遗传学:内在的宇宙

第四章

特定基因检测服务

你将在本章学到什么

在本章中，我们将学习:

• 商业上有哪些类型的检测?
• 它们在科学上有多可信?
• 它们复制得有多好?(换句话说，它们在不同实验室之间是一样的吗?)
• 为什么我们选择特定的测试?
• 这对作为消费者的你来说意味着什么?

但首先:

这里有一些需要记住的事情。

一些快速复习和提醒:

• 一个基因可以影响许多结果和过程。

这通常不是一个简单的1比1的比例，即基因X完全控制过程Y。

• 许多特定基因或snp之间的联系只是协会,而不是原因．

我们现在还不能说一定要有某种基因变异让事情发生．

我们只能说这一特定人群被研究，我们可以看到有可能某物发生在特定基因或SNP上。这是所有。

• 基因不是命运。

除了一些高度由基因决定的疾病(如亨廷顿舞蹈病、囊性纤维化或唐氏综合症)，我们可以在某种程度上影响我们的生物编程的结果。

即使一个特定的基因决定了70%的结果(相对来说，这是很大的)，我们也可以影响另外30%的结果。我们将看到的许多基因和snp的作用要小得多。

• 我们通常讨论的是可能性和概率。

你会看到这样的单词也许，可能，有时，风险，百分比，几率，可能。

我们很少能确定某件事将会发生甚至不知道那是什么东西。这可能会令人不安和难以理解，所以庆祝这种模糊的感觉。它贯穿于整个生物学。

• 这项研究是新的，通常是未经复制的，也没有被复制。

根据一项对50名芬兰人、斐济人或菲律宾人后裔的单一研究，我们不能确定这项研究是否与你——即使你是芬兰人、斐济人或菲律宾人。

关于基因检测的4个问题

我们还建议您回顾关于基因检测的4个简单问题:

是一个特殊的测试:

1. 描述:它能告诉我被测试者的一些信息吗?
2. 诊断:它能让我(或医学专业人士)诊断出问题或特征吗?
3. 预测:它是否能让我预测未来的一些挑战或事件，比如未来生活中的疾病或健康风险?
4. 规定:它是否告诉我下一步或未来该做什么?

在阅读本章和本书其余部分时，请记住这些要点和问题。

基因检测服务:有什么可用的?

目前有许多基因检测服务，它们的用途各不相同，例如:

• 特定疾病风险(如癌症);
• 携带者状态(换句话说，你是否携带了你可能不想传给后代的东西);
• 血统和迁移模式;
• 亲子关系和亲属关系(例如，两个人是否有亲缘关系，或对捐献组织进行匹配筛选);
• 特定的特征;
• 新生儿健康;
• 药物反应;或
• 个性化的健康、营养和健身建议。

一项针对246家直接面向消费者的基因检测服务机构的研究发现，尽管营养基因检测很受欢迎，但“我应该吃什么?”的问题被“我的孩子是我的吗?”一些基因检测服务机构甚至提供了一种谨慎的“偷偷摸摸”的选择，比如，“偷取某人身体的一些部分，然后发给我们;我们会告诉你，你是否会有一个尴尬的家庭对话。”

图4.1:测试的具体原因占所提供的所有商业服务的百分比

注重健康、营养和健身

当然，我们感兴趣的是一般的健康，营养，健身或运动表现，所以这是我们关注的重点。

我们寻找那些测试已知与特定特征相关的遗传标记的服务，比如:

新陈代谢

• 血糖和胰岛素
• 血脂和脂蛋白(高密度脂蛋白、低密度脂蛋白等)
• 静息代谢
• 其他影响新陈代谢的因素(如甲状腺健康)
• 体重，体型，肥胖(或瘦弱)

食品与营养

• 味觉偏好和敏感度
• 食物不耐受
• 营养加工(如维生素、盐、咖啡因)

运动和体育

• 短跑型和耐力型肌肉纤维
• 肌肉性能
• 对运动的反应
• 运动恢复

我们将在接下来的章节中详细介绍这些内容。

我们还在找什么?

除了关注一般健康、营养和健身外，我们还寻找满足其他一些标准的服务:

科学可信度

这些公司提出了什么要求?

对直接面向消费者的测试的研究表明，许多公司对其数据的声明没有科学证据的支持。

例如，他们可能会声称自己能够:

• 来完全预测你(或你的孩子)的运动天赋;
• 告诉你完全你应该吃什么;
• 告诉你完全你应该怎样锻炼;或
• 告诉你完全你可能会做出什么样的选择(例如，你是否会屈服于对糖的渴望)。

不幸的是，这些说法都不是真的。(然而)。

2015年的一篇文章英国医学杂志调查了39个直接面向消费者的测试服务，发现:

• 超过一半(39家公司中的21家)的公司实际上并没有识别出他们测试的特定DNA序列变体。
• 在18家确定了他们使用的基因标记的公司中:
  • 18个中的16个测试了ACTN3的基因R577X多态性(我们将在第十章)．
  • 18项测试中有11项测试的血管紧张素I转换酶1 (王牌) I/D多态性。
  • 虽然ACTN3的基因而且王牌多态性是很有前途的研究领域，但还没有结论被证明在力量、肌肉或运动表现上有重大差异——当然不是与训练等环境影响相比。
• 总的来说，测试的变种数量很少。大多数公司在6点左右进行测试。有的只检测了1个，有的多达27个。

当我们考虑有3个欧元DNA碱基对，你可以想象，这仍然是一个很小的样本，无法得出潜在的重大结论。

另一项大规模荟萃分析研究回顾了营养基因组学公司测试的38个基因的近1200项研究。

他们的结论是:

• 大多数研究无法预测特定基因之间的任何有用关系。
• 当两者之间似乎存在联系时，研究或样本量太小，无法给出广泛的建议。

最后，基因检测本身使用的数据如何呢?

例如，如果一项特定的研究发现SNP X和营养摄入Y之间的联系，但该研究是基于人们对他们所吃的东西的回忆——这种方法通常是非常不准确的，可能是无用的?如果一个基因检测服务机构将他们的解释建立在这项研究的基础上，那么他们可能没有做出有效的科学声明。

显然，这并不意味着营养基因组学或其他相关类型的基因检测服务是无用的。

就连持怀疑态度的元分析作者也称基因检测是“非常有前途的精准医疗工具”。

我们只需要了解哪些说法得到了证实，哪些没有。(然而)。

所以我们寻找基因检测服务，他们声称:

• 得到了最新科学证据的支持;
• 是合理的，相对保守的，现实的;而且
• 包括对他们的测试方法和结果的局限性和优势的讨论。

质量控制

每个实验室遵循什么流程?

为了确保遵循高质量、标准化的科学实践，大多数国家都以某种方式规范实验室检测。

这包括确保:

• 技术人员胜任、合格;
• 实验过程被认为是合法和正确的;
• 设备校准准确;而且
• 实验室是公正和独立的。

例如:

• 在美国，所有为健康评估或诊断、预防或治疗疾病而检测人体标本的实验室都必须遵守联邦法规临床实验室改进修正案(CLIA)规例．
• 在加拿大，加拿大标准委员会对符合国际标准组织(ISO)对医学实验室和分析的要求的实验室给予认可。
• 国际实验室认可合作是一个涵盖其他国际实验室认证机构的伞形组织，如欧盟的EA、亚太国家的APLAC、美洲的IAAC、非洲的AFRAC、南部非洲的SADCA和阿拉伯地区的ARAC。

所以我们寻找基因检测服务:

• 他们有合法的科研人员;
• 使用认证/认可实验室，或自己经营认证实验室;而且
• 参与或发表过同行评议研究的人。

可靠性

如果我们把同样的样品送到两个不同的实验室，他们会得出相似的结果吗?

专业的实验室提供非常可靠的结果-超过99.9%的准确性。它们也受到工业和科学机构的严格审查和监控，而商业实验室则没有。

我们想对我们使用的商业服务进行自己的审查。所以我们检查了一下:

• 送去不同商业实验室的相同样品会得到相似的结果吗?
• 如果我们把两个相同的样品送到同一个实验室，我们会得到相同的结果吗?

答案是:是的，是的。我们得到的结果是匹配的准确率超过99.9%。

我们的经验与其他比较最大的直接面向消费者的检测服务(如23andMe、deCODE和现已不存在的Navigenics)的研究非常吻合，发现实验室与实验室之间的相关性(换句话说，每个实验室的结果与其他实验室的匹配程度)为99.6%至99.7%，尽管准确性确实因特定的snp或疾病风险而有所不同。

特别是，当实验室使用的基因标记只与弱关联时，预测就不那么可靠了(比如，“嗯，在一些人，在一些时间，在一些环境条件下，这种SNP五月与患X的几率高出0.1%有关”)。

有强烈联想的预测更可靠，比如“是的，你有OCTFN1这种基因总是百分之百地给人们带来‘章鱼手指’。”

有趣的似是而非的!

“章鱼指”不是一个东西。不要惊慌。

此外，不要讨厌章鱼，它们只是“数字化的方式不同”。

所以我们寻找基因检测服务:

• 其结果可靠、可重复;而且
• 区分强和弱的基因标记和关联。

既得利益者

测试服务是在卖别的东西吗?

在许多情况下，基因检测服务可能提供的扩展服务(如应用程序、“个性化”饮食计划或跟踪生理表现等其他指标)实际上与基因数据无关。

这些其他服务可能确实有帮助，但这种帮助实际上并不来自于了解你的基因信息。

例如，虽然跟踪你的睡眠习惯或食物摄入非常有用，可以帮助你做出一些重要的决定，但这些有用的数据并不是基于你的“睡眠DNA”或“菜单DNA”。这只是每个人都会做的日常观察。(过去，我们把这种仔细观察和基于结果的决策称为“指导”。哼。)

其他服务机构可能会在确定你对额外维生素、矿物质、抗氧化剂等的“基因需求”后出售补品。在撰写本文时，已知的、有证据的、对特定补充剂的基因要求非常非常少。(你可能因为其他原因从补充剂中受益，但很可能不是因为你有任何特定的SNP。)

所以我们寻找基因检测服务:

• 主要是测试、分析和/或解释服务;而且
• 不销售其他产品，除非这些产品和服务与遗传数据明显相关(如遗传咨询)。

测试方法和技术

样品是如何测试和分析的?

有几种技术和方法可以用于基因检测。

• SNP基因分型阵列又快又便宜。他们观察基因组上一系列预先确定的位置(通常是数十万到数百万)来寻找SNP变异。如果你知道你在寻找哪些SNP，或者想在已知区域中寻找新的联系，SNP基因分型就很有效。当变异不是snp时，或者当你在寻找没有很好地描述或理解的变异时，它就不那么有用了。
• 测序就是按顺序建立一个核苷酸的列表。虽然SNP阵列可能会告诉你你的某个位置是否有核苷酸，但测序可以告诉你该位置周围的实际遗传密码。snp可以告诉你它是A还是T;测序可以告诉你它是AACCTAATTAGA还是TACCTAATTAGA，甚至是AACCTACTACTAATTAGA。一个勇敢的研究人员仍然可以用手进行测序，但这是一个冗长而费力的过程，研究生和博士后在地下室辛苦劳作。如今，大多数测序都是通过高通量机器完成的，这些机器执行测序的化学过程，自动信号处理将化学信息转化为数字，计算机将大量的原始数据转化为可用的信息。
• 外显子组测序的遗传密码外显子组(为蛋白质的一部分编码的基因组的每一部分)，约占人类基因组总数的1%。如果研究人员对基因组的蛋白质编码区域特别感兴趣，外显子组测序可以提供最准确和最经济的数据。它不包括外显子体外的DNA区域，这些区域具有重要的调控特征。
• 全基因组测序可以让研究人员看到整个基因组。整个基因组都被测序了，不管一个给定的DNA区域是否编码了一个基因，是否提供了调节功能，或者只是碰巧是一个逆转录病毒基因组，它嵌入了我们的祖先之一，并得到了舒适。

如果研究人员需要一组特定的靶向DNA片段的详细、准确的视图，他们可能会使用扩增子测序．

在这种技术中，技术人员使用聚合酶链式反应(PCR)对之前识别的DNA片段进行数十亿次的复制，并对这些拷贝进行测序(称为扩增子)．测序PCR产品提供了一个非常高保真的基因密码视图，但如果研究人员不知道他们在寻找什么，它的用途非常有限。

还有其他的制备技术可以让研究人员瞄准DNA的特定功能或区域。

例如,染色质免疫沉淀(ChIP)以DNA结合蛋白为目标，所以你只对与染色质结合的DNA区域进行测序。

所有的测序技术都会有一定的偏差和误差。生物学和化学本质上都是混乱的过程，所以没有什么是完美的。

当然，我们想要尽可能接近那个神奇的100%的准确性。

所以我们寻找基因检测服务:

• 解释他们的过程和方法，包括他们测试什么和如何测试;而且
• 使用被广泛接受为行业标准的测试方法(如Illumina芯片)。

分析与解读

分析是否有效，对结果的解释是否有用?

一项分析说，“这是你拥有的一个特定的SNP，这是我们对它的了解，这是如果你来自X人群，它可能会说明你的情况，但我们还不完全确定，所以10年后再来检查”，这可能是准确的。

一种分析认为，“看你的基因!!”西兰花对你来说已经死了!!”嗯，也许不那么有效。

所以我们寻找基因检测服务:

• 提供谨慎、谨慎、保守的分析和报告结果;而且
• 用同行评议研究的具体引用来支持这些发现。

背景下的风险和可能性

该测试对绝对风险和相对风险的解释有多好?

正如我们在最后一章生物学就是概率。

概率几乎不可能是完美的。风险是可能性而不是命运。

因此，我们希望基因检测服务能给我们提供检测结果在上下文。

例如，如果我们患X疾病的终生风险增加了1.5倍，这到底意味着什么?

我们必须知道:

• “终生风险”是什么意思:我们可能在20岁时得这种病吗?50 ?99年?
• 这种疾病在我们人群中有多普遍:它是严重的健康威胁，还是罕见的疾病?
• 除了这种基因变异，还有什么其他因素:我们能通过行为Y来逃避X疾病吗?例如，如果我们有更高的肺癌遗传风险，我们可以通过不吸烟来避免癌症吗?

假设有一种疾病叫做脐肌痉挛。

这真的很可怕;人们的肚脐会自动爆炸，子弹会穿过脊椎。这是一种糟糕的离开方式——这发生在你爸爸身上，当时他正在平静地看电视上的曲棍球比赛。

所以你很担心:你的肚脐也会爆炸吗?

你要做基因测试看看你是否携带致命病毒面包屑基因变异。

现在让我们说，例如，脐棘突症影响了50%的人口。这是绝对风险换句话说，每个人的风险都集中在一起。这意味着每2个人中就有1个人可能会在某个时刻死于肚脐爆炸。

假设你有1.5倍的几率得这种病。那是你的相对风险换句话说，你的特定概率如何与其他人相比。

你可能还想知道你的优势比这是一种接触和结果之间的关系。比值比(OR)告诉你，如果你暴露在Y条件下，X结果发生的可能性有多大——例如，根据你的基因组成，你得这种疾病的可能性有多大。

在绝对风险为50%的情况下，你得这种病的几率要高出1.5，这是一个很大的可能性，你可能应该考虑采取措施来改变这种几率，比如在肚脐肿大之前手术切除它。(别担心，现在有很多非常逼真的肚脐假体。)

但如果脐沟症只影响人口的0.00000005%(换句话说，200万人中有1人而不是2人中有1人)，那么患病几率就会增加1.5倍，嗯，可能不用太担心。每天晚上睡觉前在肚脐里塞一点阻燃泡沫，你就会没事的。

所以我们寻找基因检测服务:

• 给了我们基于已知流行病学数据的概率;
• 清楚这些数据的局限性和风险预测;而且
• 尽可能把结果放在上下文中，告诉我们绝对风险以及相对风险。

对后续步骤的支持

这个基因检测服务能帮我了解下一步该怎么做吗?

如果是，怎么做?这些建议是否恰当?

研究再次表明，很简单知道关于你的DNA——虽然很酷——但可能不会改变你的行为。在某些情况下，人们可能会觉得，一旦知道了自己的基因检测结果，他们对自己的选择就失去了控制力。

对于下一步要做什么给出具体建议可能不在测试服务的实践范围内，但是他们是否能够帮助我们确定我们还可以从哪里寻找指导呢?

所以我们寻找基因检测服务:

• 提供相对公正的解释和支持，可能帮助人们采取现实的、富有成效的下一步。

选择测试服务

对于一般的健康、营养和健身信息，有许多可用的服务。

例如:

• 23 andme是最早进入商业测试领域的公司之一，提供了从祖先、健康风险到性状等广泛的遗传数据。你可以花几天时间深入研究他们收集的所有科学研究和分析。https://www.23andme.com/
• DNAFit测试了大约24个与代谢健康、营养和运动表现相关的基因，然后就如何处理测试结果提供了全面的建议。https://www.dnafit.com/
• Orig3n有各种各样的套件，可用于测试套变体的适应性和性能。https://orig3n.com/
• 习惯提供基因检测，个性化营养处方，甚至根据您的“个性化营养计划”送餐。https://habit.com/
• LifeGenetics非常关注减肥，根据测试结果提供菜单规划。http://lifegenetics.net/
• Nutrigenomix该研究利用45个遗传标记来探索与体重管理和身体组成、营养代谢、饮食习惯、心脏代谢健康、食物不耐受和体育活动相关的因素。https://www.nutrigenomix.com/

其他服务将分析现有数据(例如来自23andMe的数据)，而原始实验室可能不会这样做。例如:

• 基因妖怪探索与脱毒和甲基化相关的遗传标记。它也是免费的。http://geneticgenie.org/
• Athletigen他们自己不做测试(他们把测试送到实验室)，但他们提供对运动表现的特定遗传指标的分析和解释。https://athletigen.com/

我们选择什么,为什么

我们想说，我们实际上是大基因组的托儿，他们给了我们一堆很酷的东西，比如个人聚合酶摇杯、快乐单倍型填充玩具，或者给我们的合著者克里斯塔(她的尼安德特人DNA比例最高)一个突出的眉嵴穿刺。

但是没有。

在大多数情况下，我们不了解测试服务，他们也不了解我们。

(嗯，它们了解我们，因为DNA就是我们。但他们通常不会了解我们比如“嘿，最近怎么样，你的孩子和运动队怎么样?”了解我们。)

我们为这本书选择了三种服务:23AndMe、GeneByGene和Nutrigenomix。

这是为什么。

• 它们相对便宜。嘿，我们不是钱做的。例如，在撰写本文时，23andMe的成本为200美元。
• 它们很容易获得．吐在管子里，然后寄出去。几周后，你得到了你的数据。(共同作者海伦和阿莱娜也为GeneByGene采集并准备了血液样本，GeneByGene为我们提供了检测我们在PN实验室准备的血液样本和DNA的能力。)
• 它们相对容易接近。任何负担得起的人都可以这么做。你不需要成为医疗保健专业人员或研究人员就可以访问你的基因数据。基本的Nutrigenomix工具包用于本科课程。
• 它们可以连接到其他服务和分析。例如，一旦你有了你的23andMe数据文件，你可以把它链接到其他服务(如Athletigen或Genetic Genie)，他们会对它进行不同的分析。
• 它们是相对准确的。例如，23andMe在美国clia认证、cap认证的实验室中使用了Illumina HumanOmniExpress-24格式芯片(被认为是行业标准)。Nutrigenomix公司在加拿大的一所顶尖大学实验室采用了类似的工艺，而专注于临床的GeneByGene公司在德克萨斯州有一个非常好的设施。
• 23andMe和Nutrigenomix为您分析和解释数据。(GeneByGene只提供给我们需要分析的原始数据，这在临床环境中是有意义的。)
• 他们专注于我们作为一家健康、健身和营养公司所感兴趣的东西。我们想知道哪些因素会影响关键的生理过程、我们的运动、我们的健康风险，以及我们的身体如何处理营养物质。如果你正在阅读这篇文章，你可能对自己(或客户)有同样的兴趣。其他服务，如国家地理的基因研究项目而且Ancestry.com的DNA服务也很酷，但更关注祖先和迁移模式。

这对你意味着什么?

做一个挑剔的消费者。

研究表明，一般人对基因检测结果的期望比实际情况更有帮助或指导性。

研究还表明，人们在计算时更善于正确解释结果——也就是说，如果他们理解百分比、几率和风险等东西，以及如何理解基于数字的数据，如“这个SNP使你的健康状况X的几率增加1.16”或“这个SNP与健康状况Y相关(p <0.1)”。

所以，如果你对这个领域感兴趣，你可能想要温习一下你的数学技能。

考虑你做基因检测的原因。

一项询问人们为什么要检测DNA的调查发现，大多数人想要改善自己的健康状况或更多地了解自己的祖先。但他们也很好奇，觉得这很有趣，或者只是想帮助推进科学事业。

测试的目标和原因可能会影响您选择的测试类型，以及如何查看测试结果。

考虑独立的基因咨询或指导。

基因检测结果可能令人困惑或复杂。而且，研究表明，即使基因检测结果是很容易理解，但人们往往会误解它们。

一个不隶属于检测机构的独立基因顾问是让你的检测结果有意义的最佳选择。

研究还表明:

• 人们往往不会仅仅因为知道自己的基因检测结果就改变自己的行为。
• 但他们:做如果他们把自己的数据分享给医生、其他医疗保健专业人士或教练，他们往往会改变自己的行为。

如果你想改善你的健康、营养和/或健身选择，一定要从合格的专业人士那里获得独立的、个性化的指导来补充任何基因检测。

接下来是:我们发现了什么

在接下来的几章中，我们将专注于一些特定的主题，并探索我们在自己的基因测试中发现了什么。

我们将讨论:

• 遗传和祖先，以及这些可能如何影响你的基因检测结果;
• 新陈代谢;
• 营养和食物偏好;而且
• 运动和运动表现。