Milan Macek o genetické diagnostice (nejen) vzácných onemocnění

Moderní genomová medicína se v posledních letech proměnila v klinicky relevantní disciplínu, která prostupuje všemi lékařskými specializacemi. O aktuálních trendech v diagnostice vzácných onemocnění, roli sekvenování nové generace, potenciálu cílené terapie i výzvách, které přináší umělá inteligence (AI), hovoříme s prof. MUDr. Milanem Mackem ml., přednostou Ústavu biologie a lékařské genetiky 2. LF UK a FNMH a vedoucím Národního koordinačního centra pro vzácná onemocnění.

• Kdy by měl klinik poprvé pomyslet na genetickou příčinu onemocnění a indikovat genetické vyšetření?

Genetická etiologie by měla vstoupit do diferenciální diagnostiky mnohem dříve, než tomu bývalo zvykem. Obecné pravidlo zní: kdykoli klinický obraz neodpovídá běžné formě onemocnění, kdykoli jde o neobvykle časný věk nástupu příznaků, oboustranné postižení u párových orgánů, atypický průběh onemocnění nebo nedostatečnou odpověď na standardní léčbu, to vše jsou „varovné“ signály, že by se mohlo jednat o geneticky podmíněné onemocnění. Zásadní je rovněž pozitivní rodinná anamnéza, byť třeba jen vzdáleně příbuzných v přímé linii, přítomnost vrozených vývojových vad nebo kombinace postižení více orgánových systémů. U pediatrických pacientů by podezření na monogenní onemocnění mělo vyvstat automaticky při nesplnění vývojových milníků. Nesmíme zapomínat ani na vzácná onemocnění u dospělých, kde diagnóza přichází třeba až po desetiletích putování po různých specialistech, kteří si jinak přesně stanovené příznaky jednotlivých specializací nepropojí. Příkladem je Marfanův syndrom, kde nález typické subluxace čočky u očního lékaře nemusí vést k indikaci kardiologického konzilia a podobně. Z tohoto důvodu takzvaná diagnostická Odyssea stále trvá v Evropě průměrně čtyři až šest let.

Moderní lékařská genetika se v tomto ohledu výrazně emancipovala, protože dnes máme k dispozici rychlá vyšetření několika genů nebo zacílené genomové panely (kardiogenetické, onkogenetické, neurogenetické a další), které dokážou odpovědět na konkrétní klinicko‑genetickou otázku v řádu dnů až týdnů. Klíčová je úzká spolupráce indikujícího lékaře s klinickým genetikem! Jen společně správně naformulujeme klinickou hypotézu, a tak zvolíme adekvátní diagnostický postup pro genetické laboratorní vyšetření. Platí přitom, že čím dříve diagnózu stanovíme, tím větší je šance ovlivnit průběh nemoci, nebo alespoň správně nastavit dispenzarizaci celé rodiny a do budoucna zajistit mít možnost další zdravé děti nebo – jak se teď říká – poskytnout rodině „reprodukční volbu“. Ostatně zajistit zdravé děti v rodinách se zvýšeným genetickým rizikem je jedním z hlavních cílů našeho oboru.

• Jaký je dnes význam sekvenování nové generace (NGS) oproti cíleným DNA testům u pacientů se suspektním vzácným onemocněním?

Cílené testy mají stále své nezastupitelné místo, protože jsou levnější, rychlé a interpretačně přímočaré. Pokud máme konkrétní klinickou hypotézu, například suspekci na cystickou fibrózu, Marfanův syndrom nebo hereditární hemoragickou teleangiektázii, pak sekvenování příslušného genu nebo genového panelu je logická první volba.

Problém nastává u nejasných, a přitom heterogenních onemocnění (například u intelektové nedostatečnosti, neurovývojových onemocnění a podobně), kde mohou stejný klinický obraz způsobovat desítky až stovky různých genů. V takovém případě je vyšetření celé kódující sekvence lidského genomu efektivnější než sekvenční testování jednoho genu za druhým. Skutečnou revolucí se proto stalo celogenomové sekvenování (WGS) a exomové sekvenování (WES; protein‑kódující sekvence našeho genomu), které dnes dokážou v jediném testu odhalit genetickou příčinu onemocnění s diagnostickým záchytem až 40 procent u předtím nediagnostikovaných pacientů. Nutno však zdůraznit, že sekvenování nové generace (NGS) klade obrovské nároky na bioinformatické zpracování dat, a zejména na klinickou interpretaci variant nejasného klinického významu (tzv. VUS). Právě zde je nepostradatelný odborník s hlubokými znalostmi korelací genotypu s fenotypem, tedy klinickým průběhem daného onemocnění, protože výsledek NGS není „diagnóza sama o sobě“, ale pouze „vstupenka“ do složitého interpretačního procesu zahrnujícího různé specializace. Ne nadarmo se ve všech odborných doporučeních zdůrazňuje klíčová role mezioborového týmu specialistů.

Dalším aspektem je náhodný záchyt vedlejších (nebo také sekundárních) nálezů klinického významu, například variant predisponujících k hereditárním nádorům nebo k riziku náhlé srdeční smrti, což s sebou nese závažné etické otázky a vyžaduje předem nastavená pravidla pro komunikaci s pacientem při jeho informovaném souhlasu s vyšetřením. Je to podobné jako v radiologii, kdy pacient přijde s diagnózou zlomeniny, přičemž zobrazovací metody ji potvrdí, ale přitom najdou ještě něco jiného, co jsme při absenci klinických příznaků neočekávali. Celkově vzato, NGS se z výzkumné metody stává klinickým standardem, avšak vždy musí být ukotveno v solidní mezioborové klinické indikaci a interpretaci výsledků vyšetření.

• Jak často genetická diagnóza zásadně mění terapeutický postup nebo prognózu pacienta?

Genetická diagnóza se stále více stává klíčem k individualizované léčbě. Podle odhadů se u přibližně čtvrtiny vzácných onemocnění s dostupnou příčinnou léčbou terapeutický postup po přesné molekulární diagnóze zásadně změní. Klasickým příkladem jsou epileptické encefalopatie, kde přesná genetická etiologie určuje, zda nasadit, nebo naopak vyloučit určité antiepileptikum.

Spektrum onemocnění s dostupnou kauzální a precizní terapií se každoročně rozrůstá. Nejznámějším příkladem kauzální terapie zacílené na jednotlivé genetické mutace nebo jejich skupiny je cystická fibróza s modulátory CFTR. Podobný průlom ale vidíme i u spinální svalové atrofie (genová terapie) nebo u některých mukopolysacharidóz se substituční enzymoterapií. U vybraných onemocnění se nově používá RNA interference.

• Jak se v klinické praxi promítl vývoj molekulárněgenetické diagnostiky cystické fibrózy za poslední desetiletí?

Cystická fibróza představuje v tomto ohledu ilustrativní příběh, který ukazuje, kam celý obor lékařské genetiky směřuje. Před dvaceti lety jsme pracně vyšetřovali jen několik desítek nejčastějších variant genu CFTR metodou reverzní dot blot hybridizace nebo restrikční analýzy s poměrně nízkým záchytem (70 až 80 %), což je nedostatečné a spojené s falešnou negativitou. Dnes, díky sekvenování celého genu CFTR a analýze velkých přestaveb metodami MLPA a NGS, dosahujeme záchytu přes 99 procent i u složitějších případů nebo u dětí z jiných populací.

Zásadní obrat přinesl celoplošný novorozenecký screening zavedený v České republice v roce 2009, který umožnil časnou diagnostiku ještě před rozvojem ireverzibilního orgánového poškození. Souběžně s tím se radikálně proměnil i smysl molekulární diagnostiky: nestačí nám jen vědět, zda pacient cystickou fibrózou trpí, ale potřebujeme přesnou charakterizaci obou mutací genu CFTR, protože od toho se odvíjí dostupnost a indikace modulátorové terapie. Přípravky jako ivakaftor, lumakaftor nebo nedávno zavedený elexakaftor‑tezakaftor‑ivakaftor cílí na konkrétní třídy CFTR variant, a genetická diagnóza se tak stala vstupní bránou k vysoce efektivní, byť individuálně nákladné léčbě. Vidíme, jak se diagnostika a terapeutické rozhodování propojily do jednoho neoddělitelného celku, což je změna paradigmatu pro celou medicínu, nejen pro obor lékařské genetiky. V tomto ohledu je cystická fibróza předjezdcem personalizované medicíny.

• Do jaké míry již genetická diagnostika umožňuje individualizaci léčby cystické fibrózy, zejména ve vztahu k modulátorům CFTR?

U cystické fibrózy jsme svědky historicky bezprecedentního posunu role genetického laboratorního vyšetření. Genetická diagnóza se stala absolutní podmínkou zahájení nejúčinnější kauzální terapie zaměřené na určité skupiny mutací v genu CFTR. Modulátory CFTR (proteinu) fungují jako molekulární korektory nebo potenciátory vadného proteinu, přičemž jejich účinnost je závislá na tom, jaké mutace genu CFTR pacient má. Trojkombinace elexakaftor‑tezakaftor‑ivakaftor (ETI je indikována pro pacienty s alespoň jednou kopií varianty F508del, což zahrnuje přibližně devadesát procent populace nemocných CF v České republice. To je fascinující číslo! Klinické výsledky hovoří jasně, pokles spirometrických parametrů plicního onemocnění (FEV₁) o pět až deset procentních bodů, BMI se normalizuje, frekvence plicních exacerbací dramaticky klesá a kvalita života se zásadně zlepšuje. Přetrvávají však pacienti s vzácnými variantami v genu CFTR, takzvanými minoritními alelami, pro něž v současnosti efektivní modulátor nemáme. Často je to dáno tím, že tyto varianty genu CFTR zamezí jeho syntéze, takže vlastně „není co modulovat“. Právě tato skupina pacientů je dnes prioritou výzkumného snažení. Nikdo by neměl být opomenut, nikdo by neměl zůstat pozadu, což je současnou mantrou pacientských organizací pro vzácná onemocnění. CF se tak stala modelovým onemocněním pro celou oblast precizní medicíny a ukazuje ostatním oborům, co je možné, když se propojí lékařská genomika a klinická farmakologie.

• Jak by měl klinik pracovat s nejednoznačným nebo negativním výsledkem genetického testu?

Negativní nebo nejednoznačný výsledek musíme vždy interpretovat ve světle toho, jakou metodou byl test proveden a jaký byl klinický kontext genetické indikace. Pokud jsme například vyšetřili panel třiceti genů a výsledek je negativní, nemůžeme vyloučit mutaci v genu, který na panelu není, což platí obzvláště u klinicky a geneticky heterogenních skupin onemocnění. Varianta nejasného klinického významu, tedy VUS, představuje samostatnou diagnostickou výzvu. Zpravidla vyžaduje segregační analýzu v rodině (tedy jak se variant v rodině předává), dlouhodobé klinické sledování a porovnání s aktualizovanými databázemi, jako je ClinVar, Decipher nebo databáze specifické pro daný gen. Velmi pomůže i analýza četnosti varianty v obecné, optimálně české populaci. Doporučuji proto kolegům udržovat kontakt s odesílající genetickou laboratoří a periodicky se dotazovat na reklasifikaci variant, optimálně v rozmezí dvou let od genetického testování, protože s narůstajícím počtem sekvenovaných jedinců se mnohé VUS postupně přeřazují do kategorie benigní nebo patogenní nebo se přiřadí ke genu, který dříve nebyl s daným onemocněním asociován. Zásadní chybou by bylo negativní výsledek prezentovat pacientovi jako vyloučení genetické příčiny, pokud klinický obraz nadále suspektní genetickou etiologii naznačuje. V takových případech je namístě konzultace s odborníkem na vzácná onemocnění, například z některé Evropské referenční sítě pro vzácná onemocnění, a případně rozšíření diagnostiky na WES nebo WGS. Práce s genetickými výsledky vyžaduje odbornost i trpělivost, nikdy to není zcela uzavřený příběh.

• Jaký význam má genetické poradenství pro pacienta a jeho rodinu v různých fázích života?

Genetické poradenství je kontinuální proces, nikoli jednorázová konzultace, a to je věc, na které mi velmi záleží. Je to klíčová součást komplexního genetického vyšetření, zkrátka neplatí, že „kdo sekvenuje, dělá genetiku“! Před narozením jde typicky o reprodukční rozhodování. Například rodiče přenašeči recesivního onemocnění, jako je cystická fibróza nebo spinální svalová atrofie, mají čtvrtinové riziko postižení potomka a potřebují srozumitelné, nedirektivní informace o reprodukčních možnostech, včetně prenatální diagnostiky nebo preimplantační genetické diagnostiky. U novorozence pak nastupuje vysvětlování výsledků novorozeneckého screeningu a plánování dalšího diagnostického a terapeutického postupu. To je pro rodiny nesmírně stresující období, kdy je klíčová citlivá a vysoce profesionální komunikace. V průběhu dětství a dospívání přicházejí otázky ohledně prognózy, zápisů do školy, fyzické zátěže, sportovních aktivit, lékařský genetik se postupně stává jedním z členů multidisciplinárního týmu. U dospělých pacientů a jejich sourozenců vyvstávají otázky fertility, kariérního plánování, zejména u progresivních onemocnění s pozdním nástupem. Zde se stále více uplatňují subspecializace našeho oboru, jako je kardiogenetika, nefrogenetika, neurogenetika a další.

• Jaké jsou nejčastější chyby v indikaci genetických vyšetření, s nimiž se setkáváte v klinické praxi?

Chyb bohužel vídáme stále dost, a to na obou stranách, tedy jak u odesílajících lékařů, tak na naší straně. Nejčastějším problémem je nesprávná nebo nepřesná indikace genetického testu bez předem jasně formulované klinické hypotézy. Například kolega odešle vzorek na „panelové NGS na vzácná onemocnění“ bez specifikace, o co se jedná z jeho úhlu pohledu, a my pak nevíme, co hledat ani jak interpretovat nálezy. Neplatí „nevíš‑li, pošli na genetiku“. Druhým excesem je opačný problém: příliš úzká indikace, kdy lékař požaduje vyšetření jednoho konkrétního genu na základě neúplného klinického zhodnocení a přehlédne, že pacientův obraz lépe odpovídá jinému onemocnění nebo multisystémovému syndromu.

Z mého pohledu je také důležité, aby lékaři pacientům doporučili v informovaném souhlasu s genetickým vyšetřením zaškrtnout povolení k výzkumu, protože klinická genomika je provázána s výzkumem a naopak.

Setkáváme se také s tím, že výsledek genetického testu je pacientovi sdělován bez odborného výkladu. Dalším problémem je nedostatečné odebrání rodinné anamnézy. Bez informací o příbuzenských vztazích, chorobách a případných náhlých úmrtích v rodině ztrácíme zásadní diagnostický klíč. Vidím rovněž, že mnozí kolegové cíleně netestují asymptomatické příbuzné i v situacích, kde by kaskádový screening byl jednoznačně indikován, například u hereditárních kardiomyopatií nebo syndromů hereditárních nádorových onemocnění. Konečně, genetické výsledky dosud nejsou archivovány v centrálním sdíleném systému, takže pacient je znovu a znovu vyšetřován místo toho, aby se navázalo na předchozí diagnostiku. To je problém systémový, který, doufám, vyřeší integrace do elektronické zdravotnické dokumentace a připravovaný registr vzácných onemocnění. V zahraničí jsou v tomto ohledu mnohem dále než my.

• Jakou roli hraje Národní koordinační centrum pro vzácná onemocnění v propojení klinické péče a genetické diagnostiky?

Řekl bych, že zcela nezastupitelnou. Jeho primárním úkolem je koordinace péče o pacienty se vzácnými onemocněními na národní úrovni, tedy propojení center vysoce specializované péče, referenčních laboratoří, pacientských organizací a zdravotních pojišťoven. V praxi to znamená, že pacienti s podezřením na vzácné onemocnění mají k dispozici expertní konzultaci a metodickou podporu pro správné nasměrování do příslušného centra, a to ať už jde o metabolická centra, neuromuskulární poradny, nebo jiné vysoce specializované ambulance. Úzce spolupracujeme s Českou asociací pro vzácná onemocnění na projektu Helplinky, na jehož e‑mail přicházejí dotazy od pacientů nebo našich kolegů praktiků, kteří mají podezření na diagnózu genetického onemocnění. Reagujeme vždy do 48 hodin a tazatele správně nasměrujeme na příslušné odborné vyšetření. Spolupracujeme rovněž s Ambulancí pro pediatrické pacienty bez diagnózy ve FN Brno, která vede projekt BabyFox zahrnující velmi úspěšné rychlé genomové sekvenování (NGS) u kriticky nemocných novorozenců bez diagnózy.

Důležitou agendou je napojení na Evropské referenční sítě (ERN), které propojují experty z celé EU a umožňují konzultovat i velmi vzácné případy napříč hranicemi. Naše centrum rovněž metodicky zastřešuje registraci pacientů v národních a mezinárodních registrech. Aktivně participuje na procesech schvalování léčivých přípravků pro vzácná onemocnění – takzvaných orfanů – a komunikuje se SÚKL nebo plátci ohledně dostupnosti nových terapií pro naše pacienty. Z mého pohledu je existence takového centra podmínkou sine qua non systémového řešení problematiky vzácných onemocnění, protože bez efektivní koordinace péče jsou pacienti ponecháni napospas roztříštěnému zdravotnímu systému.

• Jaké základní genetické kompetence by měl mít dnes každý klinik, aby mohl efektivně spolupracovat s genetickými pracovišti?

Existuje sada základních kompetencí, které považuji za nezbytné pro každého klinika. Prvním pilířem je schopnost odebrat kvalitní třígenerační rodinnou anamnézu a nakreslit rodokmen se správnými symboly. To je dovednost, která se bohužel na mnoha lékařských fakultách stále dostatečně nevyučuje. Druhým pilířem je znalost základních principů dědičnosti, což jsou základní koncepty, bez nichž nelze správně interpretovat genetický výsledek. Každý klinik by dále měl vědět, co to je variant nejasného klinického významu a proč negativní výsledek testu není totéž co absence genetické příčiny.

Orientace v dostupných databázích, jako jsou OMIM nebo Orphanet, umožňuje rychlé vyhledání základních informací o podezřelém vzácném onemocnění a bývá prvním krokem k formulaci klinické indikace ke genetickému laboratornímu vyšetření. Základní orientace v možnostech genetických testů, tedy kdy indikovat cílený test, kdy panel a kdy odeslat rovnou na exom či genom, výrazně zlepšuje efektivitu celého diagnostického procesu. A nakonec, klinik by měl umět pacientovi srozumitelně vysvětlit, proč genetické vyšetření indikuje, co mu může přinést a jaká jsou jeho omezení. Tyto kompetence jsou v podstatě nutností, protože genetika již pronikla do každé klinické disciplíny.

• Co vám přináší spolupráce s pacientskými organizacemi?

Je pro mě obohacením jak odborným, tak lidským. Pacienti nás naučili pokoře, protože právě oni jsou experty na svá vzácná onemocnění, která jsme my například viděli pouze několikrát za celou svou profesní dráhu. Pacienti a jejich rodiny mají o svém onemocnění mnohdy encyklopedické znalosti, sledují nové publikace, účastní se mezinárodních konferencí a často přinesou na konzultaci informaci o nové terapii dříve, než se k nám dostane standardními odbornými kanály. Naprosto zásadní je spolupráce se zastřešující národní organizací, Českou asociací pro vzácná onemocnění, která je našim dlouhodobým partnerem a kde jsme nalezli nadšené a obětavé rodiče jinak těžce nemocných dětí, kteří se snaží péči o všechna vzácná onemocnění posunout a pomáhají ve svém vzácném volném čase nám všem.

Z vědeckého hlediska jsou pacientské registry, na nichž se organizace aktivně podílejí, neocenitelným zdrojem dat pro klinický výzkum, zvláště u onemocnění s nízkou prevalencí, kde individuální centra nemají dostatečný počet pacientů pro relevantní studii. Pacientské organizace jsou rovněž efektivními lobbisty vůči regulačním orgánům a zdravotním pojišťovnám při prosazování dostupnosti nových terapií. Jejich hlas je legitimní a potřebný. Vnímám, že spolupráce lékařů s pacienty jako rovnocennými partnery posouvá kvalitu péče, a jsem přesvědčen, že budoucnost medicíny, zejména u chronických a vzácných onemocnění, spočívá právě v tomto partnerském modelu.

• Jak vidíte budoucnost lékařské genetiky v souvislosti s novými technologiemi, zejména AI?

Žijeme ve skutečně přelomovém období a musím přiznat, že mě budoucnost lékařské genetiky naplňuje upřímným optimismem. Ovšem s jedním důležitým „ale“. Na straně pozitiv je zřejmé, že umělá inteligence má potenciál dramaticky urychlit a zpřesnit interpretaci genomových dat. Algoritmy strojového učení jsou dnes schopny klasifikovat varianty nejasného klinického významu s přesností přibližující se expertnímu genetikovi, a to v řádu sekund. Multimodální AI systémy, které kombinují genomová data s klinickými fenotypy, laboratorními výsledky a zobrazovacími metodami, slibují identifikaci genetických syndromů dokonce z pouhé klinické fotografie. Prediktivní modely nám umožňují lépe stratifikovat riziko komplikací u pacientů s geneticky podmíněnými chorobami a přizpůsobit preventivní i terapeutické intervence. Na straně rizik je nutné otevřeně pojmenovat problém takzvaného black box efektu, tedy pokud AI doporučí diagnózu, ale klinik nerozumí, jak k ní dospěla, pak chybí základ pro kritické zhodnocení a odpovědné rozhodnutí. Dalším závažným rizikem jsou zkreslení v trénovacích datech, většina genomových databází je stále tvořena z převážně západoevropských populací, což vede k horší výkonnosti algoritmů u pacientů jiného etnického původu. Otázky ochrany genomických dat a jejich zneužití jsou naprosto legitimní a vyžadují přísnou regulaci. Konečně, nesmíme dopustit, aby technologický entuziasmus vytlačil z praxe empatický lidský kontakt, protože genetika pracuje s informacemi, které mění životy.