Vilka gener kan berätta om hjärtsjukdom

Det är oerhört intressant att lära sig vad våra gener kan berätta om oss själva. Vill du inte veta om du har en oregelbunden gen ("genvariant") som orsakar högt kolesterol eller gör blodproppen lättare innan det kan detekteras med ett vanligt blodprov? Skulle det inte vara praktiskt att veta om du är i riskzonen för en framtida hjärtinfarkt i ung ålder så att du kan börja behandling för att förhindra det?

Det finns en stor spänning över löftet om genomisk sekvensering och hur det kan användas för att skapa effektivare behandlingar för en individ, i huvudsak för att personifiera vården. Cancerläkare börjar redan använda genetisk information från en persons tumörer för att välja vad de tror är de mest effektiva drogerna. Men den personliga medicinen är fortfarande i sin linda och används inte allmänt i kardiologi. Varför? För ju mer vi lär oss, desto fler frågor har vi.

Att lära sig vilka gener som har att säga

Vårt DNA är oerhört komplext. Var och en av oss har tre miljoner baspar av gener. För att veta vilka genpar som är onormala måste vi först veta vilka normala gener som ser ut. Lyckligtvis kunde dedikerade genetiker kartlägga DNA med hjälp av kraftfulla datorer. Sofistikerade maskiner kan läsa dessa komplexa koder mycket snabbt - och processen som tog 13 år att slutföra kan nu göras på en dag eller så.

Därefter började dessa forskare leta efter oregelbundna gener som uppträdde hos personer med vissa sjukdomar, så att de kunde göra en koppling mellan mutationen och tillståndet. Det här är som att hitta typsnitt i sidorna av en bok-alla har flera typsnitt i deras DNA.

Men vi har lärt oss att anslutningen inte alltid är enkel. Till exempel fann vi flera genvarianter som leder till hypertrofisk kardiomyopati, en sjukdom som gör att hjärtmuskeln blir tjockare, förstorad och i slutändan misslyckas. Vi har länge vetat att inte alla som bär denna genvariant utvecklar sjukdomen. Detta gäller även andra genvarianter.

Vidare fann forskare att en genvariant i hypertrofisk kardiomyopati kan påverka några raser, men inte andra. Kaukasiska personer som har en genvariant kan till exempel utveckla en sjukdom, medan svarta personer med samma genvariant kanske inte. Vi vet inte exakt varför. Så närvaron av en genvariant hos vissa människor kan ha en annan implikation hos andra, vilket innebär att andra faktorer kan vara i spel.

Dessutom finns det många sjukdomar som verkar ha en genetisk orsak, eftersom de går i familjer, men vi har inte kunnat identifiera genvarianterna som orsakar dem. Det är troligt att flera genvarianter är inblandade.

Göra framsteg

Ur hjärtans synpunkt har vi lärt oss mest av sällsynta mutationer. Dessa upptäckter har lett till en bättre förståelse av hur naturen kan rätta till dessa problem. Det finns mycket hopp om att vi kan använda denna insikt för att utveckla nya droger för att behandla dessa sjukdomar.

Till exempel identifierades en genvariant för ett decennium sedan som associerad med leverns oförmåga att rensa kolesterol från blodomloppet. Människor med denna mutation har mycket höga blodkolesterolnivåer. Denna upptäckt användes för att skapa en ny klass av kolesterolmedicin, kallad PCSK9-hämmare, som hjälper patienter med mutationen att metabolisera kolesterol.

Läkemedlet stoppar ett protein som heter PCSK9 från att störa den normala kolesterolklareringsmekanismen i levern. Det tog mindre än ett decennium från upptäckten av PCSK9-vägen till produktion av ett läkemedel som kunde användas till patienter. Detta skulle inte ha varit möjligt utan kännedom om den genetiska koden.

Genetiska studier leder oss också till att finna en behandling för hypertrofisk kardiomyopati. En innovativ behandling som använder små molekyler för att rikta sig till genvarianterna har utvecklats. När katter som är benägen för denna sjukdom ges denna agent, chansen att de kommer att utveckla en förstorad hjärndropp.

Nästa steg är att testa formeln på människor i riskzonen för sjukdomen. Om behandlingen är effektiv kommer det att vara ett genombrott för att förebygga hypertrofisk kardiomyopati. Ingen behandling finns för närvarande för dem som har större sannolikhet för att utveckla denna sjukdom eftersom de bär genvarianten. Utvecklingar som dessa är mycket spännande eftersom de förändrar vårt förhållningssätt till patientvård från reaktiva till proaktiva.

Vad vi inte vet

När vi kommer närmare förståelsen av förhållandet mellan genmutationer och sjukdomar uppstår en tredje faktor för att komplicera saker - hur våra gener interagerar med miljön och vårt dagliga liv.Att samla denna kunskap tar ett systematiskt tillvägagångssätt för kliniska studier och många decennier för att komma fram till svar.

Så småningom hoppas vi att de hjälper oss att förstå några grundläggande frågor, till exempel varför vissa som röker, andas förorenad luft eller äter dåliga kostvanor utvecklar hjärtsjukdomar medan andra inte gör det. Den goda nyheten är att nya studier också tyder på att hälsosamma vanor, som att träna regelbundet och äta en hälsosam kost, kan övervinna riskerna med att utveckla hjärt-kärlsjukdomar som är "ärftliga" genom genvarianter.

Fylla i ämnena

Det finns många saknade delar av DNA-pussel. Lyckligtvis är flera stora ansträngningar på gång för att samla och analysera genomiska data. Det ultimata målet är att ge läkare den kunskap de behöver för att behandla patienter som har en viss sjukdom.

En ansträngning kallas Precision Medicine Initiative, eller "All Us". Det är ett unikt projekt som syftar till att identifiera enskilda skillnader i gener, miljö och livsstil. Projektet kommer att anmäla en miljon eller fler deltagare rikstäckande som är överens om att dela biologiska prover, genetiska data och kost och livsstilsinformation med forskare genom sina elektroniska journaler. Det hoppas att den information som samlas in genom detta program kommer att resultera i mer exakta behandlingar för många sjukdomar.

Billigare testning

Kostnaden för DNA-sekvensering har sjunkit från tusentals dollar till hundratals dollar - och fortsätter att minska. Eftersom de lägre priserna gör DNA-test tillgängliga för den genomsnittliga personen, kommer vi sannolikt att se mer direkt-till-konsumentmarknadsföring som gör det möjligt för familjer att identifiera vissa genetiska sjukdomsrisker, liknande hur du redan kan använda DNA-testning för att upptäcka ditt anor. Vi lär oss fortfarande konsekvenserna av hur insamling av information om sjukdomsrisk kan påverka människors hälsa och välbefinnande.

I vårdvärlden försöker vi ta reda på hur man använder DNA-testning för att få information som vi inte kan få genom andra typer av test. När vi fått informationen behöver vi veta vad vi ska göra med det. Ett bra exempel är familjehyperkolesterolemi. DNA-test har visat att tre procent av människor har en ökad risk för detta tillstånd som orsakar farligt höga blodkolesterolnivåer. Så:

• Ska alla testas för att hitta den här tre procenten?
• Är det bättre än att använda ett vanligt blodkolesterolprov och ta noga familjhistoria?
• Vad händer om ett DNA-test finner du har en fem procent högre risk för olika former av hjärtsjukdom?
• Är denna ökade risk tillräckligt hög för att du ska behandlas?

Frågor som dessa måste besvaras innan vi kan använda DNA-testning för att motivera vår behandlingsmetod.

Går vidare

Vi har just börjat skrapa ytan, men vi förutser att genetiken i slutändan kommer att förändra hur kardiologer utvärderar patienter och deras familjer med vissa former av hjärtsjukdom, såsom hjärtsvikt. En av fem vuxna utvecklar hjärtsvikt. Och sjukdomen påverkar barnen hos en var fjärde hjärtsviktspatienter. Vi skulle vilja identifiera dessa personer innan de utvecklar hjärtsvikt.

Lyckligtvis kan många spännande nya utvecklingar av kunskap och teknik göra det möjligt för oss att ta itu med detta enormt komplicerade pussel. Att identifiera potentialen för genprovning är en skrämmande uppgift, men en spännande en. Alla ser fram emot att se framsteg.

Dr. Tang är en kardiolog vid Cleveland Clinic's Heart and Vascular Institute, nationens kardiologi- och hjärtkirurgiprogram nr 1 som rangordnas av US News & World Report. Han är också direktör för Centrum för klinisk genomforskning.