Zdrowie i medycyna spersonalizowana

Co rozumiemy przez medycynę spersonalizowaną i precyzyjną?

Medycyna precyzyjna to nowe podejście do leczenia chorób i zapobiegania im, które uwzględnia zmienność poszczególnych osób, zarówno pod względem genetycznym, jak i w zakresie środowiska i stylu życia. Takie podejście pozwoli zarówno klinicystom, jak i naukowcom dokładniej przewidywać, które strategie leczenia i zapobiegania danej chorobie sprawdzą się w przypadku poszczególnych grup ludzi.

Terminy “medycyna precyzyjna” i “medycyna spersonalizowana” są powszechnie używane zamiennie, jednak nie oznaczają one dokładnie tego samego. Termin “medycyna spersonalizowana” jest starszym terminem, który został zastąpiony terminem “medycyna precyzyjna”, aby zapobiec jego błędnej interpretacji jako oznaczającego, że terapie i środki zapobiegawcze są opracowywane indywidualnie dla każdej osoby. W medycynie precyzyjnej nacisk kładzie się na identyfikację metod, które będą skuteczne u poszczególnych pacjentów w oparciu o czynniki genetyczne, środowiskowe i związane ze stylem życia (1).

Ta nowa perspektywa stanowi fundamentalne odejście od uniwersalnego paradygmatu leczenia klinicznego i ewoluuje w kierunku nowatorskich podejść, takich jak terapie dostosowane do potrzeb pacjenta, których celem jest osiągnięcie lepszych wyników leczenia (2). W związku z tym w najbliższych latach medycyna stopniowo przestanie być reaktywna i oparta na chorobach, a stanie się skoncentrowana na zdrowiu. Ten rodzaj medycyny jest powszechnie określany mianem medycyny P5, ponieważ jest to medycyna spersonalizowana, predykcyjna, profilaktyczna, uczestnicząca i populacyjna. Ten nowy sposób pojmowania medycyny jest spersonalizowany, ponieważ opiera się na informacjach genetycznych, środowiskowych i dotyczących stylu życia każdej osoby; predykcyjny, ponieważ te spersonalizowane informacje umożliwiają określenie indywidualnego ryzyka zachorowania na określone choroby; profilaktyczny, ponieważ na podstawie przewidywania tego ryzyka można ustanowić środki profilaktyczne (zarówno dotyczące stylu życia, jak i terapii) w celu jego zmniejszenia; partycypacyjny, ponieważ wiele interwencji profilaktycznych wymaga udziału pacjenta i zmiany relacji lekarz-pacjent; oraz populacyjny, ponieważ daje możliwość zwiększenia wydajności systemu, a tym samym, przy tych samych zasobach, obsłużenia większej liczby osób (3).

Ogólnie rzecz biorąc, medycynę precyzyjną można podzielić na trzy główne działy: zapobieganie, diagnozowanie i leczenie.

• Jeśli chodzi o profilaktykę, postępy w badaniach przesiewowych pacjentów, opartych na wywiadzie rodzinnym i identyfikacji wariantów genetycznych związanych ze zwiększonym prawdopodobieństwem wystąpienia choroby, doprowadziły do znacznej poprawy profilaktyki w określonych populacjach podwyższonego ryzyka (4).
• Jeśli chodzi o diagnostykę, medycyna precyzyjna obejmuje nowe, bardziej złożone klasyfikacje diagnostyczne oparte na czynnikach genetycznych, biomarkerach, czynnikach fenotypowych lub psychospołecznych, które różnicują podgrupy pacjentów w obrębie danej choroby. Biomarker, czyli marker biologiczny, jest definiowany jako cecha, którą można obiektywnie zmierzyć i ocenić jako wskaźnik normalnego procesu biologicznego, procesu patologicznego lub odpowiedzi farmakologicznej na interwencję terapeutyczną (5).
• Z drugiej strony medycyna precyzyjna obejmuje opracowywanie nowych, spersonalizowanych metod leczenia, które mogą być stosowane wyłącznie u określonych grup pacjentów cierpiących na tę samą chorobę (tzw. farmakogenetyka).

Farmakogenetyka jest częścią medycyny precyzyjnej, w której bada się, w jaki sposób cechy genetyczne danej osoby wpływają na jej reakcję na leki. Żywności i Leków (FDA) umieszcza obecnie na etykietach około 200 leków informacje farmakogenetyczne, obejmujące mierzalne lub możliwe do zidentyfikowania informacje genetyczne, które mogą być wykorzystane do indywidualizacji stosowania leków (6,7).

Rycina 1. Główne zastosowania medycyny spersonalizowanej: zapobieganie, diagnozowanie i leczenie (8).

Era “omiki” i jej znaczenie w medycynie precyzyjnej.

Rozpowszechnienie analiz “wielomedycznych”, wraz z dostępem do informacji klinicznych, behawioralnych i środowiskowych na dużą skalę, umożliwi digitalizację stanu zdrowia lub choroby każdej osoby oraz stworzenie globalnego systemu zarządzania zdrowiem, zdolnego do generowania wiedzy w czasie rzeczywistym i nowych możliwości zapobiegania i leczenia na poziomie indywidualnym. (9)

Nauki omiczne można zdefiniować jako część biologii zajmującą się analizą struktury i funkcji całości danej funkcji biologicznej, na różnych poziomach, w tym:

• Genomika: identyfikacja wariantów genetycznych związanych z chorobą, reakcją na leczenie lub przyszłym rokowaniem pacjentów.
• Epigenomika: charakterystyka odwracalnych modyfikacji DNA lub białek związanych z DNA.
• Transkryptomika: badanie RNA będącego wynikiem ekspresji komórki.
• Proteomika: badania białek na dużą skalę.
• Metabolomika: badanie wielu rodzajów małych cząsteczek, takich jak aminokwasy, kwasy tłuszczowe, węglowodany i inne produkty metabolizmu komórkowego.
• Metagenomika: badanie mieszaniny materiału genetycznego wyodrębnionego ze zbiorowiska organizmów.

Genomika jest najbardziej rozwiniętą z nauk omiki, choć pozostałe dziedziny są bardzo obiecujące. W dziedzinie badań medycznych genomika skupia się na identyfikacji wariantów genetycznych związanych z chorobą, reakcją na leczenie lub przyszłym rokowaniem pacjenta.

W tej dziedzinie szeroko stosowane są badania asocjacyjne obejmujące cały genom (GWAS) – skuteczne podejście, które pozwoliło zidentyfikować tysiące wariantów genetycznych związanych ze złożonymi chorobami w wielu populacjach ludzkich. W badaniach tych analizuje się miliony markerów genetycznych u tysięcy osób, a różnice między przypadkami i grupą kontrolną są uznawane za dowód asocjacji. Badania GWAS wnoszą nieoceniony wkład w nasze zrozumienie złożonych fenotypów (10,11).

W przyszłości zasadnicze znaczenie będzie miało połączenie wiedzy pochodzącej z różnych nauk omicznych, co pozwoli na uzyskanie kompleksowego i szczegółowego obrazu poszczególnych osób z molekularnego punktu widzenia, a tym samym umożliwi prowadzenie medycyny precyzyjnej. Nauki omiczne odegrają kluczową rolę we wczesnej diagnostyce, wyborze najlepszej metody leczenia i opracowaniu nowych technologii interwencji prewencyjnych.

Przykłady zastosowań medycyny precyzyjnej

• Choroba Alzheimera

Choroba Alzheimera (Alzheimer’s disease, AD) jest najczęstszą przyczyną demencji neurodegeneracyjnej.

W modelach ryzyka związanego z populacją szacuje się, że modyfikując czynniki ryzyka, można zapobiec nawet jednej trzeciej przypadków choroby Alzheimera. W dziedzinie zapobiegania chorobie Alzheimera skupiono się głównie na przeciwdziałaniu tym czynnikom za pomocą uniwersalnych strategii zmniejszania ryzyka dla całej populacji. Jednak ukierunkowanie tych strategii na kliniczną medycynę precyzyjną, w tym wykorzystanie genetycznych czynników ryzyka, pozwala na uzyskanie potencjalnie większego wpływu na zmniejszenie ryzyka zachorowania na AD (12).

Z drugiej strony, wiadomo, że neurozapalenie rozpoczyna się na wiele dziesięcioleci przed klinicznym początkiem AD i stanowi jedną z najwcześniejszych zmian w całym procesie chorobowym AD. Zakrojone na szeroką skalę badania asocjacji genomowej (GWAS) wskazują na kilka wariantów genetycznych – w tym TREML2, CD33, CR1, MS4A, CLU i EPHA1 – potencjalnie związanych z neurozapaleniem. Większość z tych genów bierze udział w prozapalnej sygnalizacji wewnątrzkomórkowej, obrocie cytokin, interleukin i komórek, aktywności synaptycznej, metabolizmie lipidów i handlu cząsteczkami (13).

• PD-L1 w nowotworach

Rak to termin określający choroby, w których nieprawidłowe komórki namnażają się w sposób niekontrolowany i atakują pobliskie tkanki. Nie jest to pojedyncza choroba, lecz grupa ponad 200 chorób, które mają wiele cech wspólnych i prowadzą do niekontrolowanego wzrostu komórek. Jest to zatem choroba wysoce heterogenna, co sprawia, że konieczne jest dobranie odpowiedniego schematu leczenia dla każdego pacjenta. Przy wyborze takiego leczenia ocenia się ogólne ryzyko dla pacjenta w przypadku braku leczenia, korzyści dla pacjenta wynikające z leczenia oraz potencjalne niepożądane skutki leczenia dla pacjenta (14).

Szczególnym przykładem biomarkera wykorzystywanego do tego celu jest białko PD-L1, którego biologiczną funkcją jest zapobieganie atakom komórek układu odpornościowego na zdrowe komórki. Kiedy komórka wykazuje ekspresję PD-L1, sygnalizuje układowi odpornościowemu, że jest zdrową komórką i nie powinna być atakowana, ale czasami komórki nowotworowe mogą również wykazywać ekspresję PD-L1, co powoduje, że układ odpornościowy nie rozpoznaje ich jako komórek nowotworowych i zwalcza guz.

Istnieje wiele opcji terapeutycznych opartych na lekach “anty-PD-L1”, które neutralizują ekspresję PD-L1 i sprawiają, że guz staje się wrażliwy na działanie własnych komórek odpornościowych. Ekspresja PD-L1 przez guz określa zatem odpowiedź na leczenie (15).

• Warfaryna (farmakogenetyka)

Warfaryna jest doustnym antykoagulantem stosowanym na całym świecie w leczeniu i zapobieganiu zaburzeń zakrzepowych. Chociaż jest bardzo skuteczna, ma bardzo wąski indeks terapeutyczny, co utrudnia jej prawidłowe dawkowanie.

Warianty genetyczne enzymów kompleksu cytochromu P450-2C9 i reduktazy anionorodnika witaminy K, kodowanych odpowiednio przez geny CYP2C9 i VKORC1, oraz czynniki niegenetyczne wpływają na zmienność dawkowania warfaryny.  Pacjenci z określonymi wariantami w jednym z tych dwóch genów mogą wymagać mniejszej dawki warfaryny w porównaniu z pacjentami bez tych wariantów.

Ponadto kombinacja wariantów genetycznych w obu genach (CYP2C9 i VKORC1), wraz z czynnikami klinicznymi, może narażać niektórych pacjentów na ryzyko wystąpienia działań niepożądanych, takich jak krwawienie. Z tego względu istotne jest poznanie genotypu pacjentów w zakresie tych wariantów, aby uniknąć tego i innych potencjalnych działań niepożądanych (16, 17).

Badania zdrowotne i farmakogenetyka w 24Genetics: pierwszy krok do medycyny spersonalizowanej

W 24Genetics oferujemy profilaktyczne testy zdrowotne i farmakogenetyczne, które oferują wiele naukowo potwierdzonych informacji, mówiących o tym, na które aspekty zdrowia i samopoczucia należy zwrócić większą uwagę. Jest to przegląd stanu zdrowia użytkownika, co czyni go doskonałym narzędziem profilaktyki i pierwszym krokiem w kierunku medycyny spersonalizowanej.

Ponadto w ramach Pakietu Zdrowie Plus, oprócz wspomnianych wcześniej testów zdrowotnych i farmakogenetycznych, dostępne są także testy Nutrigenetyka i Testy rodowodowe.