Sekvenciranje genoma novorođenčadi. Što kad se dobije rezultat? Etički problemi

• Naslovna ilustracija: Novorođenački probir standardna je praksa u velikom dijelu svijeta i jedan od velikih uspjeha javnog zdravstva. (U.S. Air Force photo/Staff Sgt Eric T. Sheler, CC0 1.0)
• Dr. sc. Tamara Čačev viša je znanstvena suradnica u Zavodu za molekularnu medicinu Instituta Ruđer Bošković. Čačev je također članica Savjeta Ideje.hr.

Kada pitate ljude koji su im bili najsretniji trenuci u životu, mnogi će izdvojiti rođenje njihove djece. Isto je tako vjerojatno jedan od najgorih događaja u životu roditelja kada se neki od njih nažalost moraju suočiti s ozbiljnom bolešću djeteta, koja se ponekad manifestira i godinama nakon njegovog rođenja. Srećom, medicina napreduje te se mnoge pretrage novorođenčadi dogode već u rodilištu dok su roditelji još zaokupljeni sretnim događajem i mnogim naglim promjenama u njihovim životima.

Novorođenački probir jedan je od uspjeha javnog zdravstva o kojima se malo govori upravo zato što dobro funkcionira. Roditelji najčešće znaju da se djetetu u rodilištu uzima krv iz pete, ali rijetko razmišljaju o tome koliko je taj postupak promijenio živote djece koja bi, bez ranog otkrivanja bolesti, imala značajne posljedice po zdravlje. U tom je smislu novorođenački probir gotovo idealan primjer preventivne medicine kojom rana intervencija dramatično mijenja ishod. Fenilketonurija je paradigmatski primjer. Dijete se može roditi naizgled zdravo, ali bez pravodobne dijagnoze i dijetetske intervencije bolest može dovesti do nepovratnih neuroloških posljedica. Slično vrijedi za konatalnu hipotireozu, poremećaje oksidacije masnih kiselina ili spinalnu mišićnu atrofiju. Hrvatski program probira danas uključuje panel od devet bolesti za koje, nasreću, većina nije nikad čula. Pozitivan rezultat takvog probira još ne znači i konačno postavljanje dijagnoze.Testiranje se svakako treba ponoviti i potvrditi drugim metodama budući da postoji mogućnost lažno pozitivnog rezultata zbog analitičkih ograničenja tehnologije, ali i zbog fizioloških parametara majke i djeteta. Danas su mogućnosti molekularne dijagnostike značajno napredovale pa se postavlja pitanje ako već možemo spasiti djecu ovakvim testovima, zašto ne bismo otišli dalje i odmah analizirali djetetov genom?

Već su prije kojeg desetljeća na kongresima humane genetike prezentirane studije sekvenciranja genoma novorođenčadi upravo u ove svrhe, no radilo se o pojedinačnim studijama napravljenim u najprestižnijim medicinskim centrima, uglavnom u SAD i UK. Bogati pojedinci, koje je to zanimalo, vjerojatno su također mogli u nekom od servisa za molekularnu dijagnostiku platiti tu uslugu i sekvenciranje, kakvih je danas u svijetu već mnogo. Ipak, iako se posljednjih godina provodi sve veći broj velikih pilot-projekata, genomsko sekvenciranje još nije nigdje postalo standardni univerzalni nacionalni program probira sve novorođenčadi. Sada takva mogućnost postaje realnost, te sam stoga i odlučila napisati nešto i o ovoj temi.

Nije dovoljno da test za neku bolest postoji već ta bolest mora biti važan zdravstveni problem, mora postojati prihvatljivo liječenje, prirodni tijek bolesti mora biti dovoljno poznat, test mora biti pouzdan i prihvatljiv, a sustav mora imati kapacitet za dijagnozu i liječenje

Valja krenuti od šireg povijesnog konteksta i Wilson-Jungnerovih načela probira koja su pod okriljem Svjetske zdravstvene organizacije objavljena 1968. godine. Prema tim načelima, nije dovoljno da test za neku bolest postoji već ujedno ta bolest mora biti važan zdravstveni problem, mora postojati prihvatljivo liječenje, prirodni tijek bolesti mora biti dovoljno poznat, test mora biti pouzdan i prihvatljiv, a sustav mora imati kapacitet za dijagnozu i liječenje. Ako pažljivo razmotrimo te kriterije, shvaćamo da test bez smislenog plana djelovanja nakon njegove provedbe zapravo ne služi ničemu. Ovo je osobito važno danas u eri sekvenciranja genoma, direct-to-consumer testova i sličnih komercijalnih usluga koje su postale tehnički izvedive i relativno jeftine, no rezultat kojih često ostavlja naručitelje u nedoumici što im je dalje činiti i kako takve „nalaze“ interpretirati.

Snimka zaslona kromatograma unutar programa “Sequencher”. (Tom David, CC0 1.0)

Sekvencirati cijeli genom nije isto što i klinički analizirati cijeli genom. Tehnologija može generirati gotovo cjelokupnu sekvencu, dok se probirna analiza namjerno ograničava na unaprijed odabrane gene, varijante i bolesti za koje postoji dovoljno jasno kliničko značenje. Za razliku od analiza koje se provode u klasičnom novorođenačkom probiru, sekvenciranje genoma bavi se pitanjem postoje li potencijalno patogene promjene u unaprijed definiranim genima povezanim s određenom skupinom bolesti. Ova analiza uključuje i nekodirajuće regije, regulatorne elemente, strukturne varijante i golemi prostor biološke informacije čije značenje često ovisi o kontekstu. Ovakve se promjene mogu detektirati i daleko prije manifestacije same bolesti koja zbog „prirode“ genske ekspresije ne znači neumitno i razvoj bolesti, već ponekad samo potencijal da se ona razvije. Ipak i u toj presimptomatskoj fazi korisno je imati tu informaciju kako bi se osobe uvrstile u neki od programa praćenja, a bolest, ako se razvije, na vrijeme detektirala.

Sekvenciranje genoma gotovo neizbježno pronalazi i varijante čije značenje nije jasno. U genetici ih nazivamo varijantama nejasnog kliničkog značenja, odnosno VUS (engl. variants of uncertain significance). Vidimo da se dolaskom presimptomatske molekularne dijagnostike granice koje su postavljene Wilson-Jungnerovim načelima moraju proširiti. Umjesto da tražimo posljedice bolesti poput nekog povišenog metabolita, manjka nekog hormona ili promjenu u aktivnosti nekog enzima, danas možemo pokušati pronaći genetske promjene prije pojave prvih simptoma.

Da bi određena bolest bila dobar kandidat za novorođenački probir, potrebno je zadovoljiti više kriterija. Povezanost gena i bolesti mora biti uvjerljivo dokazana. Bolest mora biti dovoljno ozbiljna. Mora se pojavljivati u djetinjstvu ili postojati razlog za intervenciju već u toj dobi. Test mora biti tehnički pouzdan, a nakon pozitivnog rezultata mora postojati jasan put potvrde dijagnoze, praćenja i liječenja. Sama činjenica da za bolest postoji neki lijek nije dovoljna. Terapija mora imati veću korist ako se započne prije pojave simptoma. U protivnom rano otkrivanje može samo produžiti razdoblje u kojem osoba zna da će možda oboljeti, bez stvarne mogućnosti da se tijek bolesti promijeni.

Do nedavno se ovaj probir temeljio uglavnom na analizi metaboličkih funkcionalnih neodstataka. No, u svijetu je trenutno aktivno nekoliko studija koje imaju za cilj ispitati u kojem obimu je korisno uključiti sekvenciranje genoma novorođenčadi u takve vrste probira. Tako je u Engleskoj u listopadu 2024. započela Generation Study, jedan od najvećih dosadašnjih prospektivnih projekata genomskog probira novorođenčadi. Genomics England u suradnji s NHS-om planira sekvencirati genome do 100.000 novorođenčadi kako bi procijenio može li se na taj način pouzdano i dovoljno rano otkriti više od 200 rijetkih bolesti kod kojih presimptomatska intervencija može poboljšati ishod.

Rijetke bolesti su, kako im samo ime govori – rijetke, no na kraju ipak predstavljaju javnozdravstveni problem budući da par slučajeva pojedine bolesti u sumi svih mogućih rijetkih oboljenja ipak nije zanemarivo opterećenje za sustav. Opisano ih je više tisuća, mnoge su genetskog podrijetla, velik dio počinje u djetinjstvu, a dijagnostički put često traje godinama budući da pojedinačni simptomi obično ne upućuju jasno na jednu bolest. Dijete stoga prolazi kroz niz specijalističkih pregleda, laboratorijskih analiza i pogrešnih ili nepotpunih dijagnoza. Za obitelj to znači godine neizvjesnosti, a za dijete ponekad i propušteno razdoblje u kojem se bolest mogla liječiti prije nego što su nastala nepovratna oštećenja.

Sličan zaključak se iskristalizirao i u studiji GUARDIAN (Genomic Uniform-screening Against Rare Disease In All Newborns) koja je započela u New Yorku s ciljem obuhvaćanja 100 000 novorođenčadi, a njezini rani rezultati objavljeni su u prestižnom časopisu JAMA. Rad je naknadno u uredničkom izboru časopisa JAMA istaknut kao jedno od istraživanja 2025. godine. U ovoj studiji se testira više od 460 genetskih stanja rane dobi, dok roditelji mogu birati i dodatno testiranje na stotine drugih neurodegenerativnih bolesti. Dosadašnji rezultati ove studije koja je zasas provedena na 4000 novorođenčadi pokazuju kako je sekvenciranje uspješno provedeno u 99,6% slučajeva, 3,7% djece imalo je pozitivan rezultat probira u unaprijed definiranom panelu, a 79,5% pozitivnih nalaza potvrđeno je kao pravi pozitivni nalaz. No, isti taj primjer pokazuje i drugu stranu. U GUARDIAN studiji bilo je i lažno pozitivnih nalaza cistične fibroze, uključujući ponavljajući problem s kombinacijom varijanti p.D1270N i p.R74W u genu CFTR, koje su kod dijela novorođenčadi dovele do pozitivnog genomskog nalaza premda je tradicionalni imunoreaktivni tripsinogen bio negativan. Nakon analize utvrđeno je da te varijante uglavnom dolaze u cis konfiguraciji te su isključene iz izvještavanja nakon prvih 1000 novorođenčadi. Slično vrijedi i za G6PD-deficijenciju, koja je u GUARDIAN studiji bila najčešći pozitivni nalaz. G6PD-deficijencija može biti klinički važna jer nositelji mogu razviti hemolizu nakon određenih lijekova, infekcija ili izloženosti nekim spojevima u hrani, ali sama prisutnost varijante nije isto što i trajna bolest u klasičnom smislu. Takav nalaz može biti koristan ako se pravilno objasni i koristi za izbjegavanje okidača.

Screen4care logo (EU Horizon 2020 / EFPIA)

U Europi je također prije nekoliko godina pokrenut veliki europski istraživačko-inovacijski projekt SCREEN4CARE čiji je cilj skratiti često višegodišnji put do dijagnoze rijetke bolesti. Riječ je o prospektivnom pilot-programu koji ispituje može li se ciljano genetičko testiranje novorođenčadi sigurno, etički i ekonomski uklopiti u postojeći sustav novorođenačkog probira. Projekt ukupne vrijednosti oko 26 milijuna eura započeo je u listopadu 2021. i traje do listopada 2026., a financira se kroz Innovative Medicines Initiative 2, uz potporu programa Horizon 2020 i farmaceutske industrije. Koordinator je Sveučilište u Ferrari, a konzorcij okuplja nekoliko desetaka akademskih ustanova, bolnica, biotehnoloških i farmaceutskih tvrtki te udruge bolesnika iz više europskih zemalja. Ovaj se projekt ne temelji na „buldožerskom“ sekvenciranju cijelog genoma novorođenčadi i prijavljivanju svih pronađenih varijanti. Takav bi pristup proizveo ogromnu količinu podataka, ali ne nužno i korisnih medicinskih informacija. Svaka osoba nosi milijune takvih varijanti od kojih je većina bezazlena, dio je slabo istražen, a neke su povezane s bolestima koje se možda nikada neće razviti ili se javljaju tek u odrasloj dobi. SCREEN4CARE se zato oslanja na ciljano sekvenciranje odabranih gena. U središtu projekta je panel nazvan TREAT, koji obuhvaća nekoliko stotina gena povezanih s bolestima za koje postoji način liječenja, prevencija komplikacija ili druga medicinski korisna intervencija.

Ipak sekvenciranje genoma otvara mogućnost probira bolesti koje nemaju jednostavan biokemijski biljeg. Među njima su neke neuromuskularne bolesti, primarne imunodeficijencije, nasljedne kardiomiopatije, poremećaji srčanog ritma i bolesti kod kojih je prvi vidljivi simptom ponekad ozbiljna i akutna komplikacija. Spinalna mišićna atrofija primjer je takve bolesti kod koje se genetička promjena može otkriti prije pojave slabosti mišića, a terapija započeta presimptomatski može imati znatno bolji učinak nego liječenje nakon gubitka motoričkih neurona. Upravo je zato SMA posljednjih godina uključena u sve veći broj nacionalnih programa novorođenačkog probira, uključujući i hrvatski. No, ono što vrijedi za SMA ne može se automatski preslikati na svaki gen i svaku bolest.

Jedan od najvećih problema genomskog probira je penetrantnost, odnosno vjerojatnost da će osoba koja nosi određenu patogenu varijantu doista razviti bolest. Kod nekih monogenskih bolesti veza između genotipa i fenotipa je snažna i nedvojbena. Kod drugih bolesti klinička prezentacija iste genske varijante kod različitih osoba može biti vrlo varijabilna. Tako ista mutacija kod nekoga može dovesti do punog razvoja bolesti u ranom djetinjstvu, kod drugoga tek pojavu blagih simptoma u odrasloj dobi, a spektar mogućnosti kod nekih bolesti ukljućuje i to da osoba nikada i ne razvije klinički prepoznatljivu bolest.

Tako dolazimo do centralnog etičkog problema novorođenačkog probira koji bi se temeljio na sekvenciranju čitavog genoma. Što znači obitelj sa dijetetom koje je u ovom trenutku zdravo, opteretiti informacijom o potencijalnom riziku za razvoj bolesti i to na temelju varijante čija penetrantnost nije potpuna? Kada imamo takvu informaciju obično je neizostavno dugogodišnje praćenje, ponavljanje pretraga, ograničavanje aktivnosti i stalna roditeljska zabrinutost. Dijete može odrastati s identitetom osobe koja „ima bolest”, iako nije jasno hoće li se bolest ikada pojaviti. Mnoge baze patogenih varijanti nastale su analizom bolesnih osoba i obitelji s izraženim fenotipom. One su zato prirodno obogaćene težim fenotipskim oblicima bolesti. Kada istu varijantu počnemo tražiti u općoj populaciji, možemo otkriti ljude s mnogo blažim fenotipom ili bez simptoma. Stoga penetrantnost procijenjena iz kliničkih kohorti ne mora biti jednaka penetrantnosti u neselektiranoj populaciji novorođenčadi.

Još jedan od problema su sekundarni i slučajni nalazi. Ako se sekvencira genom ili samo njegovi kodirajući dijelovi i dalje je moguće pronaći varijante koje nisu bile razlog testiranja. Moguće je dobiti informacije o genima povezanim s tumorima, kardiovaskularnim bolestima te nasljednim metaboličkim poremećajima. Sekundarni nalaz u dijagnostičkom sekvenciranju odrasle osobe ne mora imati isto značenje u novorođenčeta. Ako se kod novorođenčeta pronađe patogena varijanta u genu MLH1 ili MSH2, to je biološki relevantna informacija koja upućuje na sindrom Lynch, povezan s povećanim rizikom za tumore probavnog sustava, ali i druge tumore. To stvara potrebu za probirima u odrasloj dobi i kaskadno testiranje obitelji. Ali za samo novorođenče u prvim godinama života, ta informacija najčešće nije relevantna.

I na ovom je primjeru vidljivo koliko je genetički nalaz drugačiji od običnog laboratorijskog nalaza. Ako novorođenče ima povišene razine nekog klasičnog biokemijskog parametra, to je nalaz koji se odnosi na samo to dijete i to upravo u tom trenutku. No, ukoliko novorođenče ima germinativnu patogenu varijantu u genu za tumorsku predispoziciju, to je nalaz djeteta, roditelja, braće, sestara i šire obitelji koja nije dala pristanak na testiranje. Zagovornici genomskog probira često ističu istraživačku vrijednost podataka. Rijetke bolesti teško je istraživati upravo zato što je oboljelih malo, a podaci su fragmentirani. Velike baze genomskih i zdravstvenih podataka mogu pomoći u razumijevanju prirodnog tijeka bolesti, boljoj klasifikaciji varijanti i razvoju terapija. Genomics England navodi da, uz roditeljski pristanak, podaci mogu biti dostupni odobrenim istraživačima u sigurnoj bazi bez otkrivanja identiteta djece. Pri tome ipak treba biti svjestan i šireg dosega genetičke informacije na život cijele uže i šire obitelji.

Idući izazov koji bi potencijano mogao pomaknuti granice su poligenski rizici koji se temelje na kombinaciji statističkih povezanosti više gena koji svaki malo doprinosi nekoj patologiji, (a takve su najčešće i nama najinteresantinije, poput kardivosakularnog rizika, povišenog tlaka, dijabetesa i slično). Takvi modeli mogu imati istraživačku vrijednost i možda će kod nekih bolesti pomoći stratifikaciji rizika u odrasloj dobi, no najvjerojatnije nikad neće imati prediktivnu i preventivnu vrijednost u novorođenačkom screeningu buduć da ovise o populaciji u kojoj su razvijeni, o okolišnim čimbenicima, socioekonomskom kontekstu, dobi, spolu i definiciji fenotipa. Zbog toga odgovoran genomski probir mora imati vrlo restriktivnu politiku izvještavanja. U pravilu bi se trebale prijavljivati samo patogene i vjerojatno patogene varijante koje odgovaraju načinu nasljeđivanja i imaju dovoljno jasno značenje za zdravlje djeteta. Sekvenciranje je danas na takvoj tehničkoj razini da predstavlja lakši dio posla. Mnogo je teže odlučiti što iz pronađenih podataka treba pružiti kao informaciju roditeljima. Velika je to razlika u odnosu na neku odraslu osobu koja dolazi liječniku s već manifestiranom bolešću i obiteljskom anamnezom. Sekvenciranje genoma se tada provodi i interpretira u odnosu na konkretno kliničko pitanje. Novorođenče u programu probira najčešće nema nikakve simptome.

Hrvatski program probira novorođenčadi obuhvaća panel od devet bolesti i relativno je uzak u usporedbi s nekim zapadnoeuropskim programima. Odluka o uključivanju testiranja na ove bolesti svakako ovisi i o pozitivnoj prediktivnoj vrijednosti testa, učestalosti bolesti u populaciji, dostupnosti potvrde i terapije te sposobnosti sustava da svako pozitivno dijete obradi i liječi bez odgode. Jedan od kriterija je naravno i trošak sustava što vjerojatno niti jedan osiguranik ne želi čuti.

Zaključno ipak treba naglasiti kako su unatoč tehnološkom napretku klasični biokemijski testovi za neke bolesti ipak još uvijek bolji odabir jer pokazuju stvarni funkcionalni deficit, dok genomski paneli mogu biti njihova dopuna za bolesti bez pouzdanog metaboličkog biljega. Brzo sekvenciranje cijelog genoma također može biti od koristi kod manifestno bolesne novorođenčadi kod koje standardna obrada nije dala jasan odgovor i usmjerila liječenje. No, nekritično brute force ili ako hoćete, l’art pour l’artističko sekvenciranje koje se radi zato jer se to može i koje je samo sebi svrhom, nema smisla u javnozdravstvenom sustavu.

Literatura:

1) Wilson JMG, Jungner G. Principles and Practice of Screening for Disease. Geneva: World Health Organization; 1968. Public Health Papers No. 34.

2) Andermann A, Blancquaert I, Beauchamp S, Déry V. Revisiting Wilson and Jungner in the genomic age: a review of screening criteria over the past 40 years. Bull World Health Organ. 2008;86(4):317-319. doi:10.2471/BLT.07.050112.

3) Woerner AC, Gallagher RC, Vockley J, Adhikari AN. The use of whole genome and exome sequencing for newborn screening: challenges and opportunities for population health. Front Pediatr. 2021;9:663752. doi:10.3389/fped.2021.663752.

4) Ziegler A, Koval-Burt C, Kay DM, Suchy SF, Begtrup A, Langley KG, Hernan R, Amendola LM, Boyd BM, Bradley J, Brandt T, Cohen LL, Coffey AJ, Devaney JM, Dygulska B, Friedman B, Fuleihan RL, Gyimah A, Hahn S, Hofherr S, Hruska KS, Hu Z, Jeanne M, Jin G, Johnson DA, Kavus H, Leibel RL, Lobritto SJ, McGee S, Milner JD, McWalter K, Monaghan KG, Orange JS, Pimentel Soler N, Quevedo Y, Ratner S, Retterer K, Shah A, Shapiro N, Sicko RJ, Silver ES, Strom S, Torene RI, Williams O, Ustach VD, Wynn J, Taft RJ, Kruszka P, Caggana M, Chung WK. Expanded Newborn Screening Using Genome Sequencing for Early Actionable Conditions. JAMA. 2025;333(3):232-240. doi: 10.1001/jama.2024.19662.

5) Saier C, Sansen S, Berghout J, Freyler K, Einhorn M, Einhorn Y, Matalonga L, Beltran S, Novelli A, Selvatici R, Fortunato F, Montanari S, Martinez-Fresno M, Gumus G, Agolini E, Garnier N, Ferlini A, Bertini E, Kirschner J. TREAT: systematic and inclusive selection process of genes for genomic newborn screening as part of the Screen4Care project. Orphanet J Rare Dis. 2025;20(1):231. doi: 10.1186/s13023-025-03692-6.

6) Farnaes L, Hildreth A, Sweeney NM, Clark MM, Chowdhury S, Nahas S, i sur. Rapid whole-genome sequencing decreases infant morbidity and cost of hospitalization. NPJ Genom Med. 2018;3:10. doi:10.1038/s41525-018-0049-4.