Kæmpe genom-kortlægning i Island gør det muligt at finde og helbrede sygdomme

Den hidtil største samling arvematerialer fra en enkelt befolkning er netop kortlagt af det islandske biotekfirma deCODE.

De har kortlagt de fulde genomer fra 2.636 islændinge, og kortlægningen giver ny indsigt i sygdommes genetiske rødder, menneskets grundlæggende biologi og evolution, samt åbner for personlig sundhed, baseret på individets arvemateriale.

»Grundlæggende giver det her os et detaljeret indblik i arvematerialets sekvens for en hel nation,« siger direktør, forskningsleder og grundlægger Kari Stefansson fra deCODE i Reykjavik, Island.

»Det er et stort skridt på vej til at forstå den menneskelige variation, som den dikteres af variationen i DNA-sekvensen.«

Forskerne bruger de nye genomer sammen med sundhedsoplysninger, familiestamtræer og genomdata fra over 100.000 islændinge (en tredjedel af befolkningen), som deCODE har kortlagt de seneste knap 20 år.

»Det er et kæmpe datasæt, som er helt unikt. Det giver mulighed for at forske i ting, som man ikke kan gøre nogen andre steder i verden,« siger postdoc Søren Besenbacher ved Center for Bioinformatik på Aarhus Universitet, som har deltaget i forskningen og tidligere arbejdet ved deCODE.

Med studiet viser forskerne en vej, andre lande kan følge efter i genom-æraen, hvor arvematerialer bliver stadig billigere og hurtigere at kortlægge.

»Teknikken kan bruges på enhver befolkning, men er mere præcis, hvor der er gode stamtavler - netop den islandske befolknings omhyggeligt bevarede slægtshistorie er afgørende for, at gennembruddet kommer først på Island,« siger chefredaktør Myles Axton ved det højt ansete videnskabelige tidsskrift Nature Genetics, der nu helt usædvanligt offentliggør fire artikler på én gang fra samme forskningsgruppe.

Islands befolkning er enestående

»På Island har de både en isoleret befolkning, hvor man ved, hvordan folk er i familie med hinanden. Derudover har deCODE-blodprøver fra mere end en tredjedel af Islands befolkning, som har givet lov til at forske og givet adgang til sygdomsdata, så man ved, hvilke sygdomme de her individer har,« siger Søren Besenbacher.

Siden deCODE blev grundlagt i 1996, har firmaet arbejdet på at kortlægge den genetiske variation i den islandske befolkning.

LÆS OGSÅ: Unikt genprojekt igang på Færøerne

Det har de gjort, med det man kalder SNP-chip (udtales snip-chip), hvor man i hvert individ kortlægger de samme cirka én million positioner, jævnt fordelt over hele det tre milliarder DNA-bogstaver lange arvemateriale.

Punkterne fungerer som markører i arvematerialet og kan bruges til at finde frem til områder i genomet, hvor der er variationer med betydning for sygdomme.

Kort sagt sammenligner man individer, der har en sygdom med individer, som ikke har – og leder efter mønstre i SNP-markørerne, der ses i højere grad i den ene gruppe.

Almindelige varianter bag sygdomme

Det har i dag ført til opdagelsen af en lang række risikofaktorer for mange udbredte sygdomme og karaktertræk, lige fra genetiske varianter, der påvirker risikoen for at få diabetes, til genetiske varianter, der påvirker, hvor sjovt man synes, det er at løse kryds og tværs (men ikke, hvor god man er til det).

Det har hidtil været de mest almindelige genetiske varianter, forskerne har kunnet finde, det vil sige varianter, som flere end 5 ud af 100 i befolkningen bærer, og oftest 20-30 ud af 100.

Hver genetisk variant har typisk en relativt lille indflydelse, men tilsammen kan de give en stor effekt.

Teknik åbner for store muligheder

Siden 2010 er deCODE også begyndt at kortlægge fulde genomer af de islandske individer, hvor man altså i stedet for kun at se spredte markører kortlægger hele DNA'et.

Med det nye studie runder firmaet 2.636 genomer og viser, hvordan det åbner for helt nye muligheder.

Det mest banebrydende er en teknik, hvor man tager informationerne fra de 2.636 og overfører til alle de ca. 100.000 individer, hvor man kun har kortlagt SNP-markørerne.

Det handler simpelthen om, at når man ser en række af de samme markører gå igen i en slægtslinje, kan man kortlægge ét af individernes fulde genom og med stor sandsynlighed regne med, at resten har den samme sekvens.

Det geniale er, at man kan nøjes med at kortlægge de fulde genomer for en lille procentdel af en befolkningen og derfra slutte sig til, hvordan resten af befolkningens arvemateriale ser ud, alene ud fra de hurtige og billige SNP-chip-test.

Og hvad kan det så bruges til?

Knock-outs, evolution og sygdomme

I særskilte artikler går forskerne i dybden med eksempler på, hvad genomerne giver af muligheder, men »det skraber kun lige overfladen af det, vi kan,« mener direktør Kari Stefanson.

Han peger på et studie, der for første gang viser, hvor mange personer der går rundt med et helt defekt gen - hvor genfunktioner er tabt på både moderens og faderens kromosom.

Tallet er overraskende højt og viser, at næsten otte procent af befolkningen fuldstændig mangler en genfunktion.

»Vi har længe haft de her 'knock-out-gener' i laboratorie-mus, men nu kan vi for første gang se, hvor udbredte de er i mennesker,« siger Stefanson.

»Nu kan vi vende forskningen på hovedet og i stedet for at lede efter gener bag sygdomme, kan vi lede efter, hvilken effekt man ser af det manglende gen.«

Sjældne varianter med stor effekt

En anden spændende ting, deCODE lægger frem, er, hvordan de mange genomer giver indsigt i sygdommes genetiske rødder.

Metoden er så stærk, at deCODE blandt andet kan identificere en gen-variant, som kun otte islændinge bærer, men hvor alle otte har udviklet hjerteflimmer i en tidlig alder.

»Det gør faktisk en stor forskel. At finde sjældne varianter med høj effekt betyder ikke så meget for den store befolkning, men det betyder meget for det enkelte individ, som bliver klar over, at det bærer den,« siger Søren Besenbacher.

Han fortæller, at deCODE tidligere har fundet en anden risikofaktor for hjertefejl, hvor man kan afhjælpe problemet ved at give individerne en pacemaker og dermed kan de leve, til de bliver gamle som normalt.

Forskerne fremlægger flere andre varianter for forskellige sygdomme, inklusive en variant i et gen kaldet ABCA7, som fordobler risikoen for at udvikle Alzheimers.

Personlig genombaseret sundhed

Med de nye fulde genomer kan deCODE forudsige de genetiske varianter for hele den islandske befolkning. Troede du, at genombaseret sundhed lå år ude i fremtiden, kan du godt tro om. Den er ankommet.

»På Island kan vi allerede nu kan begynde det præcisions-medicin-initiativ, som USA's præsident Barack Obama aspirerer mod i de kommende år,« siger Kari Stefansson.

Der er ifølge Stefansson ikke længere en teknologisk barriere for at bruge genomteknologierne til befolkningen.

»Lad mig give et eksempel,« siger han.

»Vi kunne med et enkelt tryk på en knap i dag identificere alle de individer på Island, som bærer BRCA2 mutationen - brystkræftgenet.«

På Island bærer knap en procent af befolkningen BRCA2-mutationen, som for kvinder betyder 86 procent risiko for at dø af brystkræft, en forventet levetid afkortet med 12 år – og at det er tre gange så sandsynligt, at man dør, inden man fylder 70 år.

Mutationen giver også mænd en reduceret forventet levetid på syv år og øger risikoen for at dø af prostatakræft med syv gange. Men hvis man kender mutationen, kan der gøres noget.

Fremtiden er her - er vi klar til den?

Mange kender til den amerikanske skuespillerinde Angelina Jolie, som offentligt er stået frem med sin beslutning om at få fjernet brysterne præventivt.

Begrundelsen er, at hun har BRCA1-mutationen, som giver tilsvarende grum prognose, men med operationen nedsættes risikoen for at få brystkræft fra over 80 til 5 procent.

»Vi kunne redde livet for alle de kvinder,« siger Kari Stefansson.

»Der er mange af den slags mutationer, og nu kan vi finde dem, hvis samfundet beslutter sig for at bruge den viden, vi har.«

Genetikerne har ifølge Stefansson indfriet løfterne, og nu må vi vende fokus mod os selv og spørge, om vi som samfund er parate til at kaste os ud i den fagre nye verden, hvor vores individuelle biologiske information bliver grundlaget for en personlig diagnose og behandling.

Mulighed for at opdage sygdomme nu - behandling kommer senere

Søren Besenbacher peger på, at der her og nu er diagnostiske muligheder, mens udvikling af ny medicin har længere udsigter.

»Diagnose er helt afgørende ved sygdomme som kræft, hvor vi har meget bedre muligheder for behandling, hvis man opdager det tidligt. Det betyder meget, hvis eksempelvis ens mor og søster er død af kræft, så kan man få vished for, om man selv har den mutation eller ej og eventuelt gå til kontrol hos lægen oftere,« siger Besenbacher.

»Diagnose-mulighederne er her nu og de er vigtige, mens medicin tager længere tid at udvikle, men de her data gør det nemmere for medicinalvirksomheder at arbejde hen mod en medicin. Så det giver både muligheder for medicinudvikling og diagnostiske fordele her og nu.«

Vi kan også i Danmark, hvis vi vil

Island er det første sted i verden, hvor de her muligheder opstår, men det er ikke unikt for Island.

»Der er så få barrierer for, at andre lande vil kunne gøre det her, også Danmark,« siger Kari Stefansson.

»Grundlæggende skal der ikke mere til, end at I får genomdata for 1-2 procent af den danske befolkning, så kan I også begynde at lave de her ting.«

De nye muligheder rejser et væld af etiske spørgsmål, som Videnskab.dk tidligere har beskrevet i artiklen: 'Gen-debat: Vil du vide, om du bliver ramt af sygdom i fremtiden?'