今、DNAの未来が展開されている｜ASUニュース

ASU のバイオデザイン研究所のエグゼクティブディレクターで分子科学部教授のジョシュア・ラベアー氏は、「21世紀、あるいは20世紀のまさに終わりに、私たちが学んだことは、分子を見ることによって、患者が何を持っているかをさらに正確に知ることができるということです」と述べています。 バイオデザイン・バージニア・G・パイパー個別化診断センター所長、ASU-Banner神経変性疾患研究センター暫定所長、バイオデザイン・バージニア・G・パイパー個別化診断センター教授。 このような場合、「個人化された医療」では、私のような医師は、常に治療を個人化していると感じています。

ラベールが医学部に通っていた20世紀には、顕微鏡で乳房の特定の細胞や組織を見て、「浸潤性乳管がん」と言ったものです。 それは、病理医が乳がんを指す用語でした。 今、医師たちは、顕微鏡で見た1つの病気が、もっと深く見れば7つか8つの異なる分子疾患であることを知っています。 ルミナルA型、ルミナルB型、HER2型、トリプルネガティブ型、などなど。 そして、それらのタイプによって、化学療法での挙動が異なります。 また、他のタイプにはない特殊な治療法にも反応します。 これは乳がんだけの話です。 同じようなことは、他の種類のがんや他の病気にも当てはまります。

「21世紀において、私たちはこれらの分子をより多く見ており、それらがどのように病気に寄与しているか、患者の予後について何を教えてくれるか、そして、どのような治療の機会をもたらすことができるか、はるかに理解しています」とLaBaer氏は述べます。 ヒトゲノムを見ることで、基本的にそこにあるすべての異なる遺伝子を知ることができました。 これは最初のステップであり、大きなものでした。 しかし、このプロジェクトは数人のゲノムを調べただけで、人は千差万別なのです。

2018年に米国政府によって「All of Us研究プログラム」が開始されました。 100万人以上の米国人参加者による全国規模の研究コホートを構築することで、精密医療をすべての疾患に拡大しようとしています。 米国に住む18歳以上の人なら誰でも参加できます。

私たちは皆、さまざまな病気になる可能性を持っています。 しかし、そうなった場合、同じ病気でも人によって結果が異なることがあります。 その多くは、私たちの異なるゲノムの産物である。

「どのようにバリエーションを理解すればよいのでしょうか？ とLaBaerは言いました。 「私たちの間のばらつきは何なのか、そのばらつきを理解することは、病気のリスクや、病気が起きたときの反応を予測するのにどう役立つのでしょうか？ すべての情報をカタログ化することで、その種の要因について多くを学ぶことができるでしょう。 5676>

ゲノム情報が病気のリスクに対してできることには限界があります。 ラベアの好きな比喩は、ゲノムはレシピだが、同じレシピを与えられた人は、少し違った味の料理を作るかもしれない、というものだ。

「ゲノムは出発点ですが、すべてに対する答えではありません」

– ASUのバイオデザイン研究所の教授兼執行役員、ジョシュア・ラベアー氏。 人はゲノムとは少し違って、消耗が起こります。 物が壊れる。 40代後半で糖尿病を発症した菜食主義のアスリートのように、いつも元気そうに見える人でも壊れることがある。

「ゲノムは必ずしもその人に何が起こるかを教えてくれるわけではありません」と、ラベアーは言います。 「その人に起こるかもしれないことの数学的可能性を教えてくれるのです。 ゲノムは、私たちがある種の薬物をある種の方法で代謝することができる可能性を教えてくれるのです。 これはファーマコゲノミクスと呼ばれ、非常に重要なことです。 ゲノムは出発点ですが、すべての答えではありません」

DNA情報については、人々が知っておくべきことがたくさんあると、ラベアーは述べています。 ヒトの全ゲノムが配列決定できるにもかかわらず、それをどう解釈するかについてはほとんど知られていないのです。

「誰かが『ああ、ゲノムを配列すればすべてが解決する』と言ったとしても、それはおそらく真実ではありません」と、彼は言います。 「ほぼ間違いなく真実ではありません。 確かに、その中には役に立つ要素もあります。 5676>

心臓病や特定の種類のがんになるかどうかは、現在わかっていることではほとんど予測できません。 また、テレビで見るのとは逆に、ゲノム配列の決定では、あなたの家系がアルバニア人なのかラトビア人なのかを知ることはできないのです。 消費者は何に気をつければいいのでしょうか？

「これから何がわかるのか、どんな約束をしているのかに注意する必要があります」と、ラベアー氏は言います。 「これらの企業の多くは、当初、人々のためにこのすべての医学的価値を約束し、FDAはその主張から後退を余儀なくされた。 今は、ほとんどの会社が、あなたの遺産について語るというマーケティングを行っている。 しかし、約束されたことの多くは、現時点では少し誇張されているように思います。 あなたが30％で、あれが15％だと言われても、それが何を意味するのかわかりません。 今のところ、それがどの程度理解されているのか分かりません。 DNAは、それに付随する臨床情報が正確である場合にのみ有用です。 5676>

LaBaer は、プライバシーの問題については、細かい字を見る価値があると警告している。 ゲノムの塩基配列を決定する企業の中には、研究目的でその情報を他の企業に販売するところもあります。 理論的には、その情報はあなたのものであると特定されることはありません。 30代の白人女性のものであるとか、その程度のことは言われるでしょう。 彼らのビジネスモデルの多くは、あなたが支払った手数料ではなく、その配列を他の誰かに売ることで得られる手数料に基づいているのです。 そして、このシリーズの他のセクションで説明されているように、法執行機関がこれらの会社に乗り込み、彼らが持っているものを見ることは、法的には何の障害にもなりません。

遺伝子治療で解決策を見出す

2012年に遺伝子編集ツールCRISPRが登場すると、科学者はすぐに遺伝子疾患を治療する可能性を見いだしました。 Samira Kiani氏は、CRISPR技術を合成生物学に応用することに情熱を傾け、そのキャリアを築いてきました。 生物学および健康システム工学部の助教授である彼女は、CRISPR 技術を合成生物学と組み合わせて、より安全で制御可能な遺伝子治療を開発するための研究プログラムを立ち上げました。 解決策はどの程度実行可能か？

Kiani氏によれば、CRISPRがインパクトを与える可能性のある領域は大きく3つあります。 1つ目は、遺伝子治療です。 代謝疾患や免疫疾患などの正式な遺伝子疾患を持つ患者は、何らかの欠陥遺伝子を持っています。

「CRISPRを使って、それらの欠陥遺伝子を破壊したり、欠陥遺伝子を修正したりすることができます」とKiani氏は言います。 「今回は、CRISPRによって、人間のDNAにすでに存在する遺伝子の種類をピンポイントで特定し、それらを修正したり、欠陥遺伝子を破壊したりするだけです」

CRISPRのもう1つの潜在領域は、人々を糖尿病、癌、動脈硬化などの病気のリスクにさらす感受性遺伝子を修正するところにあるのでしょう。 デリバリー装置によって、CRISPRは患者の体内に置かれることになります。 このツールは特定の臓器に行き、遺伝子を変化させるのである。

「CRISPRによって、ある時点で、たとえば今から5年か10年後に、CRISPRを使った遺伝子治療を開発し、それらの遺伝子を修正して、それらの病気に対する感受性をもはや本当に与えないようにすることができます」と、Kiani氏は述べました。 例えば、ある夫婦が、すぐに胎児の病気につながるような遺伝子を持っていた場合、体外受精を行い、胚のレベルでその遺伝子を修正することができます。

CRISPRは、特定の遺伝病や、HPV、HIV、エボラ出血熱などの細胞に感染するウイルスの診断にも使用されています。

SF作家のウィリアム・ギブソンは、「未来はここにある」という有名な言葉を残しています。 ただ、まだ広く行き渡っていないだけだ”。 大都市から田舎町へ、あるいは工業国から発展途上国へ旅行すると、先進的なものの不平等な分配は明らかです。

「このようなテクノロジーでは、アクセスやアクセスの平等に関するあらゆる問題に直面します」とKianiは言います。 「どの医院でも持てるような価格にするにはどうすればよいのでしょうか。 もし、すべての医院で患者が利用できるようにするには、15年、20年といった長い時間が必要でしょう。 インターネットにしろ、iPhoneにしろ、新しい技術が開発されるたびに、富裕層はその技術にアクセスしやすくなります。 この技術が急速に開発されれば、より多くのお金を持つ人々がアクセスできるようになるか、政府や保険会社が乗り込んできて、実際に患者にこのアクセス性を提供する必要があると言えるでしょう」

脊椎筋萎縮症は、脊椎の神経細胞が死んで起こる、筋肉が衰弱する病気である。 FDAは、この病気の治療のための新薬の販売を承認しました。 この薬は、脊髄神経細胞を騙して別の遺伝子を使ってタンパク質を作らせ、患者の生存を可能にするものです。 しかし、ここで問題が発生する。 この薬は初年度に75万ドル、その後は1年に37万5千ドル、つまり生涯費用がかかるのです。

遺伝子治療は、このコストの問題を軽減する可能性を持っています。 遺伝子治療では、患者ごとに特化した薬剤を作る必要があります。 設計し、カスタマイズし、投与し、複数の専門家による監視が必要です。 現状では、そのどれもが安くはない。

しかし、そのトンネルの終わりに光があると、Kianiは言います。「CRISPRの主張は、再利用が容易であるため、コストが低くなる可能性があります」と、彼女は言いました。

1972年の生物兵器禁止条約まで続いた生物兵器研究、および農業バイオテクノロジー（これは今日まで論争の的となっています）の出現のおかげで、ヒト遺伝学の分野が軌道に乗る頃には、バイオテクノロジーに関する倫理的な質問がすでに科学と健康政策の会話の一部になっていました。

DNA科学に関連して、生命科学部のベン・ハールバット准教授は、ヒトゲノムが我々に与えてくれる知識（病気を治療する能力など）に付随する希望と、公共の利益に反する可能性のある用途との組み合わせから、倫理的懸念が生じている、と述べました。

ハールバット氏らは、この分野のガバナンスのための新しい種類の構造、つまり遺伝子編集のための世界的な観測所を作ることに取り組んでおり、それについて同氏は2018年3月にNatureに寄稿しています。

「遺伝学とそれに関連する技術の発展の初期には、科学界にはそうした大きな倫理的質問をする傾向がありました」と彼は述べています。 「しかし長年にわたり、それに対するある種の抵抗があり、はるか先を見据えた議論を封印してきました」

クック=ディーガンは、前者について証言しています。 ヒトゲノム・プロジェクトに携わり始めて数年後、彼は「The Gene Wars: Science, Politics, and the Human Genome」という本を書きました。これは、このプロジェクトの発端と初期段階についての個人的な記録ですが、医療や社会に及ぼす広範囲な影響に関する懸念にも言及しています。 その後、彼はデューク大学のゲノム倫理・法・政策センターを設立しました。

ヒト遺伝学の分野で興味深いのは、世界中の歴史家が優生学の歴史と、不妊手術や異人種間の結婚禁止につながるいわゆる「人種衛生」を再検討し始めたのと同じ時期に、それが始まったことだと彼は指摘しています。 つまり、この分野が発展するにつれて、そうした悪が再浮上してくることへの不安も高まっていたのです。

同時に、ほとんどの人がゲノムの潜在的な健康上の利点を理解していました。

「ですから、当初から倫理的な議論があり、政策について何かしようとする努力、対処しなければならない法的問題について考えることが並行して行われていました」とクックディーガンは述べています。 最近では、Hurlbutが述べたように、事態はさらに複雑になっています。

「ものを作る能力は、それを倫理的に行う能力をはるかに超えている」

– アンドリュー・メーナード、社会イノベーション未来学部教授

2013年に、それを試みた分子診断会社に対応して、最高裁が、分離ヒト遺伝子は特許を取れないと判決を下したのである。 賛成派は、特許がバイオテクノロジーへの投資を促し、遺伝子研究の革新を促進すると主張したが、反対派は、分離した遺伝子を特許化すると、さらなる病気の研究が妨げられ、遺伝子検査を求める患者の選択肢が制限されると主張した。

また、治療法を決定し、健康状態を予測するために、病気の危険因子についてDNAが教えてくれることに頼りすぎていないか、疑問を呈する理由もあります。 しかし、女性にはあまり効果がないことがわかりました。 これは何十年も前から知られていたことです。 5676>

「つまり、私たちは、研究対象者を代表しない集団に基づいて、個別化医療を行っているわけです。 本当に個別化医療を実現したいのであれば、実際にすべての人を代表するデータセットを用意する必要があります。 5676>

Andrew Maynard氏は、School for the Future of Innovation in Societyの教授で、新興技術や責任あるイノベーションについて研究しています。 新著「Films from the Future」では、DNAをどのように扱うか、責任ある革新を行うとはどういうことか、倫理をめぐる多くの問題に取り組んでいます。

今後数年間で、科学者だけではなく、DNAテクノロジーが影響を与える可能性のあるすべての人が、社会的に責任を持つ方法を学ぶ緊急性が高まっていると彼は考えています。 「

Gene modification on our tables

議論の多い農業バイオテクノロジーについては、遺伝子組み換え生物は、1970年代初頭から存在しています。 定義はさまざまですが、自然界では起こりえない方法で改変された生物という点では一致しています。

DNA が改変された最初の生物はバクテリアで、マウスと植物がそれに続きました。 商業的な目的のために初めて遺伝子操作された生物は、1994年にスーパーマーケットの棚に並んだFlavr Savrトマトであった。 FDAは、このトマトを天然のトマトと同じように安全であると宣言した。 すべてのトマト生産者の目標は、できるだけ早く処理できるようにすることと、賞味期限を長くすることである。 メーカーの意図は、熟成を遅らせることだった。 Flavr Savrsは、確かに賞味期限は長くなったが、それでも他の完熟トマトと同じように収穫して扱わなければならない。 同社は、主に農業ビジネスの末端を十分に理解していなかったため、収益に苦しみ、最終的にモンサントに買収されました。

それからさらに10年が経ち、GloFishが市場に登場しました。 熱帯魚は地味すぎると思っている人たちのために、今でも存在しているのです。 2015年、AquAdvantageのアトランティックサーモンがカナダの市場に登場しました。 3年ではなく16～18カ月で市場サイズに成長するよう改良され、当初は米国での販売が阻止されていた。しかし3月上旬、FDAは遺伝子操作されたサーモンとイクラの輸入禁止を解除した。

オヤ・ヤズガンは、統合科学芸術大学の分子生物学者で、食品と人間の健康についての講義を担当しています。 食品がどのように生産され、さまざまな種類の食品を摂取することがどのような結果をもたらすのか、それが彼女の情熱です。

遺伝子組み換え食品には、ひとつの大きな疑問が横たわっています。 それは「安全なのか」ということです。 簡単に言うと、誰も本当のところは知らないのです。 遺伝子組み換え食品が安全であると言うための参考となる研究は行われていますが、それは真剣でも信頼できる科学でもないとヤズガンは言います。

「人々の健康を弄ぶ前に、これらを非常に慎重に見る必要があります」

-統合科学芸術大学の分子生物学者、Oya Yazgan氏は、「彼らが参照している研究は、デザインが悪く、統計分析がしっかりしておらず、科学的に妥当ではない結論を出している」と述べました。 “私たちは、これらの遺伝子組み換え作物によって引き起こされている損害があることを示す、より強力な科学的研究を必要とするいくつかの予備的な証拠を持っています。 マウスやブタに腸のダメージが見られるそうです。 私が見る一般的な大きな問題は、これらの研究がうまく設計されていないことです。 起こりうる影響を考えると、これらの研究は非常に短期的です。 このような研究は切り捨てられます。 これは、私や他の多くの人々の意見では、無責任だと思います」