個人基因體定序結合電子化病歷的未來

隨著個人化醫療(Personalized Medicine)和精準醫療(Precision Medicine)越來越夯，基因定序有必要成為例行的醫療項目之一嗎？

此篇新聞中的這位護士 Dana Atkinson 做例行的抽血檢驗時，她的血液被送到紐約的生技公司 Regeneron Pharmaceuticals 做基因定序，結果不久後接到電話通知說她的基因帶有罕見疾病 Long QT syndrome 的突變，會出現心律不整的情形，嚴重時會出現暈眩、癲癇，甚至是死亡的情況。之後她到賓州的醫學中心複診，醫療顧問說她雖帶有致病的突變，但不一定會出現症狀，醫生也可以幫她降低病發的機率。

然而，Atkinson 並不是唯一因此接到通知人。過去兩年，在賓州有超過四百人接到類似的通知。這是全世界最大的臨床基因定序試驗，也是第一個想把基因定序成為固定醫療程序之一的計劃，叫做 MyCode Community Health Initiative，是由 Geisinger Health System (GHS) 策劃的。GHS 在 2014 年一月開始和 Regeneron Genetics Center 合作，預計在五年內募集到十萬位參與者，沒想到今年六月就有十五萬人同意加入，目前已有 166,000 位加入此計畫，於是目標重設到 25 萬人。今年十月初時他們完成了 92400 位的基因定序，其中有 417 位發現帶有基因突變。參與者可以決定如果定序結果發現帶有疾病基因，要不要被告知，有超過 85% 的人(超過九萬人)同意，這些人也同時是 Genome FIRST Return of Results 計畫的參與者。Regeneron 會付所有定序的費用，最為交換，他們可以用這些結果來做疾病分析，而經由這個計畫，也可以估測全基因體定序用在疾病預防上是否能夠省下未來的醫療費用。

這個計畫的緣由是什麼，又為什麼會辦在賓州呢？十八世紀早期的時候，賓州的東北部開始了採鐵和煤炭等礦業，到十九世紀中期，這兩個礦業變成了這個地區的經濟命脈。1915 年的時候正值傷寒(typhoid)爆發，採鐵產業中的鉅豪 George Geisinger 的妻子 Abigail 在他去世後，用他留下來的財產開了一間醫院 Geisinger Hospital，在接下來的幾十年，Geisinger 成為這個地區主要的醫療提供者，旗下包括了十三家醫院和兩個醫學研究中心。2001 年的時候，Geisinger 吸引了幾位學者和醫生來到賓州，因為 Geisinger 早在 1990 年就開始電子化醫療記錄(electronic health record, EHR)，加上它龐大的醫療系統和這個地區穩定的人口(集合了祖孫三代的醫療記錄，共約三百萬位病患)，很適合用來做基因分析和疾病追蹤。2007 年的時候，MyCode 計畫開始第一批病患的基因定序，那時病患只同意 Geisinger 分析他們的 DNA，Geisinger 也不會告知病患的定序結果。2013 年的時候，GenomeFIRST 計畫啟動，病患可以決定是否讓 Geisinger 告知定序結果，並由醫生解釋。2014 年的時候，Geisinger 開始和 Regeneron 合作，Regeneron 免費幫忙做定序，同時也把結果和病患的病史做連結，用以深入分析基因和疾病的關係。分析結果一出來，便會立即送到醫生手中，並附在病患的病歷裡。在醫生收到結果後一個禮拜，病患也會收到通知，請他們打給醫院，由醫院的人員解釋。醫院也會建議病患做家族史的診斷，然後請他們和醫生做進一步的討論。

2016 年的時候，Geisinger 和 Regeneron 合作的 DiscovEHR 計畫結果發表在 Science，五萬多位參與者為 GHS 系統裡的病患，也就是 MyCode Community Health Initiative 計畫裡的參與者，他們平均有十四年的 EHR 病歷記錄，因此定序結果可以直接和其病史做比對。分析結果顯示平均每個人有 21 個罕見的 LoF (loss-of-function)基因變異，這些 LoFs 的變異中有 43% 是 frameshift indel 造成的。參與者中有 3.5% 的基因變異達到問診的標準，而當查閱這些人的 EHR 時，發現有 65% 的確有看診記錄，顯示了定序結果和疾病表徵是相呼應的，例如被發現有 CSF2RB (colony-stimulating factor receptor 2β)基因變異的患者有長期咳嗽和非結核性分枝桿菌感染(pulmonary mycobacterial infection)的症狀，或是帶有 APOB (apolipoprotein B)基因變異的病患，其低密度膽固醇 LDL-C (low-density lipoprotein cholesterol)和甘油三酯(triglyceride)比較低，表示有肝細胞受損(hepatocyte injury)的狀況。

這個計畫到目前的結果和之前的 Human Knockout Project 差不多，定序出來的基因變異都可以對應到參加者顯示出來的病徵。這兩個計畫的目的除了用來幫助藥物研發和醫療研究外，也希望能更深入做到個人化醫療或精準醫療。另外，這些結合也可用在預防性治療，當你知道帶有某種可能治病的基因變異後，簡單點的可以藉由改變生活或飲食習慣達到預防的效果，也可以必免未來龐大的醫療費用，就像家族有糖尿病史的會在飲食上注意一樣。不過，目前的全基因體定序成本仍是不低，不是每個人都負擔得起，但如果列入基本醫療項目內的話，真的能為國家省到錢嗎？還有，這種預防性治療能有多少效果？（我是就算有 BRCA1 也不會先去做手術拿掉的那種，但如果是改變飲食可能可以避免疾病的話，我會改變生活和飲食習慣。）除此之外，還有隱私和醫療保險等等的問題需要考慮和討論。我個人認為如果可以降到兩百加幣以內的話，我願意自付，但要變成健保項目之一的話，我覺得沒那個必要。



延伸閱讀：

除了人類基因體計畫，還有另一種：Human Knockout Project

商業化的基因服務


Articles:

Geisinger Caring / MyCode Community Health Initiative hits another milestone; 150,000 signed up to largest health system sequencing project (June 2017)

Science / Is health care ready for routine DNA screening? A massive new trial will find out (2017)


Papers:

The Geisinger MyCode community health initiative: an electronic health record–linked biobank for precision medicine research. Genetics in Medicine (2016)

FE Dewey et al, Distribution and clinical impact of functional variants in 50,726 whole-exome sequences from the DiscovEHR study. Science (2016)