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基因组学如何帮助非洲
来源:中国科学报      作者:张章编译      时间:2017-05-17 15:54      关键词:
摘要:自公共卫生灾难发生后,津巴布韦政府才认识到精准医疗的力量。2015年,津巴布韦的抗艾滋病药物由标准的三药鸡尾酒疗法,换成单药丸(依法韦仑)联合疗法。新疗法更便宜,患者每天服药也更方便。

图片来源:Nana Kofi Acquah

自公共卫生灾难发生后,津巴布韦政府才认识到精准医疗的力量。2015年,津巴布韦的抗艾滋病药物由标准的三药鸡尾酒疗法,换成单药丸(依法韦仑)联合疗法。新疗法更便宜,患者每天服药也更方便。

此前,世界卫生组织(WHO)就曾建议将依法韦仑作为各国公共卫生计划的一线治疗方案。于是,成千上万的津巴布韦公民开始服用这种药物,但很快就有大量病人由于强烈副作用而停止服用该药物。

非洲哈马雷生物医学科学与技术研究所遗传学家和创会理事Collen Masimirembwa对此毫不意外。

2007年,Masimirembwa的研究表明,许多津巴布韦人携带一种基因突变,这种突变会减慢身体分解依法韦仑的能力。如果那些携带两个拷贝突变(大约20%的人口)的人服用依法韦仑,那么药物就会在血液中积累,导致幻觉、抑郁和自杀倾向。他曾经试图将此信息传达给津巴布韦政府,但由于当时依法韦仑并不是该国艾滋病项目的主要疗法,所以卫生部门忽视了他的警告。

Masimirembwa继续发表其研究,但相关部门一再忽略他的警告,直到灾难发生。Masimirembwa指出,如果津巴布韦政府听从了他的意见,就可以避免很多混乱情况的发生。“依法韦仑并不是坏药,只是它在非洲的应用需要被改进。”他说。

实际上,尽管世界各地的科学家一直在根据环境、生活方式和个体患者的基因来调整诊断和治疗,同时改善医疗卫生系统,但很少有研究人员在非洲采取了这种精准医学方法。

不过,这种现状正在转变。过去5年来,国际研究资助组织已经投资超过1亿美元推动非洲人口遗传研究项目发展。这些研究可能有助于改进非洲人以及近代欧洲和美洲的非洲后裔的治疗方法。(这部分人更易患病,这往往归因于社会经济问题,但有些科学家认为也可能有遗传根源。)

虽然很少有人质疑非洲基因组学的重要性,但非洲基因组学能否转化成更好的医疗护理则是个大问题。在全球范围内,精准医学并没有真正改善卫生系统,即使在花费大量资金用于卫生系统的国家也是如此。甚至有人认为,与其花钱对非洲人口进行基因组研究,不如将这些钱直接用于改善非洲大陆的基本医疗保健。

许多非洲科学家对此不满。他们感到非常沮丧,因为非洲在从健康到人类起源等各项研究上都落后于其他国家。对于Masimirembwa等人来说,投资在非洲基因组学的这笔钱,将会为遗传数据的收集和使用提供机会。Masimirembwa表示,“除非大本营建在非洲,否则非洲研究者不会有机会参与到基因组学这种前沿研究中。”

大规模精准医学

但这里存在一个很大的问题:精准医学的成本非常高。在非洲这种大部分人都在贫困线上挣扎的地区而言,为患者量身定制治疗方法未免过于奢侈。

精准公共卫生是指基于人口整体和群体,而非个体来做出医疗决策。精准公共卫生基于大多数人口的基因组信息为一般治疗方案提供信息。例如,一个国家可能会调整其基本药物清单,避免会对该地区人民产生副作用的药物。

事实上,某地区人群对某种药物过敏的情况时常发生。2016年,博茨瓦纳就停止使用含有依法韦仑的三合一药物,转而选择了一种更新、更好和更昂贵的药物,即度鲁特韦。在博茨瓦纳,依法韦仑的副作用非常普遍——大约有13.5%的人有双拷贝基因突变。2015年,埃塞俄比亚则禁止使用止痛药可待因,因为该国很大一部分人携带了一种基因突变体,该突变体导致药物迅速转化为吗啡,从而引起呼吸问题,甚至死亡。

《自然》杂志报道称,精准公共卫生对于那些急于对公共卫生产生重大影响的技术资助组织有很大吸引力。例如去年10月,盖茨基金会和加速非洲科学卓越联盟(AESA)在埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴举行了精准公共卫生首脑会议。欧盟委员会也正在起草精准公共卫生计划。由全球资助者和非洲组织支持的AESA也计划资助精准公共卫生。

但为了实现这一愿景,科学家需要对非洲基因组进行大量研究。但迄今为止,大多数基因组研究都集中在有欧洲血统的白人身上。去年发表在《自然》杂志上的荟萃分析显示,只有3%的全球基因组关联研究——将遗传性状与健康、疾病或耐药性模式联系起来的研究——是针对非洲人进行的,而多达81%的研究针对欧洲人进行。

另一个问题是,非洲人的基因组多样性最为复杂。非洲是人类起源的地方,人类居住的时间最长,所以这里的人口基因多样性最大。这里的人口携带了一些其他地方人口没有的突变。

美国国立卫生研究院(NIH)基因组与全球卫生研究中心创始人Charles Rotimi在研究中指出,这两个因素意味着科学家遗失了基因组拼图上的一大片。为白人提供治疗选择的测试可能不适合非洲人和近代非洲人后裔。

Rotimi是2010年由伦敦生物医学慈善机构维康信托和NIH创建的非洲人类遗传与健康计划创始人之一。为了在非洲建立基因组学研究平台,该计划的第一轮方案是向非洲科学家发放7000万美元。这些科学家与美国和欧洲的研究者合作。该计划第二轮方案将准备发放约6400万美元,目前正处于申请阶段。

这项研究针对曾困扰临床医生的难题,例如为什么非洲人患慢性肾脏疾病的风险较高,而且发病年龄较小。加纳大学医学院肾脏科医生Dwomoa Adu是H3Africine肾脏研究网络的主要研究员之一。他说没有已知的环境因素可以解释这一点。但许多非洲人的载脂蛋白L1基因(APOL1)中携带突变,该突变似乎能增加发生肾脏疾病的风险。这些突变可能在非洲比较普遍,因为这些突变可以抗锥虫病或昏睡病。但随着非洲国家人口预期寿命的增加,肾脏疾病的发病率明显上升。Adu指出,由于非洲大陆的透析或肾移植能力很差,大部分患有该疾病的人都会死亡。“这简直就是一场恶梦。”

成本和落实

也有人不赞同应重点关注非洲基因组学。成本是一个主要的问题。

像大多数发展中地区一样,非洲的非传染性疾病,如癌症等发病率非常高。在发达国家,基因组学为癌症治疗提供了有用的指导信息,但许多非洲国家只有少数癌症专家,诊疗能力有限。虽然非洲部分地区的乳腺癌发病率低于发达国家,但更多的非洲人死于该疾病,这不仅是因为无法获得保健,一些标准治疗似乎对非洲妇女效用较低。

然而,相比于肿瘤基因组测试,非洲人民可能更需要的是基本的癌症治疗手段。例如,去年4月,乌干达唯一的放射治疗机器坏掉了,当地的病人只能自费前往邻近的肯尼亚进行治疗。

有些人认为,像H3Africa这样的项目过分强调了非洲人和欧洲人之间的遗传差异,以及它们对治疗方案的影响。开普敦非营利性生物信息学组织蛋白质组学和基因组研究中心主任Reinhard Hiller很高兴学界对非洲基因组学的兴趣日增。但他认为,现在许多基因组方法,特别是用于治疗癌症的方法,都可以应用于非洲人了。Hiller还认为,黑人妇女乳腺肿瘤的活检可以采取与欧洲人相同的分析,以寻找基因起源。即使小规模地这样做,也可能提供更多的信息资料。

此外,精准医学推广时面临的另一个问题是非洲政府政策落实太慢。最典型的例子莫过于津巴布韦政府长期忽视Masimirembwa关于依法韦伦的建议。

事实证明,津巴布韦在2015年推出的三合一艾滋病毒药物对于那些耐受的病人来说,疗效很好。但将这些个人与20%的不耐受者区别开来非常困难。Masimirembwa等人开发了检测是否携带导致对该药物敏感的基因的方法。他指出,该检测方法可以用于确定哪些患者只能接受低剂量的依法韦仑。去年,他从南非政府获得了50万兰特的商业化补助金。现在他需要抓紧时间完成这些工作。

无论如何,好消息是,津巴布韦政府已经意识到Masimirembwa研究的价值。今年2月,Masimirembwa获得了15000美元的国家科学奖。Masimirembwa指出,虽然政府对他们的研究结果接受程度还不高,但目前国家和区域对精准医学的支持力度非常大。如果他的研究能实现从实验室到临床的转化,那么这将是一个很好的先例。“我们将能证实非洲科学家也能做一些有市场的研究。”(张章编译)


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