2008年,我19岁的女儿丹妮尔(Danielle)接受了与女演员安吉丽娜·朱莉(Angelina Jolie)最近接受的乳腺癌和卵巢癌DNA检测。
38岁的朱莉确诊后,选择了预防性双侧乳腺切除术,以大幅降低患乳腺癌的风险。乳腺癌是一种非常致命的疾病。她做出这一决定的依据是BRCA1基因的突变模式,以及她61岁的姑姑罹患乳腺癌的家族史,以及56岁的母亲罹患卵巢癌的家族史。
这位女演员被告知,她有87%的几率患上乳腺癌,50%的几率患上卵巢癌,这是因为她的家族病史和遗传因素特别强。然而,这一风险评估为朱莉提供了一定程度的基因确定性,但遗憾的是,对于大多数想知道自己是否容易患乳腺癌等常见疾病的健康人来说,这是非常罕见的。在美国,只有几千名乳腺癌患者具有朱莉特有的基因突变。全国每年确诊的超过23万例病例中,其余的病例是由不同的基因或其他无法准确预测的因素引起的。
作为我十多年前作为一名记者撰写遗传学文章时发起的一个项目的一部分,丹妮尔在BRCA1中检测了这种不寻常的基因特征。当时,耗资30亿美元的人类基因组计划(Human Genome Project)即将完成,有关基因组学将给医学带来革命、让研究人员能够针对特定疾病定制药物的大肆宣传登上了新闻头条。制药和生物技术公司梦想着从个性化医疗中获得巨额利润,伦理学家担心人们会如何应对他们潜在的疾病风险,并面临像朱莉那样的艰难选择。
为了更好地理解DNA的复杂性,也为了让非遗传学家了解这门可能令人瞠目的科学更人性化,我先破译了自己的DNA片段,以便在《纽约时报》上发表一篇文章《连线》杂志2002年,后来又写了其他故事和一本书。我个人的DNA之旅在2011年达到了顶峰,当时我完成了全部基因组测序——60亿个a、t、c和g。这个想法是想看看这些信息能告诉一个健康的人他或她的未来。我的女儿似乎和我有着同样的好奇心基因,但她的好奇心还没有被证实。她坚持要和我和我的父母一起接受检测,这也成为了一场家庭探索的一部分,目的是调查一个家庭三代人的基因。
作为一个父亲,我一点也不喜欢这个主意。考验我自己和我父母是一回事。他们都快70岁了,很健康,就像我40多岁一样。这表明我们的DNA中没有任何可怕的东西。但我女儿就不一样了。我们家族有乳腺癌和卵巢癌的病史。我的祖母在50多岁时战胜了乳腺癌,86岁时死于卵巢癌。我还从之前的测试中知道,我和我父亲一样,是与乳腺癌和卵巢癌相关的非BRCA1基因标记的携带者,尽管作为男性,我们没有患卵巢癌的风险,而且患乳腺癌的风险非常低。
如果我们发现丹妮尔的基因组出了问题,尤其是我们无能为力的问题呢?当你发现自己很有可能患上一种无法治愈的疾病时,比如阿尔茨海默病,而你已经活了很长时间,这已经够糟糕的了。在你年轻的时候接收到给你的未来蒙上阴影的信息是另一回事。
2011年,我完成了全部基因组测序——60亿个a、t、c和g。
另一个担心是我们会发现一些需要我们做出艰难决定的东西。朱莉面临着一个痛苦的选择,要么在未来87%的可能性患乳腺癌的情况下生活,要么现在就切除健康的乳房。我们都很担心,如果发现丹妮尔患癌症或其他严重疾病的风险很高,我们将不得不付出惨痛的代价。
我屏住呼吸,通过冰岛一家名为deCODE genetics的DNA测试公司,对丹妮尔的几十万个基因标记进行了扫描。这家公司现已停止提供这项服务。此外,我从犹他州的麦利亚德遗传公司(Myriad Genetics)订购了BRCA1基因测试的早期版本,后来朱莉也接受了该测试。
谢天谢地,麦利亚德公司的检测结果是阴性的,尽管这只排除了她可能患上这些可怕疾病的一种罕见的可能性。后来,丹妮尔对其他与乳腺癌和卵巢癌有关的DNA标记进行了检测,这些标记与一些基因突变有关,可能会增加一个人患病的风险和生存的机会。
人们对BRCA1基因的关注如此之多,以至于很少有人意识到还有其他基因可能导致一个人患乳腺癌的倾向。例如,命名为NEK10和TOX3的基因标记,分别与12%和11%的额外风险有关。丹妮尔患卵巢癌的风险增加的幅度同样小,只有13%,这要归功于位于第9号染色体基因之外的一个标记(你的DNA大部分是由长串核苷酸组成的,而这些核苷酸不是基因的一部分)。
如果我们发现丹妮尔的基因组出了问题,尤其是我们无能为力的问题呢?
根据2009年的研究,发现9号染色体之间的关联标记和卵巢癌的风险,平均14 1000名女性将卵巢癌的欧洲血统,而16岁的1000个白人女性(14%)与我女儿的疾病基因签名会。
得知女儿的分数表明她患乳腺癌或卵巢癌的风险明显低于朱莉的分数时,我松了一口气。丹妮尔与患有这些疾病的亲戚隔了四代,这进一步降低了她的风险因素。然而,这并不意味着她是安全的。她仍然可以从尚未识别的基因或其他因素中获得这些基因,比如暴露在环境中的致癌物中——或者没有。这种不确定性也适用于其他疾病,如痛风(19%)和腹主动脉瘤(9%)。我和我父亲都有这两种情况的风险。
2003年,人类基因组计划(Human Genome Project)完成,十年后,我的家族出现了这种基因上的模糊性。对大多数健康的人来说,基因组学还没有被证明是一个水晶球,可以确定一个人患心脏病、糖尿病和抑郁症等重大疾病的风险。DNA测试也没有创造出研究人员在过去十年中希望出现的大量个性化治疗方法。人类基因组计划(Human Genome Project)的负责人、遗传学家查尔斯·坎托(Charles Cantor)说,“我们相信遗传学能告诉我们很多有关常见疾病的信息。”他现在是圣地亚哥基因检测公司Sequenom的首席科学官,我在2001年第一次接受了这家公司的基因检测。“但令我们失望的是,在大多数情况下,这些基因的影响非常小。”
我对此有第一手经验,多年来我一直在测试数百种疾病和特征的近30,000个基因标记。(我的完整基因档案可以查看在这里.)例如,早在2001年,我在ACE基因中检测到的一种标记呈阳性,这种标记与高血压风险增加有关。当时,我的血压正常。十几年后,它达到了临界值,如果继续上升,可能需要药物治疗。但这真的是ACE标记所预测的吗?还是我命中注定,就像许多步入50多岁的男人一样,随着年龄的增长,我的血压也会上升——这意味着年龄是患上这种疾病的一个更有力的风险因素,而不是我的ACE基因突变?
遗传学在确定和理解明显是由人的DNA故障引起的罕见疾病方面更为有用。这包括在安吉丽娜·朱莉的BRCA1基因上发现的罕见突变。其他具有明显遗传原因和影响的疾病包括Tay Sachs和Down 's Syndrome。然而,对于影响数百万人的更多常见疾病,预测能力就没那么有决定性了,风险只会小幅上升,比如我女儿的风险上升了13%或19%。这是因为科学家们更清楚地认识到,在决定谁会患癌症、糖尿病和高血压方面,年龄或环境因素(毒素、阳光、吃太多巨无霸)往往比基因更有影响力。研究人员也一直在研究在致病或预防疾病的途径和系统中共同工作的多个基因的影响,这被称为“复杂系统生物学”。
平均每1000名欧洲血统的女性中有14人会患卵巢癌。
最近,对一个人的整个基因组进行测序的成本大幅降低,而过去的技术只检测我们DNA的一小部分,这大大提高了遗传学家理解基因复杂模式的能力。(想想看,在大海捞针中找一根针,而不是整个大海捞针)。就在几年前,一个完整的基因组要花费数百万美元。现在一辆车的价格不到5000美元,可能很快就会低于1000美元。这有望为个体提供更准确、更有用的基因图谱。已经完整的基因组正在帮助医生诊断那些疾病未知、因此难以治疗的病人。哈佛大学遗传学家和内科医生罗伯特·格林说:“一个孩子表现出一种神秘的症状,遗传学开始能够告诉我们它是什么。”
医生们还成功地利用全基因组对癌症患者的肿瘤DNA进行测序,以发现是什么基因变化导致健康细胞生长失控。这包括表观遗传变化,即在暴露于化学毒素等环境输入后,人某些细胞中的DNA签名会被重写。南加州大学的肿瘤学家大卫·阿古斯说:“这可以帮助我们了解应该使用什么(癌症)药物。”
目前,我的家人在遗传学的早期承诺和更多人能像朱莉那样得到重要结果的未来之间徘徊。我完全期待这一切的发生,并预计有一天基因组学和其他测试将提供有用的信息,从血液中循环的蛋白质到我们肠道中的微生物。这其中有一些是好消息,尽管为确定性付出的代价可能也会给我们带来严酷的选择——比如朱莉,或者更糟的是,根本没有选择。
我的女儿,现在24岁了,答应我她会定期检查她的乳房是否有肿块。
大卫·尤因邓肯是一位获奖的科学记者和《科学》的作者吗实验人:一个人的身体揭示了他的健康、你的未来和我们有毒的世界.