2022年5月3日

从加利福尼亚传送到日本的机器人如何防止癌症患者接受不必要的乳房切除手术

全球基因组学与健康联盟

由于对癌症基因差异的认识不足，太多女性接受了不必要的乳房切除和其他侵入性手术。一项新的研究为缩小这一差距提供了一条途径。

大约十年前，安吉丽娜·朱莉(Angelina Jolie)因预防性乳房切除术可以帮助携带BRCA基因突变(改变基因功能)的女性而出名。这些女性患乳腺癌的几率可能是正常人的四倍多。BRCA基因突变还会增加患卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌的风险。

很少有新闻报道BRCA1和BRCA2基因大约40%的变化是一个黑盒子。这些基因变异是有害的、无害的，还是介于两者之间?科学家们还不完全清楚——这是有后果的。

澳大利亚布里斯班附近的QIMR Berghofer医学研究所的癌症流行病学家阿曼达·斯普尔德尔说:“证据表明，具有不确定意义的变异的人被过度治疗了，因为人们只是把它视为一个有点危险的信号，情不自禁地认为它一定很重要。”ob欧宝直播nba

2017年的一项研究发现，多达一半的外科医生开出了与BRCA患者相同的治疗处方变体不确定或已知会致病。不确定变异的女性通常会接受双侧乳房切除术，这是一个痛苦的过程，风险很大。其他癌症治疗，如卵巢切除，可能会阻止人们生育。(所有性别的人都可以接受检测和治疗BRCA基因突变)。

即使只是收到基因检测结果表明“意义不确定的变异”也会导致患者和临床医生的焦虑。

研究人员有工具来破解哪些变异是有害的或无害的。但他们缺乏原料，原料被锁在高度保护的人类基因组和医疗记录数据库中。

不顾后果地分享数据，根据他们住在哪里，患者可能会面临失去工作的风险，健康保险公民自由以及对医疗保健的信任。科学家可能会违反欧盟《通用数据保护条例》(GDPR)和其他对违规行为进行严厉处罚的规定。

如果数据完全保密，成千上万的人可能会无缘无故地接受艰难的治疗，比如失去乳房和卵巢，或者太晚才发现他们患癌症的严重风险。

现在，研究人员首次使用了一种被称为“联邦分析”的数据共享创新，将16种不确定的变异分为良性或可能良性。

有这些变异的患者可以跳过有创的和不可撤消的手术。

“这些女性可以松一口气，继续自己的生活，”该论文的资深作者、加州大学圣克鲁兹分校的研究科学家梅丽莎·克莱恩(Melissa Cline)说。Cline是全球基因组学与健康联盟(GA4GH)指导委员会的成员，这是一个国际基因组标准制定组织。

一个全球性的解决方案始于咖啡

几年前，Cline联合创立了BRCA交流，分享关于哪些变异会造成伤害的最新发现，使用GA4GH标准格式化数据，以便每个人都能理解它们，并与患者和临床医生分享关键信息。GA4GH帮助启动了交易所，作为其驱动项目之一，现在由Spurdle和Cline支持。

但是团队遇到了一个问题。神秘的变异通常只在每个数据集中的少数个体中出现，或者根本没有。为了自信地给一个基因变体贴上有害或良性的标签，研究人员不仅需要更多的数据，他们还需要连接更多的数据库，以便更好地接近世界上巨大的基因多样性。

“对不同解释的全局方法真的很重要，因为你可能从一个数据集得到你无法从另一个数据集得到的信息，”斯普尔德尔说，他是这篇新论文的合著者。

她说:“所以，如果你在非洲裔美国人身上发现了一种罕见的变异，但你看到它在外蒙古非常常见，这就直接告诉你，它不会导致患乳腺癌或卵巢癌的风险更高。”

然而，许多基因组研究绝大多数着眼于欧洲血统的人，这与全球人口相比是不平衡的。

2018年10月，BRCA交流领导前往瑞士巴塞尔参加GA4GH全体会议。

在一次咖啡休息时间，克莱恩的一个合作者发现了日本理研综合医学中心的研究员Yukihide Momozawa，他们开始聊天。Momozawa知道BRCA交易所的变种数据库吗?他最近对7051名日本女性进行了研究，确认了几种对乳腺癌有害的变异，他能分享什么样的数据呢?

那次喝咖啡时的谈话激发了他们在连接数据库方面的合作，以便更好地了解复杂的变种。

但一个主要的障碍仍然存在:Momozawa无法转移日本生物银行的数据。由于政府的隐私规定，患者的健康、肿瘤和基因记录几乎从未离开东京南部海滨城市横滨的理研究所服务器。

在8361公里外的加州红木林中，克莱恩采用了一种开创性的新方法:联邦分析。

图片来源:全球基因组学与健康联盟

把加州代码和日本数据结合起来

联邦分析是一个聪明的主意，因为它有巨大的潜力来加速精确地针对人类基因量身定制的医疗方法的兴起。

你不必将健康数据下载到自己的电脑上，也不必说服机构将患者记录集中在一个中心中心——每一个都是政治和道德雷区——你只需将自己的代码用于数据。

GA4GH首席标准官Susan Fairley表示:“数据保管人有必要保护数据，尊重与数据相关的同意和治理。”“通过‘管道到数据’模型，数据保管人保留对数据使用同时，研究人员可以尽量减少耗时的数据传输。”

在加利福尼亚，克莱恩和她的团队组装了一个“容器”——一个虚拟计算机器或“机器人”，它可以访问Momozawa的数据并进行一系列测试。该机器人依赖于描述健康数据的标准方法，包括GA4GH可变调用文件格式。研究人员在Dockstore上共享了他们的软件，使世界各地的研究人员能够使用工具注册服务(TRS)找到并应用它。

为了确保他们的机器人在访问RIKEN的数据时遵守规则，圣克鲁斯团队咨询了Adrian Thorogood，他曾是GA4GH的监管和道德工作流程经理。

“像伦理审查和认可政策这样的GA4GH框架对联邦分析很重要，因为谁在做研究变得有点模糊，因此，哪个机构的研究伦理委员会应该监督它，”Thorogood说，他现在是卢森堡大学法律和伦理研究和发展专家。

他补充说:“联邦方法可能简化了对个人的信任。”“他们知道，他们的数据只有一个副本，由他们实际互动过的机构维护，而不必信任世界各地的未知机构。”

一旦装满所有关键部件，集装箱就会停靠在横滨码头。

Momozawa说:“一个重要的问题是确保软件在我们研究所的表现与开发时一样。”

他的团队在日本理化研究所的服务器上运行该软件，并与圣克鲁斯小组合作解决了一些问题。他们还进行了交叉检验，以证明分析是正确的。

“我们能够使用肿瘤病理数据复制Momo早期论文中的一个表格，以验证该软件正常工作，”克莱恩说，他指的是Momozawa的昵称。

接下来，机器人将它的发现发送到7140公里外的布里斯班河畔摩天大楼林立的QIMR伯格霍夫医学研究所。ob欧宝直播nba

斯普尔德尔说:“我们收到了概要信息。“我们不知道病人的身份证号是多少——我们只知道，比如说，有三个40到45岁的人患有一种变异的乳房肿瘤。”

斯普尔德尔和他的同事们使用了一些统计技巧来梳理汇总数据，并找到了关于变体是否会导致癌症的新证据。

“我们的合作产生了对几种变体的更好的解释，有助于更好的个性化医疗，”Momozawa说。其中包括16种以前意义不确定的变异，现在明确标记为“良性”或“可能良性”。

最后，这些知识穿越太平洋回到了圣克鲁兹，在那里被添加到BRCA交换数据库中。有这些变异的患者现在在决定手术和其他手术时，可以对自己的真正风险更有信心。