Разработана автоматическая система Genome-to-treatment по выявлению 500 генетических заболеваний и подбору терапии

Команда исследователей во главе с учёными Педиатрического института генетики имени Рэди создала систему Genome-to-treatment (GTRx) («От генома к лечению»), способную выявить около 500 прогрессирующих генетических заболеваний, которые имеют эффективное клиническое лечение. Диагностика выполняется методом полногеномного секвенирования с применением пользовательской системы управления всего за 13,5 часов. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

В исследовании принимали участие представители сообщества редких заболеваний AstraZeneca, Института постдипломного образования Кека (Keck Graduate Institute), Педиатрической больницы Рэди в Сан-Диего (Rady Children's Hospital, San Diego), отделений педиатрии и неврологии Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego), а также компаний Alexion, Fabric Genomics, Genomenon, Illumina и SL Data Strategies.

«GTRx – необходимый для неонатологов и реаниматологов инструмент, помогающий принять неотложные решения в лечении тяжелобольных детей в отделениях интенсивной терапии, где время имеет огромное значение. Это исследование подтверждает клиническую пользу методов полногеномного секвенирования и необходимость прецизионных подходов к лечению пациентов с орфанными заболеваниями», – говорит ведущий автор работы Стивен Кингсмор (Stephen Kingsmore), MD, DSc, президент и исполнительный директор Педиатрического института генетики имени Рэди.

До настоящего времени диагностика редких заболеваний у детей проводилась при участии большого количества разных специалистов и могла занимать до 5 лет. Важным преимуществом разработанной системы, предназначенной для автоматической диагностики генетических заболеваний, является сокращение времени полногеномного секвенирования до 13,5 часов. Это стало возможными благодаря внедрению инноваций, которые повысили масштабируемость и воспроизводимость анализа, включая автоматическую интерпретацию полученных данных. Система GTRx помогает врачам составлять индивидуальные схемы лечения, включающие: хирургические вмешательства, медикаментозные препараты, физиотерапию и подбор рациона питания. Более того, сегодня технический прогресс позволяет широко использовать быстрое полногеномное секвенирование и осуществлять диагностику заболеваний и подбор лечения до появления симптомов. Ранее секвенирование генома применялось в основном у детей, которые уже находятся в критическом состоянии.

Genome-to-treatment является частью масштабного проекта по прецизионной медицине BeginNGS, в рамках которого уже была разработана система скрининга новорождённых с применением быстрого полногеномного секвенирования на 400 генетических заболеваний, поддающихся терапии. Эта скрининговая система была создана в сотрудничестве с компаниями Alexion, Fabric Genomics, Genomenon, Illumina и TileDB.

Компания Alexion приняла участие и в разработке системы Genome-to-treatment. Она помогла интегрировать множество онлайн информационных и научных ресурсов о генетических заболеваниях и методах лечения и разработала автоматизированные алгоритмы их анализа с применением искусственного интеллекта.

Другим важным партнёром проекта стала компания Illumina, предоставившая технологию секвенирования с автоматическим анализом данных и доступ к библиотеке генома.

В рамках исследования экспертная клиническая группа анализировала эффективность применения 9 911 тактик лечения более 500 тяжелых генетических заболеваний, включающих: хирургические вмешательства, медикаментозные препараты, физиотерапию и подбор рациона питания. Учёные заключили, что 1 527 методов имеют доказанную клиническую эффективность при лечении 421 заболевания. Выбранные тактики терапии с показаниями и противопоказаниями были объединены с данными 13 генетических информационных ресурсов (GARD, Orphanet, OMIM и другими).

«Система GTRx разработана для того, чтобы дети получали незамедлительное оптимальное лечение. Теперь врачи любых специальностей, работающие в местных больницах, которые не так хорошо знакомы с генетическими заболеваниями, как специалисты генетики региональных центров, смогут быстро поставить верный диагноз. Одна из наших целей – повышение квалификации врачей, для этого мы предоставляем полную информацию о конкретных заболеваниях в режиме реального времени. На сегодняшний день Genome-to-treatment доступна в исследовательских целях. После клинических испытаний мы планируем расширить доступ для практикующих специалистов и внести в систему дополнительные генетические заболевания. Более того, мы будем проводить регулярные открытые экспертные обзоры эффективности предложенного лечения», – сказал доктор Кингсмор.