การตั้งและพัฒนาระบบการตรวจลำดับสารพันธุกรรมให้แก่ผู้ป่วยโรคพันธุกรรม โรคหายากและพิการ

Abstract

โรคหายากพบในประชากรมากกว่า 350 ล้านคนทั่วโลก และมากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ของโรคเกิดจากสาเหตุทางพันธุกรรม โรคหายากจำนวนมากเป็นโรคที่มีความรุนแรงและทำให้เกิดความพิการแต่แรกเกิด การวินิจฉัยโรคหายากมีความซับซ้อนสูงมาก ทำให้ครอบครัวที่เป็นโรคหายากใช้เวลาถึง 8 ปี จึงจะได้รับการวินิจฉัยโรคที่ถูกต้อง ซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรอย่างสูง ทั้งทรัพยากรด้านบุคลากรการแพทย์ การทดสอบทางห้องปฏิบัติการที่ไม่สามารถให้ผลสรุปได้ การเข้าโรงพยาบาลซ้ำซ้อน การรักษาตามอาการอย่างพร่ำเพรื่อ ที่สำคัญของการวินิจฉัยที่ล่าช้าคือ ทำให้ผู้ป่วยพลาดโอกาสในการรักษาที่มีประสิทธิภาพและจำเพาะกับโรค ส่งผลกระทบต่อทั้งทางร่างกาย จิตใจและสถานะทางเศรษฐกิจของผู้ป่วย ครอบครัวและประเทศชาติ จากสถิติพบว่า เด็กที่เป็นโรคหายากมากกว่า 52 ล้านคนทั่วโลก เสียชีวิตก่อนอายุ 5 ปี ดังนั้นการให้การวินิจฉัยโรคหายากที่ถูกต้องอย่างทันท่วงทีจึงเป็นสิ่งที่มีคุณค่ามหาศาล ทั้งทางการแพทย์ การสาธารณสุข สังคมและเศรษฐกิจ ด้วยเทคโนโลยีเอ็นจีเอส หรือ Next Generation Sequencing (NGS) ทั้ง whole exome sequencing (WES) และ whole genome sequencing (WGS) ที่ใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ทำให้โจทย์ของการวินิจฉัยโรคหายากได้คำตอบที่ตรงจุด ทำให้การป้องกัน (prevention) การตรวจวินิจฉัยก่อนคลอด (prenatal diagnosis) การพยากรณ์ (prognosis) สอดคล้องกับสาเหตุของโรคบนพื้นฐานของพันธุกรรมเฉพาะรายบุคคล (individual) สามารถเลือกใช้ยารักษาได้เหมาะกับผู้ป่วยแต่ละราย อย่างไรก็ตาม แม้ว่า WES / WGS ซึ่งเป็นเทคโนโลยี short-read (แต่ละ read ยาวไม่เกิน 150 nucleotides) จะทำให้แพทย์สามารถให้การวินิจฉัยโรคหายากเพิ่มขึ้นได้เป็นจำนวนมาก แต่ diagnostic yield ก็จะจำกัดอยู่ที่ประมาณร้อยละ 50 สาเหตุหนึ่งที่มีความเป็นไปได้สูงที่ short-read WGS ไม่สามารถให้การวินิจฉัยได้ คือ Molecular pathology ของผู้ป่วยนั้นไม่สามารถหาพบได้ด้วยเทคโนโลยีนี้ เช่น การกลายพันธุ์เป็น structural mutation เช่น inversion หรือ repeats คณะผู้วิจัยจึงได้ใช้เทคโนโลยี long-read sequencing ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการถอดรหัสพันธุกรรม ทั่วจีโนมแบบสายยาว (แต่ละ read ยาว 20,000 nucleotides) ทำการถอดรหัสจีโนมของผู้ป่วยและบิดา มารดารวม 60 คน โดยได้ทำการสกัดและวิเคราะห์คุณภาพสารพันธุกรรมจากเลือด optimize condition วิเคราะห์และส่งข้อมูลให้สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เพื่อสร้างฐานข้อมูลสำเร็จ ทีมวิจัยพบว่า long-read sequencing สามารถระบุความหลากหลายทางพันธุกรรมได้ทั้งแบบ single nucleotide variation (SNV) และ in/del (insertion/deletion) และสามารถตรวจพบ structural variation (SV) และ copy number variation (CNV) ที่ไม่สามารถพบได้โดย short-read sequencing technology ในระหว่างการดำเนินการโครงการนี้ ซึ่งต้องผ่าน short-read exome/genome sequencing มาก่อนจึงทำ long-read sequencing ต่อนั้น ได้องค์ความรู้ใหม่ที่สามารถตีพิมพ์ได้ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติถึง 22 บทความ ฐานข้อมูลที่ได้จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการวิจัยและการให้บริการทาง Genomics Medicine โดย long-read WGS อาจเป็นมาตรฐานใหม่ของการแพทย์แม่นยำสำหรับโรคหายากในอนาคต อันจะนำมาซึ่งการดูแลรักษาที่จำเพาะ (personalized medicine) เป็นประโยชน์แก่ผู้ป่วย ครอบครัว สังคมและเศรษฐกิจ