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Shriners医院启动大型测序项目

基因组学杰出人物Marc Lalande博士和Kamran Shazand博士利用Trusight软件套装建立了基因组学研究所,这个美国的标志性医疗系统将推动从墨西哥城到蒙特利尔等更多地区的研究和个性化医疗。

Shriners医院启动大型测序项目
2021年2月23日

 

研究副总裁Marc Lalande博士2017年踏入Shriners儿童医院®时,他宣布将成立一个基因组学研究所,提供大量基因测序系统。同时还宣布需要一流的科学家来领导这个研究所。这个人就是Kamran Shazand博士。

“Marc是所有事的缔造者,”Shazand博士说道。“他是大脑,我是手臂。”或者,如Marc所说,“我是啦啦队队长,而Kam完成所有工作!”Shazand是Shriners医院基因组学研究所主任,负责数十亿个基因的日常数据分析。“大脑”和“手臂”都是基因组学杰出人物,他们共同启动的项目可能影响Shriners医院每年接诊的100,000多名儿童的生活。

儿童的世纪
Shriners International是1872年成立的共济互助会。1922年,在美国发生一系列小儿麻痹症流行后,该互助会在路易斯安纳州什里夫波特建立了第一家Shriners儿童医院(SHC)。该医院有30个女童床位和30个男童床位,其任务是为骨科患儿提供治疗并使其康复,且不会有任何患者因为无法支付费用而被拒之门外。十年内,Shriners在美国又建设了几家医院。如今,SHC已经遍布整个美洲,包括加拿大和墨西哥。自开设第一家医院以来,这个独特的医疗保健系统已经服务了140多万儿童。

2017年10月,Marc Lalande博士来到了位于佛罗里达州坦帕市的SHC总部,2年后,SHC开设了基因组学研究所。Lalande及其团队相信,全基因组测序(WGS)除了能诊断罕见病外,还能告诉我们SHC治疗的许多疾病的关键信息,例如神经肌肉骨骼疾病。WGS能够告知医生如何优化个体治疗,并最终提高儿童及其家庭的生活质量。

现在是SHC的吉庆时刻,因为该非营利机构正在准备于2022年庆祝其百年华诞。通过基因组学的应用,该医疗系统正在为全新的医疗水平创建工具,并将在未来的100年内推出。

我们会看到全基因组测序带领我们提高儿童的生活质量。

Shriners儿童医院研究副总裁Marc Lalande博士

 

所有的道路都通向基因组
该基因组学研究所的目标是每年对5,000个样本进行测序和分析。他们正在寻找并收集家系信息,也就是对患者及其父母进行测序。该项目的独特之处在于他们对所有SHC患者开放WGS,无论诊断和疾病情况如何。这个重要的大型项目被称为Shriners’ Precision Medicine and Genomics(SPMG),旨在整合其他更具体的研究项目。

但这不仅仅涉及样本量,还涉及全球范围。除了在北美的设施外,SHC医疗系统还派出他们的医生,在全球开设了数十家临床诊所(从关岛、美属萨摩亚和塞浦路斯到墨西哥城、巴拿马和瓜地马拉)。“多样性对于遗传学研究来说极为重要,尤其是对于罕见病,要明确其关联,并确保它不是群体特异性变异,而是疾病相关的变异,”Lalande博士说道。由于目前的大流行限制了出行,医院正在强化其远程医疗能力,这实际上使得更容易接触到父母双方,他们可以各自邮寄一份唾液样本。

每个经过测序的人类基因组都有超过30亿个核苷酸,其中大约500万个变异是每个个体所特有的。这些变异中一两个变异的轻微改变可能意味着健康和患有严重遗传病之间的差异。找到这些关键的少数变异目前是遗传测试中最困难的技术障碍。Shazand博士及其团队利用Illumina TruSight软件套装DNA PCR-Free Tagmentation Prep上的NovaSeq™ 6000在数小时内即可对全基因组进行分析和解读,无需花费数周时间。

Lalande博士非常高兴SHC能采用定量治疗方法,同时提供出色的专业护理。“这些孩子在Shriners医院度过了很长时间,他们努力克服各种身体挑战,包括复杂的脊髓和骨科疾病。他们认识整个医护团队,这就像是个家庭。但我们引入了定量工具,对DNA的每个核苷酸进行测序。这真的很了不起。”

活跃的二人组
Lalande和Shazand都在20世纪80年代开始从事遗传学工作,远在人类基因组计划进入公众视野之前。Lalande博士是加拿大本地人,在多伦多大学获得医学生物物理学博士学位,他和其他研究生在那里建立了自己的荧光激活细胞分选仪,并利用该仪器研究免疫细胞。得益于利用该分选仪所做的工作,他加入了波士顿儿童医院遗传学实验室,在那里,他们开始对单个人类染色体进行分选,构建文库,并获得一些疾病的首批探针。

在波士顿儿童医院工作近15年后,他转任康涅提格大学遗传学及基因组科学系的首任系主任,并担任康涅提格大学干细胞及系统基因组学研究所主任。Lalande博士及其团队是公认的首个生成人类诱导多能干细胞(iPSCs)用于治疗Angelman和Prader-Willi综合征的人,并发现了一种表遗传机制,可以激活缺失的基因。在康涅提格大学卫生中心和康涅提格大学医学院工作19年后,Lalande博士被Shriners医院及其帮助儿童的使命所吸引。

基因组学研究所主任Kamran Shazand博士

在来到SHC的一年内,Lalande博士获得联合董事会和委员会的批准,启动了基因组学项目。他随后了解到Kamaran Shazand博士想要来到坦帕,为基因组研究所的启动带来他的资深经验和大量专业知识。

Shazand博士是伊朗本地人,最初在巴黎的医学院就读,但2年后转行攻读分子生物学专业并最终获得博士学位。在获得了两次博士后培训奖学金后,他移居加拿大,大部分时间就职于生物技术公司(主要是生物医学公司),且专攻疾病研究。

“我是医学博士的儿子。我们总是有分析疾病,思考为什么人们会患病的习惯。”2006年,他加入安大略癌症研究所,帮助建立了加拿大最大的基因组中心。

Shazand目前还担任坦帕南弗罗里达大学得兼职教授,他领导一个团队进行日常数据分析,并建立了有利于SPMG的关键合作关系。

“这就是未来。”
首批重点领域之一将是脊柱侧凸,因为SHC每年会接诊至少14,000名脊柱侧凸患者,这是该医疗系统治疗最多的疾病。除了鉴定脊柱侧凸的常见标志物外,他们希望将该疾病分为三个亚类能够发现更多的标志物。Shazand博士试图解释这种疾病的病因,并为预后提供信息:基因组学数据可以告知外科医生是立即手术并永久矫正儿童的脊柱,还是在患者成长期间进行小的矫正。就Shazand博士而言,他非常感谢当他致电SHC医生或外科医生时,他们能立即说明基因组学如何帮助他们治疗患者。“这更增加了我的热情。这就是我们的目标所在。我几乎夜不能寐。”

对我们而言,这就是未来。对于Illumina而言,这就是现在。

另一个重点领域是脑瘫。由于SHC每年会接诊近10,000名脑瘫患者,该非营利机构可能会成为脑瘫遗传学的世界领导者。SHC的临床医生已经对脑瘫表型非常熟悉,他们知道如何对其进行分类以及安排哪些检测。

尽管脑瘫是一种涉及脑损伤的疾病,但Lalande博士希望知道某些个体是否更易于患这种异质性复杂疾病。由于基因的原因,暴露于相同损伤的个体可能会有不同的结果。

现在,SHC首次资助了一项脑瘫基因组学项目,该项目由北加利福尼亚医院的外科医生和研究人员与康涅提格州法明顿的杰克逊基因组学医学实验室的科学家合作共同完成。这些合作伙伴与Shazand博士合作,将该疾病分为亚型,并寻找与每种特定表型相关联的基因。然后,他们将试图解析其分子机制,并进一步开发相关疗法。

“对于这样的疾病,全基因组相对于全外显子组的优势很明显,”Lalande博士说道。“对我们而言,这就是未来。对于Illumina而言,这就是现在。但我们是这样看待的:‘好吧,我们如何将基因组学数据和我们在巨大的数据基础设施中生成的其他所有数据相结合,从而帮助我们提高生活质量?’”

全力向前
“研究需要热情,”Lalande博士说道。

“热情会传染,”Shazand博士补充道。“基因组学不仅仅是愿景,它能帮助我们的孩子们。我将尝试将数据与全世界共享,它属于所有人。”

即使基因组学在全世界有了巨大进展,在教育家庭方面还需要做大量工作。放下监管者的角色,Lalande博士这样解释道:“医疗的未来是精准医疗,而精准医疗离不开基因。因此,从父母那里遗传的基因在许多方面你的健康产生影响,如果我们学会理解这一点,就能进行个性化医疗。想要优化治疗,使其针对于个体,这是包括Shriners医院在内每个人的长期目标。”

“我们不想许下空头承诺,”Shazand博士说,“就个人而言,我想与这些家庭分享的是,我觉得所有孩子都是我自己的,我在朝着这个方向努力工作,就像他们是我自己的孩子一样认真。”

 

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如需了解基因组学对于罕见病诊断的意义,请点击此处

如需了解全基因组测序于对罕见病的益处,请点击此处。 

如需深入了解Illumina的从样本到报告的全基因组测序工作流程,请点击此处

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