Οι ψυχικές ασθένειες αποτελούν ένα αυξανόμενο πρόβλημα δημόσιας υγείας. Ακόμη και πριν την πανδημία, σχεδόν ένα δισεκατομμύριο άνθρωποι παγκοσμίως αντιμετώπιζαν κάποια ψυχική ασθένεια. Σύμφωνα με τα στοιχεία του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (ΠΟΥ) για το 2019, ένας στους 8 ανθρώπους σε όλο τον κόσμο βίωσε κάποιας μορφής ψυχική διαταραχή όπως κατάθλιψη, η σχιζοφρένεια ή η διπολική διαταραχή.
Αν και οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι πολλές από αυτές τις διαταραχές μπορεί να είναι κληρονομικές, η γενετική τους βάση δεν είναι απολύτως σαφής. Ένας λόγος είναι ότι η πλειονότητα των γενετικών δεδομένων που χρησιμοποιούνται στην έρευνα προέρχεται κατά συντριπτική πλειοψηφία από λευκούς ανθρώπους.
Το 2003, το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος δημιούργησε το πρώτο «γονιδίωμα αναφοράς» ανθρώπινου DNA από ένα συνδυασμό δειγμάτων που δόθηκαν από κατοίκους της πολιτείας της Νέας Υόρκης, οι οποίοι ήταν όλοι ευρωπαϊκής καταγωγής. Οι ερευνητές σε πολλούς τομείς της βιοϊατρικής εξακολουθούν να χρησιμοποιούν αυτό το γονιδίωμα στην έρευνά τους, παρόλο που δεν παρέχει μια πλήρη εικόνα της ανθρώπινης γενετικής. Για παράδειγμα, ένα άτομο με διαφορετική γενετική καταγωγή έχει αρκετές παραλλαγές στο DNA του που δεν αποτυπώνονται στο γονίδιο αναφοράς.
A roadmap to increase diversity in genomic studies. Sincere, concerted global efforts toward genomic equity to ensure the benefits of genomic & #precisionmedicine are accessible to all are urgently needed @NatureMedicine @OncoAlert https://t.co/GEuO0sp4QV pic.twitter.com/dY6dNrJtPq
— Vivek Subbiah, MD (@VivekSubbiah) February 13, 2022
Όταν οι περισσότερες από τις παγκόσμιες καταγωγές δεν αντιπροσωπεύονται στα σύνολα γονιδιωματικών δεδομένων, οι μελέτες δεν θα είναι σε θέση να παρέχουν μια πραγματική αναπαράσταση του τρόπου με τον οποίο εκδηλώνονται οι ασθένειες σε όλη την ανθρωπότητα. Παρά ταύτα, η προγονική ποικιλομορφία στις γενετικές αναλύσεις δεν έχει βελτιωθεί κατά τις δύο δεκαετίες από τότε που το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος ανακοίνωσε τα πρώτα του αποτελέσματα. Από τον Ιούνιο του 2021, πάνω από το 80% των γενετικών μελετών έχουν διεξαχθεί σε άτομα ευρωπαϊκής καταγωγής. Λιγότερο από το 2% έχουν συμπεριλάβει άτομα αφρικανικής καταγωγής, παρόλο που έχουν τη μεγαλύτερη γενετική ποικιλομορφία από όλους τους ανθρώπινους πληθυσμούς.
Ο Hailiang Huang, Επίκουρος Καθηγητής Ιατρικής στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ σε συνεργασία με ερευνητές στο Broad Institute του MIT και του Χάρβαρντ, συνεργάζονται με συναδέλφους τους σε όλο τον κόσμο, στο πλαίσιο της πρωτοβουλίας Stanley Global, που επιδιώκει να συλλέξει ένα πιο ποικιλόμορφο φάσμα γενετικών δειγμάτων πέρα από τις ΗΠΑ και τη Βόρεια Ευρώπη και να εκπαιδεύσει την επόμενη γενιά ερευνητών σε όλο τον κόσμο.
Όπως επισημαίνει σε άρθρο του στον ιστότοπο The Conversation ο Huang, τα εργαλεία και οι τεχνικές που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για την αλληλουχία και την ανάλυση των ανθρώπινων γονιδιωμάτων στερούνται ποικιλομορφίας. Ο Huang και οι συνάδελφοί του εφάρμοσαν μια νέα τεχνολογία αλληλούχισης που αντιμετωπίζει τις ανεπάρκειες προηγούμενων προσεγγίσεων οι οποίες δεν λαμβάνουν υπόψη τη γενετική ποικιλομορφία των παγκόσμιων πληθυσμών.
Παγκόσμιες συμπράξεις για παγκόσμια δεδομένα
Για να μελετήσουν τη γενετική των ψυχιατρικών παθήσεων, οι ερευνητές χρησιμοποιούν δεδομένα από μελέτες συσχέτισης σε επίπεδο γονιδιώματος, οι οποίες συγκρίνουν τις γενετικές παραλλαγές μεταξύ ατόμων με και χωρίς μια συγκεκριμένη ασθένεια. Ωστόσο, αυτά τα σύνολα δεδομένων βασίζονται ως επί το πλείστον σε άτομα ευρωπαϊκής καταγωγής, κυρίως επειδή η ερευνητική υποδομή και η χρηματοδότηση για μελέτες γενετικής μεγάλης κλίμακας, καθώς και οι επιστήμονες που διεξάγουν αυτές τις μελέτες, βρίσκονται στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες.
«Ένας τρόπος για να καλυφθεί αυτό το κενό είναι η αλληλουχία γενετικών δεδομένων από διαφορετικούς πληθυσμούς. Οι συνάδελφοί μου και εγώ συνεργαζόμαστε στενά με γενετιστές, στατιστικολόγους και επιδημιολόγους σε 14 χώρες σε τέσσερις ηπείρους, για να μελετήσουμε το DNA δεκάδων χιλιάδων ατόμων αφρικανικής, ασιατικής και λατινοαμερικανικής καταγωγής που πάσχουν από ψυχικές ασθένειες», γράφει ο ερευνητής στο άρθρο του.
Όλοι οι εταίροι τους έχουν από κοινού την κυριότητα του έργου, συμπεριλαμβανομένης της λήψης αποφάσεων και της κυριότητας και του ελέγχου των δειγμάτων και των δεδομένων. Για να το πετύχουν αυτό, οι ερευνητές οικοδομούν σχέσεις εμπιστοσύνης με τις τοπικές κοινότητες που μελετούν και τους τοπικούς πανεπιστημιακούς ηγέτες και επιστήμονες με τους οποίους συνεργάζονται.
«Μοιραζόμαστε ελεύθερα τη γνώση και το υλικό με τους εταίρους μας. Υπάρχει αμφίδρομη ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ του Broad Institute και των τοπικών ερευνητικών ομάδων σχετικά με την πρόοδο και τα αποτελέσματα της μελέτης, επιτρέποντας τη συνεχή μάθηση, τη διδασκαλία και την ενότητα μεταξύ των ομάδων», εξηγεί ο επιστήμονας.
Οι υπάρχουσες τεχνολογίες γονιδιωματικής αλληλούχισης και ανάλυσης δεν καταγράφουν επαρκώς τη γενετική ποικιλομορφία σε πληθυσμούς από όλο τον κόσμο. Αυτό συμβαίνει επειδή οι τεχνολογίες αυτές σχεδιάστηκαν για να ανιχνεύουν γενετικές παραλλαγές με βάση DNA αναφοράς που προέρχεται από άτομα ευρωπαϊκής καταγωγής. Όταν αυτά τα εργαλεία εφαρμόζονται σε γενετικά δεδομένα από άλλους πληθυσμούς, αποτυγχάνουν να ανιχνεύσουν μεγάλο μέρος της πλούσιας παραλλαγής στα γονιδιώματά τους. Αυτό μπορεί να οδηγήσει τους ερευνητές να χάσουν σημαντικές βιοϊατρικές ανακαλύψεις.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια προσέγγιση για την αλληλούχιση του γονιδιώματος που μπορεί να ανιχνεύσει περισσότερες γενετικές παραλλαγές από πληθυσμούς σε όλο τον κόσμο. Λειτουργεί με την αλληλούχιση εξώματος – το σχεδόν 2% του γονιδιώματος που κωδικοποιεί πρωτεΐνες – με μεγάλη λεπτομέρεια, καθώς και με την αλληλούχιση του 98% του γονιδιώματος που δεν κωδικοποιεί πρωτεΐνες, με μικρότερη λεπτομέρεια.
Οι διάφοροι τύποι μεθόδων αλληλούχισης έχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η αλληλούχιση ολόκληρου του γονιδιώματος είναι πολύ δαπανηρή για να γίνει σε μεγάλο αριθμό δειγμάτων DNA. Παρόλο που η αλληλούχιση χαμηλής κάλυψης μειώνει το κόστος, καθώς «διαβάζει» μικρότερα τμήματα του γονιδιώματος, μπορεί να μην εντοπίσει κάποιες σημαντικές γενετικές παραλλαγές.
Αντίθετα, η αλληλούχιση του εξώματος μεγιστοποιεί την πιθανότητα εντοπισμού συγκεκριμένων γονιδίων που παίζουν ρόλο στην ψυχική ασθένεια, ενώ η αλληλούχιση ολόκληρου του γονιδιώματος με μικρότερη λεπτομέρεια, επιτρέπει στους ερευνητές να επεξεργάζονται μεγάλο αριθμό ολόκληρων γονιδιωμάτων με χαμηλότερο κόστος.
Η γονιδιωματική αλληλούχιση εγκαινίασε μια νέα εποχή εξατομικευμένης ιατρικής, η οποία υπόσχεται να προσφέρει θεραπείες προσαρμοσμένες σε κάθε άτομο ξεχωριστά. Όμως, όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, αυτό μπορεί να γίνει μόνο εάν οι γενετικές παραλλαγές όλων των γενεαλογικών καταβολών αντιπροσωπεύονται στα σύνολα δεδομένων που χρησιμοποιεί η επιστημονική κοινότητα για να ανακαλύψει και να αναπτύξει νέες θεραπείες για ασθένειες.
