser utilizadas para fazer alguns diagnósticos médicos e personalizar o tratamento.Mas também estamos a começar a compreender como o genoma influencia as características e comportamentos das pessoas para além da saúde.
Já existem evidências de que o genoma influencia características não relacionadas à saúde, como a assunção de riscos, a formação e o uso de substâncias.À medida que aprendemos mais sobre como os genes influenciam as características, podemos prever melhor a probabilidade e em que medida alguém desenvolverá essas características com base na sequência do seu genoma.
Isto levanta várias questões importantes.Como esta informação é usada?O que isso significa para a nossa sociedade?Como poderão as políticas necessitar de ser ajustadas nos diferentes sectores?Precisamos de mais regulamentação?Como iremos abordar as questões éticas levantadas, abordando os riscos de discriminação e potenciais ameaças à privacidade?
Embora algumas das aplicações potenciais da genómica possam não se concretizar a curto ou mesmo médio prazo, estão actualmente a ser exploradas novas formas de utilizar a informação genómica.Isto significa que agora é a hora de prever o uso futuro da genômica.Precisamos também de considerar as possíveis consequências se os serviços genómicos se tornarem disponíveis ao público antes de a ciência estar realmente pronta.Isto permitir-nos-á considerar adequadamente as oportunidades e os riscos que estas novas aplicações da genómica podem apresentar e determinar o que podemos fazer em resposta.
Este relatório apresenta a genómica a não especialistas, explora como a ciência evoluiu e tenta considerar o seu impacto em vários campos.O relatório analisa o que poderá estar a acontecer agora e o que poderá acontecer no futuro, e explora onde o poder da genómica pode estar sobrestimado.
A genómica não é apenas uma questão de política de saúde.Isto poderá afectar uma vasta gama de áreas políticas, desde a educação e a justiça criminal até ao emprego e aos seguros.Este relatório concentra-se na genômica humana não relacionada à saúde.Ele também está explorando o uso do genoma na agricultura, ecologia e biologia sintética para compreender a amplitude de seus usos potenciais em outras áreas.
No entanto, a maior parte do que sabemos sobre a genómica humana provém de pesquisas que examinam o seu papel na saúde e na doença.A saúde é também um local onde estão a ser desenvolvidas muitas aplicações potenciais.É por aí que começaremos, e os Capítulos 2 e 3 apresentam a ciência e o desenvolvimento da genômica.Isto fornece contexto para o campo da genômica e fornece o conhecimento técnico necessário para compreender como a genômica afeta áreas não relacionadas à saúde.Leitores sem formação técnica podem pular com segurança esta introdução para os Capítulos 4, 5 e 6, que apresentam o conteúdo principal deste relatório.
Os humanos há muito são fascinados pela nossa genética e pelo papel que ela desempenha na nossa formação.Procuramos compreender como os fatores genéticos influenciam as nossas características físicas, saúde, personalidade, traços e habilidades, e como eles interagem com as influências ambientais.
£ 4 bilhões, 13 anos de custo e tempo para desenvolver a primeira sequência do genoma humano (custo ajustado pela inflação).
A genómica é o estudo dos genomas dos organismos – as suas sequências completas de ADN – e como todos os nossos genes funcionam juntos nos nossos sistemas biológicos.No século XX, o estudo dos genomas era geralmente limitado a observações de gêmeos para estudar o papel da hereditariedade e do ambiente nas características físicas e comportamentais (ou “natureza e criação”).No entanto, meados da década de 2000 foi marcada pela primeira publicação do genoma humano e pelo desenvolvimento de tecnologias genómicas mais rápidas e baratas.
Esses métodos significam que os pesquisadores podem finalmente estudar o código genético diretamente, a um custo e tempo muito mais baixos.O sequenciamento completo do genoma humano, que costumava levar anos e custar bilhões de libras, agora leva menos de um dia e custa cerca de 800 libras [nota de rodapé 1].Os investigadores podem agora analisar os genomas de centenas de pessoas ou ligar-se a biobancos que contêm informações sobre os genomas de milhares de pessoas.Como resultado, os dados genómicos estão a ser acumulados em grandes quantidades para utilização em investigação.
Até agora, a genómica tem sido utilizada principalmente nos cuidados de saúde e na investigação médica.Por exemplo, identificar a presença de variantes genéticas defeituosas, como a variante BRCA1 associada ao cancro da mama.Isto pode permitir um tratamento preventivo mais precoce, o que não seria possível sem o conhecimento do genoma.No entanto, à medida que a nossa compreensão da genómica melhorou, tornou-se cada vez mais claro que a influência do genoma se estende muito além da saúde e da doença.
Nos últimos 20 anos, a busca pela compreensão da nossa estrutura genética avançou significativamente.Estamos começando a compreender a estrutura e a função do genoma, mas ainda há muito que aprender.
Sabemos desde a década de 1950 que a nossa sequência de DNA é o código que contém as instruções sobre como as nossas células produzem proteínas.Cada gene corresponde a uma proteína separada que determina as características de um organismo (como a cor dos olhos ou o tamanho da flor).O DNA pode influenciar características através de vários mecanismos: um único gene pode determinar uma característica (por exemplo, tipo sanguíneo ABO), vários genes podem agir sinergicamente (por exemplo, crescimento e pigmentação da pele), ou alguns genes podem se sobrepor, mascarando a influência de diferentes características. genes.genes.outros genes (como calvície e cor do cabelo).
A maioria das características é influenciada pela ação combinada de muitos (talvez milhares) de diferentes segmentos de DNA.Mas as mutações no nosso ADN causam alterações nas proteínas, o que pode levar a características alteradas.É o principal impulsionador da variabilidade biológica, diversidade e doenças.As mutações podem dar a um indivíduo uma vantagem ou desvantagem, ser mudanças neutras ou não ter efeito algum.Eles podem ser transmitidos nas famílias ou vir desde a concepção.No entanto, se ocorrerem na idade adulta, isso geralmente limita a sua exposição aos indivíduos e não aos seus descendentes.
A variação nas características também pode ser influenciada por mecanismos epigenéticos.Eles podem controlar se os genes estão ligados ou desligados.Ao contrário das mutações genéticas, são reversíveis e parcialmente dependentes do ambiente.Isto significa que compreender a causa de uma característica não é apenas uma questão de aprender qual sequência genética influencia cada característica.É necessário considerar a genética num contexto mais amplo, para compreender as redes e interações ao longo do genoma, bem como o papel do ambiente.
A tecnologia genômica pode ser usada para determinar a sequência genética de um indivíduo.Esses métodos são agora amplamente utilizados em muitos estudos e são cada vez mais oferecidos por empresas comerciais para análise de saúde ou ancestralidade.Os métodos usados ​​pelas empresas ou pesquisadores para determinar a sequência genética de alguém variam, mas até recentemente, uma técnica chamada microarranjo de DNA era mais comumente usada.Os microarranjos medem partes do genoma humano em vez de ler a sequência inteira.Historicamente, os microchips têm sido mais simples, rápidos e baratos do que outros métodos, mas a sua utilização tem algumas limitações.
Uma vez acumulados os dados, eles podem ser estudados em escala usando estudos de associação genômica ampla (ou GWAS).Esses estudos procuram variantes genéticas associadas a certas características.No entanto, até à data, mesmo os maiores estudos revelaram apenas uma fracção dos efeitos genéticos subjacentes a muitas das características, em comparação com o que esperaríamos de estudos com gémeos.A falha em identificar todos os marcadores genéticos relevantes para uma característica é conhecida como o problema da “herdabilidade ausente”.[nota de rodapé 2]
No entanto, a capacidade do GWAS para identificar variantes genéticas relacionadas melhora com mais dados, pelo que o problema da falta de herdabilidade pode ser resolvido à medida que mais dados genómicos são recolhidos.
Além disso, à medida que os custos continuam a cair e a tecnologia continua a melhorar, cada vez mais investigadores estão a utilizar uma técnica chamada sequenciação completa do genoma em vez de microarranjos.Isso lê diretamente toda a sequência do genoma, em vez de sequências parciais.O sequenciamento pode superar muitas das limitações associadas aos microarranjos, resultando em dados mais ricos e informativos.Estes dados também estão a ajudar a reduzir o problema da não herdabilidade, o que significa que estamos a começar a aprender mais sobre quais os genes que trabalham em conjunto para influenciar as características.
Da mesma forma, a recolha massiva de sequências completas do genoma actualmente planeada para fins de saúde pública fornecerá conjuntos de dados mais ricos e fiáveis ​​para investigação.Isso beneficiará aqueles que estudam características saudáveis ​​e não saudáveis.
À medida que aprendemos mais sobre como os genes influenciam as características, podemos prever melhor como diferentes genes podem funcionar juntos para uma característica específica.Isto é feito combinando efeitos putativos de múltiplos genes numa única medida de responsabilidade genética, conhecida como pontuação poligénica.As pontuações poligênicas tendem a ser preditores mais precisos da probabilidade de uma pessoa desenvolver uma característica do que os marcadores genéticos individuais.
As pontuações poligênicas estão atualmente ganhando popularidade na pesquisa em saúde com o objetivo de um dia usá-las para orientar intervenções clínicas em nível individual.No entanto, as pontuações poligênicas são limitadas pelo GWAS, muitos ainda não previram suas características alvo com muita precisão, e as pontuações poligênicas para crescimento alcançam apenas 25% de precisão preditiva.[Nota de rodapé 3] Isso significa que, para alguns sinais, eles podem não ser tão precisos quanto outros métodos de diagnóstico, como exames de sangue ou ressonância magnética.No entanto, à medida que os dados genómicos melhoram, a precisão das estimativas de poligenicidade também deverá melhorar.No futuro, as pontuações poligénicas poderão fornecer informações sobre o risco clínico mais cedo do que as ferramentas de diagnóstico tradicionais e, da mesma forma, poderão ser utilizadas para prever características não relacionadas com a saúde.
Mas, como qualquer abordagem, tem limitações.A principal limitação do GWAS é a diversidade dos dados utilizados, que não reflete a diversidade da população como um todo.Estudos demonstraram que até 83% dos GWAS são realizados em coortes de origem exclusivamente europeia.[Nota de rodapé 4] Isto é claramente problemático porque significa que o GWAS só pode ser relevante para determinadas populações.Portanto, o desenvolvimento e o uso de testes preditivos baseados nos resultados de viés populacional do GWAS podem levar à discriminação contra pessoas fora da população do GWAS.
Para características não relacionadas à saúde, as previsões baseadas em pontuações poligênicas são atualmente menos informativas do que as informações não genômicas disponíveis.Por exemplo, as pontuações poligénicas para prever o nível de escolaridade (uma das pontuações poligénicas mais poderosas disponíveis) são menos informativas do que simples medidas de educação parental.[Nota de rodapé 5] O poder preditivo das pontuações poligênicas aumentará inevitavelmente à medida que a escala e a diversidade dos estudos, bem como os estudos baseados em dados de sequenciamento do genoma completo, aumentarem.
A investigação do genoma centra-se na genómica da saúde e da doença, ajudando a identificar partes do genoma que afectam o risco de doenças.O que sabemos sobre o papel da genômica depende da doença.Para algumas doenças monogênicas, como a doença de Huntington, podemos prever com precisão a probabilidade de uma pessoa desenvolver a doença com base nos seus dados genômicos.Para doenças causadas por muitos genes combinados com influências ambientais, como as doenças coronárias, a precisão das previsões genómicas foi muito menor.Freqüentemente, quanto mais complexa uma doença ou característica, mais difícil é compreendê-la e predizê-la com precisão.No entanto, a precisão preditiva melhora à medida que as coortes estudadas se tornam maiores e mais diversificadas.
O Reino Unido está na vanguarda da investigação genómica da saúde.Desenvolvemos uma enorme infraestrutura em tecnologia genômica, bancos de dados de pesquisa e poder computacional.O Reino Unido deu um contributo importante para o conhecimento global do genoma, especialmente durante a pandemia de COVID-19, quando lideramos a sequenciação do genoma do vírus SARS-CoV-2 e de novas variantes.
Genome UK é a estratégia ambiciosa do Reino Unido para a saúde genómica, com o NHS a integrar a sequenciação do genoma nos cuidados clínicos de rotina para o diagnóstico de doenças raras, cancro ou doenças infecciosas.[nota de rodapé 6]
Isto também levará a um aumento significativo no número de genomas humanos disponíveis para pesquisa.Isto deverá permitir uma investigação mais ampla e abrir novas possibilidades para a aplicação da genómica.Como líder global no desenvolvimento de dados e infraestruturas genómicas, o Reino Unido tem potencial para se tornar um líder global na ética e regulamentação da ciência genómica.
Os kits de teste genético de consumo direto (DTC) são vendidos diretamente aos consumidores, sem o envolvimento de prestadores de cuidados de saúde.Os cotonetes de saliva são enviados para análise, proporcionando aos consumidores uma análise personalizada de saúde ou origem em apenas algumas semanas.Este mercado está a crescer rapidamente, com dezenas de milhões de consumidores em todo o mundo a submeter amostras de ADN para sequenciação comercial para obter informações sobre a sua saúde, linhagem e predisposição genética para características.
A precisão de algumas análises baseadas no genoma que fornecem serviços diretos ao consumidor pode ser muito baixa.Os testes também podem impactar a privacidade pessoal através do compartilhamento de dados, identificação de parentes e possíveis falhas nos protocolos de segurança cibernética.Os clientes podem não compreender totalmente esses problemas ao entrar em contato com uma empresa de testes DTC.
Os testes genômicos de DTCs para características não médicas também não são regulamentados.Eles vão além da legislação que rege os testes genómicos médicos e baseiam-se, em vez disso, na auto-regulação voluntária dos fornecedores de testes.Muitas destas empresas também estão sediadas fora do Reino Unido e não são regulamentadas no Reino Unido.
As sequências de DNA têm um poder único na ciência forense para identificar indivíduos desconhecidos.A análise básica de DNA tem sido amplamente utilizada desde a invenção da impressão digital de DNA em 1984, e o Banco de Dados Nacional de DNA do Reino Unido (NDNAD) contém 5,7 milhões de perfis pessoais e 631 mil registros de cenas de crimes.[nota de rodapé 8]