Rewolucja genomowa Wojciech Makałowski Institute of Bioinformatics University of Muenster w medycynie
60 lat genomiki Kto nastepny? Rekombinacja DNA Metody szybkiego sekwencjonowania DNA PC R Automaty do sekwencjonowania YACi ESTy Sekwencjonowanie shotgun Celera Sekwencery kapilarne Sekwencery nowej generacji Sekwencjonowanie genomu czlowieka zatwierdzone
Genom Człowiek (PP) Człowiek (Celera) Mysz Szczur Wół Makak Pawian Czas sekwencjonowania 1990-2003 1997-2000 2000-2007 2002-2004 2003-2008 2004-2006 2007-2008 Koszt ($) 3 000 000 000 300 000 000 250 000 000 100 000 000 53 000 000 23 000 000 4 000 000 Watson 2006-2007 2 000 000 Venter?-2008 35 000 000 Myszak Projekt 1000 genomów Projekt raka piersi Screening genetyczny 2008 2008 2008 2008 700 000 350 000 350 000 poniżej 100 000 Indywidualne genomy 2009-2010 poniżej 5 000
Fabryka genomowa ok. r. 2000
Fabryka genomowa ok. r. 2007
Sekwencery nowej generacji 454 XLR SOLEXA SOLiD
Fabryka genomowa dziś Centrum genomowe w Baylor College 454 10 maszyn wydajność 200 Gb/month Solexa - 2 maszyny wydajność 30 Gb/month SOLiD - 6 maszyn wydajność 120 Gb/month Wydajność centrum 5 HGP s na miesiąc!!
It's sink or swim as a tidal wave of data approaches Nature 399:517 10 June 1999
Nadchodzące technologie ABI SOLiD 3 2007-3 GB na jeden cykl 2008-6 GB na jeden cykl 2009-20 GB na jeden cykl docelowo - 120 GB na jeden cykl
Nadchodzące technologie HELICOS sekwencjonowanie pojedyńczej cząsteczki DNA 20-30 GB na jeden cykl 250 genomów bakteryjnych na miesiąc PACIFIC BIOSCIENCE sekwencjonowanie przy użyciu polimerazy 2009 10 nt na sekundę docelowo - 50 nt na sekundę system będzie dostępny w styczniu 2010
Fabryka genomowa ok. r. 2000
Genom człowieka 2000-2003
Pełno ludzi wszędzie, ale o człowieka trudno!
Samoświadomość?
70 mln 25 mln 6 mln 500 tys. lat temu Różnice w sekwencji 0,5%? 1,2% 7% 300 mln lat temu 33%
Glazko, G., Veeramachaneni, V., Nei, M., and Makalowski, W. (2005) Gene, 346: 215-219.
Przyśpieszona ewolucja HAR1 u człowieka
Dwa pierwsze genomy 3,3 mln SNPów (18% nowych) 10 tys. niesynonimicznych 137 tys. indeli heterozyg. 85 tys. indeli homozyg. 345 indeli w sekwencjach kodujących białko 12,3 Mb różnych od genomu referencyjnego 3,2 mln SNPów (9% nowych) 54 tys. dłuższych subst. 290 tys. indeli heterozyg. 560 tys. indeli homozyg. 90 inwersji duplikacje genomowe 44% genów heterozyg.
Dwa pierwsze genomy - potencjalne choroby Retintis pigmentosa Evening preferency Myopathy Novelty seeking Usher syndrom Antysocial behavior Glycogen storage disease Substance abuse Mycobacterial infection Tobbaco addiction Nephrotic syndrome Hypertension, obesity Leukodystrophy Alzheimer disease
Badanie asocjacji Populacja z badaną cechą Populacja bez badanej cechy
Skala probelmu
Skala probelmu 9000 osobników x 500,000 SNPów x 1000 fenotypów x 2 serie ze względu na wiek x 4 modele genetyczne = 36,000,000,000,000 testów asocjacyjnych
Trzy formy asocjacji alleli Asocjacja bezpośrednia mutant albo 'podatny' polimorfizm badany allel ma wpływ na fenotyp Asocjacja pośrednia allel nie jest zaangażowany w tworzenie fenotypu lecz skorelowany z nim i leżący w pobliżu marker zmienia fenotyp Fałszywa asocjacja zaobserwowana asocjacja nie ma związku z etiologią choroby niestety najczęstszy wynik badań...
Identyfikacja podatnego wariantu Nowe obserwacje biologiczne Poprawa pomiarów etiologicznych Postępy kliniczne Medycyna zindywidualizowana Biomarkery Prewencja Nowe możliwości terapii Diagnostyka Zoptymalizowana terapia Prognostyka
Warianty niskiej częstości i podatność na choroby
Uzasadnienie: w genomie ludzkim jest ok 10 mln powszechnych SNPów Zbyt drogo byłoby używać ich wszystkich dla każdego badania asocjacji Ale można je skatalogować raz, a w badaniach asocjacji używać mniejszych zestawów Materiał 4 populacje, 270 osobników Genotypowanie 1-sza faza: średni odstęp 5kb 600 tys. SNPów 2-ga faza: średni odstęp 1kb 4 mln. SNPów
Komercyjne serwisy genomowe Liczba analizowanych SNPów Liczba analizowanych chorób Czas oczekiwania na wyniki Cena 23andMe 500 tys. 29 + 61 10 tyg. $399 decodeme 1 mln. 38 4 tyg. $985 Gene Essence 900 tys. 33 + 50 $1195 Navigenics 1,8 mln. 23 10 tyg. $2,499 Knome Cały genom $350,000 Complete Genomics Cały genom $5,000
Czy to działa? Pojedyncze (pierwsze) przykłady zastosowania medycyny zindywidualizowanej Brytyjski doktor zsekwencjonował DNA pacjenta chorego na raka i zauważył, że to jest inny rodzaj nowotworu niż myślał. Natychmiast zmienił leki w wyniku czego terapia poskutkowała zmniejszeniem się guza. 40-letni mężczyzna po użyciu komercyjnego testu dowiedział się, że jest nosicielem allelu zwiększającego ryzyko raka prostaty. Natychmiast poprosił o badanie które wykazało wczesne stadia choroby. Dzięki podjętym staraniom mężczyzna został całkowicie wyleczony.
Medycyna genomowa 20?? Zsekwencjonowanie genomu Analiza i interpretacja diagnostyka prognostyka terapia
Ale... czy jesteśmy na to gotowi?
Czy grozi nam nawrót eugeniki?
Genomowy McCarthyzm
Hacker genomów
Czy upublicznił(a)byś swój genom na Internecie? rs23883207
Popular * rs1815739 sprinters vs endurance athletes * rs4420638 and rs429358 can raise the risk of Alzheimer's disease * rs6152 can prevent baldness * rs333 resistance to HIV * rs1800497 in a dopamine receptor may influence the sense of pleasure * rs1805007 determines red hair and sensitivity to anesthetics * rs9939609 triggers obesity and type-2 diabetes * rs662799 prevents weight gain from high fat diets * rs7495174 green eye color and rs12913832 for blue eye color
Now this is not the end. It is not even begining of the end. But it is, perheps, the end of the begining.