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L'ADN est la base de toute vie biologique et a été découvert pour la première fois en 1869 par le chimiste suisse Friedrich Miescher.Un siècle de découvertes progressives a conduit James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin et Maurice Wilkins à développer en 1953 le désormais célèbre modèle « double hélice », composé de deux chaînes entrelacées.Avec la compréhension finale de la structure de l'ADN, il a fallu encore 50 ans avant que le génome humain complet soit séquencé en 2003 par le Human Genome Project.
Le séquençage du génome humain au tournant du millénaire constitue un tournant dans notre compréhension de la biologie humaine.Enfin, nous pouvons lire le plan génétique de la nature.
Depuis lors, les technologies que nous pouvons utiliser pour lire le génome humain ont progressé rapidement.Il a fallu 13 ans pour séquencer le premier génome, ce qui signifie que de nombreuses études scientifiques se sont concentrées uniquement sur certaines parties de l'ADN.Le génome humain entier peut désormais être séquencé en une journée.Les progrès de cette technologie de séquençage ont conduit à des changements majeurs dans notre capacité à comprendre le génome humain.La recherche scientifique à grande échelle a amélioré notre compréhension de la relation entre certaines parties de l'ADN (gènes) et certains de nos traits et caractéristiques.Cependant, l’influence des gènes sur divers traits constitue une énigme très complexe : chacun de nous possède environ 20 000 gènes qui opèrent dans des réseaux complexes qui affectent nos traits.
Jusqu’à présent, la recherche s’est concentrée sur la santé et la maladie et, dans certains cas, nous avons réalisé des progrès significatifs.C’est là que la génomique devient un outil fondamental dans notre compréhension de la santé et de la progression des maladies.L'infrastructure génomique du Royaume-Uni, de pointe au monde, le place à l'avant-garde mondiale en termes de données et de recherche génomiques.
Cela a été évident tout au long de la pandémie de COVID, le Royaume-Uni ouvrant la voie dans le séquençage du génome du virus SARS-CoV-2.La génomique est en passe de devenir le pilier central du futur système de santé du Royaume-Uni.Il devrait permettre de plus en plus la détection précoce des maladies, le diagnostic des maladies génétiques rares et contribuer à mieux adapter les soins de santé aux individus.
Les scientifiques comprennent mieux comment notre ADN est lié à un large éventail de caractéristiques dans des domaines autres que la santé, comme l’emploi, le sport et l’éducation.Cette recherche a utilisé l’infrastructure génomique développée pour la recherche en santé, modifiant ainsi notre compréhension de la façon dont un large éventail de traits humains se forment et se développent.Même si nos connaissances génomiques sur les caractères malsains s’accroissent, elles sont loin derrière les caractères sains.
Les opportunités et les défis que nous voyons dans la génomique de la santé, tels que la nécessité d’un conseil génétique ou le moment où les tests fournissent suffisamment d’informations pour justifier leur utilisation, ouvrent une fenêtre sur l’avenir potentiel de la génomique non liée à la santé.
Outre l'utilisation accrue des connaissances génomiques dans le secteur de la santé, un nombre croissant de personnes prennent connaissance des connaissances génomiques par l'intermédiaire d'entreprises privées qui fournissent des services directement aux consommateurs.Moyennant des frais, ces sociétés offrent aux gens la possibilité d’étudier leur ascendance et d’obtenir des informations génomiques sur une gamme de traits.
Les connaissances croissantes issues de la recherche internationale ont permis le développement réussi de nouvelles technologies, et la précision avec laquelle nous pouvons prédire les caractéristiques humaines à partir de l’ADN augmente.Au-delà de la compréhension, il est désormais techniquement possible de modifier certains gènes.
Même si la génomique a le potentiel de transformer de nombreux aspects de la société, son utilisation peut comporter des risques en matière d’éthique, de données et de sécurité.Aux niveaux national et international, l'utilisation de la génomique est réglementée par un certain nombre de lignes directrices volontaires et de règles plus générales non spécifiquement destinées à la génomique, comme la loi générale sur la protection des données.À mesure que le pouvoir de la génomique augmente et que son utilisation s’étend, les gouvernements sont de plus en plus confrontés à la question de savoir si cette approche continuera à intégrer la génomique en toute sécurité dans la société.Exploiter les divers atouts du Royaume-Uni en matière d'infrastructures et de recherche en génomique nécessitera un effort coordonné de la part du gouvernement et de l'industrie.
Si vous pouviez déterminer si votre enfant peut exceller dans le sport ou dans les études, le feriez-vous ?
Ce ne sont là que quelques-unes des questions auxquelles nous serons probablement confrontés dans un avenir proche, alors que la science génomique nous fournit de plus en plus d’informations sur le génome humain et le rôle qu’il joue dans l’influence de nos caractéristiques et de nos comportements.
Les informations sur le génome humain – sa séquence unique d’acide désoxyribonucléique (ADN) – sont déjà utilisées pour établir certains diagnostics médicaux et personnaliser les traitements.Mais nous commençons également à comprendre comment le génome influence les caractéristiques et les comportements des personnes au-delà de la santé.
Il existe déjà des preuves que le génome influence des caractéristiques non liées à la santé, telles que la prise de risque, la formation et la consommation de substances.À mesure que nous en apprenons davantage sur la manière dont les gènes influencent les traits, nous pouvons mieux prédire la probabilité et la mesure dans laquelle une personne développera ces traits en fonction de la séquence de son génome.
Cela soulève plusieurs questions importantes.Comment ces informations sont-elles utilisées?Qu’est-ce que cela signifie pour notre société ?Comment les politiques pourraient-elles devoir être ajustées dans différents secteurs ?Avons-nous besoin de plus de réglementation ?Comment allons-nous résoudre les problèmes éthiques soulevés, en abordant les risques de discrimination et les menaces potentielles à la vie privée ?
Même si certaines des applications potentielles de la génomique ne se concrétiseront peut-être pas à court ou même à moyen terme, de nouvelles façons d’utiliser l’information génomique sont aujourd’hui explorées.Cela signifie que le moment est venu de prédire l’utilisation future de la génomique.Nous devons également réfléchir aux conséquences possibles si les services génomiques deviennent accessibles au public avant que la science ne soit vraiment prête.Cela nous permettra d’examiner correctement les opportunités et les risques que ces nouvelles applications de la génomique peuvent présenter et de déterminer ce que nous pouvons faire en réponse.
Ce rapport présente la génomique aux non-spécialistes, explore l'évolution de la science et tente d'envisager son impact sur divers domaines.Le rapport examine ce qui pourrait se produire aujourd’hui et ce qui pourrait se produire à l’avenir, et explore les domaines dans lesquels le pouvoir de la génomique pourrait être surestimé.
La génomique n’est pas seulement une question de politique de santé.Cela pourrait affecter un large éventail de domaines politiques, de l’éducation et de la justice pénale à l’emploi et à l’assurance.Ce rapport se concentre sur la génomique humaine non liée à la santé.Il explore également l’utilisation du génome en agriculture, en écologie et en biologie synthétique pour comprendre l’étendue de ses utilisations potentielles dans d’autres domaines.
Cependant, la majeure partie de ce que nous savons sur la génomique humaine provient de recherches examinant son rôle dans la santé et la maladie.La santé est également un domaine où se développent de nombreuses applications potentielles.C'est par là que nous commencerons, et les chapitres 2 et 3 présentent la science et le développement de la génomique.Cela fournit un contexte pour le domaine de la génomique et fournit les connaissances techniques nécessaires pour comprendre comment la génomique affecte les domaines non liés à la santé.Les lecteurs sans formation technique peuvent ignorer en toute sécurité cette introduction aux chapitres 4, 5 et 6, qui présentent le contenu principal de ce rapport.
Les humains sont depuis longtemps fascinés par notre génétique et le rôle qu’elle joue dans notre formation.Nous cherchons à comprendre comment les facteurs génétiques influencent nos caractéristiques physiques, notre santé, notre personnalité, nos traits et nos compétences, et comment ils interagissent avec les influences environnementales.
4 milliards de livres sterling, 13 ans de coût et de temps pour développer la première séquence du génome humain (coût ajusté à l'inflation).
La génomique est l'étude du génome des organismes – leurs séquences complètes d'ADN – et de la façon dont tous nos gènes fonctionnent ensemble dans nos systèmes biologiques.Au XXe siècle, l’étude des génomes se limitait généralement à l’observation de jumeaux pour étudier le rôle de l’hérédité et de l’environnement dans les traits physiques et comportementaux (ou « nature et éducation »).Cependant, le milieu des années 2000 a été marqué par la première publication du génome humain et par le développement de technologies génomiques plus rapides et moins coûteuses.
Ces méthodes permettent aux chercheurs de pouvoir enfin étudier directement le code génétique, à un coût et en temps bien inférieurs.Le séquençage du génome humain entier, qui prenait auparavant des années et coûtait des milliards de livres, prend désormais moins d'une journée et coûte environ 800 £ [note de bas de page 1].Les chercheurs peuvent désormais analyser le génome de centaines de personnes ou se connecter à des biobanques contenant des informations sur le génome de milliers de personnes.En conséquence, des données génomiques sont accumulées en grande quantité pour être utilisées dans la recherche.
Jusqu’à présent, la génomique était principalement utilisée dans les soins de santé et la recherche médicale.Par exemple, identifier la présence de variantes génétiques défectueuses, telles que la variante BRCA1 associée au cancer du sein.Cela pourrait permettre un traitement préventif plus précoce, ce qui ne serait pas possible sans la connaissance du génome.Cependant, à mesure que notre compréhension de la génomique s’améliore, il devient de plus en plus évident que l’influence du génome s’étend bien au-delà de la santé et de la maladie.
Au cours des 20 dernières années, la quête pour comprendre notre structure génétique a considérablement progressé.Nous commençons à comprendre la structure et la fonction du génome, mais il reste encore beaucoup à apprendre.
Nous savons depuis les années 1950 que notre séquence d’ADN est le code qui contient les instructions sur la façon dont nos cellules fabriquent des protéines.Chaque gène correspond à une protéine distincte qui détermine les caractéristiques d'un organisme (comme la couleur des yeux ou la taille des fleurs).L'ADN peut influencer les traits par divers mécanismes : un seul gène peut déterminer un trait (par exemple, le groupe sanguin ABO), plusieurs gènes peuvent agir en synergie (par exemple, la croissance et la pigmentation de la peau), ou certains gènes peuvent se chevaucher, masquant l'influence de différents facteurs. gènes.gènes.d'autres gènes (comme la calvitie et la couleur des cheveux).
La plupart des traits sont influencés par l’action combinée de nombreux (peut-être des milliers) de segments d’ADN différents.Mais les mutations de notre ADN provoquent des changements dans les protéines, ce qui peut entraîner une altération des traits.C’est le principal moteur de la variabilité biologique, de la diversité et des maladies.Les mutations peuvent donner à un individu un avantage ou un désavantage, constituer des changements neutres ou n’avoir aucun effet.Ils peuvent être transmis au sein des familles ou provenir de la conception.Cependant, s’ils surviennent à l’âge adulte, cela limite généralement leur exposition aux individus plutôt qu’à leur progéniture.
La variation des traits peut également être influencée par des mécanismes épigénétiques.Ils peuvent contrôler si les gènes sont activés ou désactivés.Contrairement aux mutations génétiques, elles sont réversibles et en partie dépendantes de l’environnement.Cela signifie que comprendre la cause d’un trait ne consiste pas seulement à apprendre quelle séquence génétique influence chaque trait.Il est nécessaire de considérer la génétique dans un contexte plus large, pour comprendre les réseaux et les interactions à travers le génome, ainsi que le rôle de l'environnement.
La technologie génomique peut être utilisée pour déterminer la séquence génétique d’un individu.Ces méthodes sont désormais largement utilisées dans de nombreuses études et sont de plus en plus proposées par des sociétés commerciales pour l’analyse de la santé ou de l’ascendance.Les méthodes utilisées par les entreprises ou les chercheurs pour déterminer la séquence génétique d'une personne varient, mais jusqu'à récemment, une technique appelée microréseau d'ADN était la plus couramment utilisée.Les puces à ADN mesurent des parties du génome humain plutôt que de lire la séquence entière.Historiquement, les puces électroniques ont été plus simples, plus rapides et moins coûteuses que les autres méthodes, mais leur utilisation présente certaines limites.
Une fois les données accumulées, elles peuvent être étudiées à grande échelle à l’aide d’études d’association pangénomique (ou GWAS).Ces études recherchent des variantes génétiques associées à certains traits.Cependant, à ce jour, même les études les plus vastes n’ont révélé qu’une fraction des effets génétiques sous-jacents à de nombreux traits, par rapport à ce que l’on pourrait attendre d’études sur des jumeaux.L’incapacité à identifier tous les marqueurs génétiques pertinents pour un trait est connue sous le nom de problème de « l’héritabilité manquante ».[note de bas de page 2]
Cependant, la capacité de GWAS à identifier les variantes génétiques associées s'améliore avec davantage de données, de sorte que le problème du manque d'héritabilité peut être résolu à mesure que davantage de données génomiques sont collectées.
De plus, à mesure que les coûts continuent de baisser et que la technologie continue de s’améliorer, de plus en plus de chercheurs utilisent une technique appelée séquençage du génome entier au lieu des puces à ADN.Cela lit directement la séquence entière du génome plutôt que des séquences partielles.Le séquençage peut surmonter bon nombre des limitations associées aux puces à ADN, ce qui permet d'obtenir des données plus riches et plus informatives.Ces données contribuent également à réduire le problème de la non-héritabilité, ce qui signifie que nous commençons à en apprendre davantage sur les gènes qui travaillent ensemble pour influencer les caractères.
De même, la collecte massive de séquences entières du génome actuellement prévue à des fins de santé publique fournira des ensembles de données plus riches et plus fiables pour la recherche.Cela profitera à ceux qui étudient les traits sains et malsains.
À mesure que nous en apprenons davantage sur la manière dont les gènes influencent les caractères, nous pouvons mieux prédire comment différents gènes pourraient fonctionner ensemble pour un caractère particulier.Cela se fait en combinant les effets putatifs de plusieurs gènes en une seule mesure de la responsabilité génétique, connue sous le nom de score polygénique.Les scores polygéniques ont tendance à être des prédicteurs plus précis de la probabilité qu'une personne développe un trait que les marqueurs génétiques individuels.
Les scores polygéniques gagnent actuellement en popularité dans la recherche en santé dans le but de les utiliser un jour pour guider les interventions cliniques au niveau individuel.Cependant, les scores polygéniques sont limités par GWAS, de sorte que beaucoup n'ont pas encore prédit leurs traits cibles avec beaucoup de précision, et les scores polygéniques pour la croissance n'atteignent qu'une précision prédictive de 25 %.[Note 3] Cela signifie que pour certains signes, ils peuvent ne pas être aussi précis que d'autres méthodes de diagnostic telles que les analyses de sang ou l'IRM.Cependant, à mesure que les données génomiques s’améliorent, la précision des estimations de polygénicité devrait également s’améliorer.À l’avenir, les scores polygéniques pourraient fournir des informations sur le risque clinique plus tôt que les outils de diagnostic traditionnels, et de la même manière, ils pourront être utilisés pour prédire des caractères non liés à la santé.
Mais comme toute approche, elle présente des limites.La principale limite de GWAS réside dans la diversité des données utilisées, qui ne reflète pas la diversité de la population dans son ensemble.Des études ont montré que jusqu'à 83 % des GWAS sont réalisées dans des cohortes d'origine exclusivement européenne.[Note 4] Ceci est clairement problématique car cela signifie que GWAS ne peut être pertinent que pour certaines populations.Par conséquent, le développement et l’utilisation de tests prédictifs basés sur les résultats des biais de la population GWAS peuvent conduire à une discrimination à l’égard des personnes extérieures à la population GWAS.
Pour les caractères non liés à la santé, les prédictions basées sur les scores polygéniques sont actuellement moins informatives que les informations non génomiques disponibles.Par exemple, les scores polygéniques permettant de prédire le niveau de scolarité (l’un des scores polygéniques les plus puissants disponibles) sont moins informatifs que les simples mesures de l’éducation des parents.[Note 5] Le pouvoir prédictif des scores polygéniques augmentera inévitablement à mesure que l'ampleur et la diversité des études, ainsi que des études basées sur des données de séquençage du génome entier, augmenteront.
La recherche sur le génome se concentre sur la génomique de la santé et de la maladie, aidant à identifier les parties du génome qui affectent le risque de maladie.Ce que nous savons du rôle de la génomique dépend de la maladie.Pour certaines maladies monogéniques, comme la maladie de Huntington, nous pouvons prédire avec précision la probabilité qu'une personne développe la maladie sur la base de ses données génomiques.Pour les maladies causées par de nombreux gènes combinées à des influences environnementales, telles que les maladies coronariennes, la précision des prédictions génomiques était bien inférieure.Souvent, plus une maladie ou un trait est complexe, plus il est difficile de le comprendre et de le prédire avec précision.Cependant, la précision prédictive s’améliore à mesure que les cohortes étudiées deviennent plus grandes et plus diversifiées.
Le Royaume-Uni est à l’avant-garde de la recherche en génomique de la santé.Nous avons développé une infrastructure massive en technologie génomique, en bases de données de recherche et en puissance de calcul.Le Royaume-Uni a apporté une contribution majeure à la connaissance du génome mondial, en particulier pendant la pandémie de COVID-19, lorsque nous avons ouvert la voie au séquençage du génome du virus SARS-CoV-2 et de ses nouveaux variants.
Genome UK est la stratégie ambitieuse du Royaume-Uni en matière de santé génomique, le NHS intégrant le séquençage du génome dans les soins cliniques de routine pour le diagnostic de maladies rares, de cancers ou de maladies infectieuses.[note de bas de page 6]
Cela entraînera également une augmentation significative du nombre de génomes humains disponibles pour la recherche.Cela devrait permettre des recherches plus larges et ouvrir de nouvelles possibilités d’application de la génomique.En tant que leader mondial dans le développement de données et d’infrastructures génomiques, le Royaume-Uni a le potentiel de devenir un leader mondial en matière d’éthique et de réglementation de la science génomique.
Les kits de tests génétiques de consommation directe (DTC) sont vendus directement aux consommateurs sans la participation des prestataires de soins de santé.Des prélèvements de salive sont envoyés pour analyse, offrant ainsi aux consommateurs une analyse personnalisée de santé ou d'origine en quelques semaines seulement.Ce marché connaît une croissance rapide, avec des dizaines de millions de consommateurs dans le monde soumettant des échantillons d'ADN pour un séquençage commercial afin d'obtenir un aperçu de leur santé, de leur lignée et de leur prédisposition génétique à certains caractères.
La précision de certaines analyses basées sur le génome qui fournissent des services directement aux consommateurs peut être très faible.Les tests peuvent également avoir un impact sur la vie privée via le partage de données, l’identification des proches et d’éventuelles défaillances dans les protocoles de cybersécurité.Les clients peuvent ne pas comprendre pleinement ces problèmes lorsqu'ils contactent une société de tests DTC.
Les tests génomiques des DTC pour les caractères non médicaux sont également largement non réglementés.Ils vont au-delà de la législation régissant les tests génomiques médicaux et s'appuient plutôt sur l'autoréglementation volontaire des prestataires de tests.Beaucoup de ces sociétés sont également basées en dehors du Royaume-Uni et ne sont pas réglementées au Royaume-Uni.
Les séquences d'ADN ont un pouvoir unique en médecine légale pour identifier des individus inconnus.L'analyse ADN de base est largement utilisée depuis l'invention des empreintes génétiques en 1984, et la base de données nationale ADN du Royaume-Uni (NDNAD) contient 5,7 millions de profils personnels et 631 000 enregistrements de scènes de crime.[note de bas de page 8]
Heure de publication : 14 février 2023