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基因檢測有用嗎?先弄懂何謂單基因疾病和多因子疾病

2021-01-03 09:00商周出版 文/摘自《DNA國度》

談到避免災難,無論它們來自地球殼深處還是我們的基因,都會讓我們難以下決定。 圖/...
談到避免災難,無論它們來自地球殼深處還是我們的基因,都會讓我們難以下決定。 圖/ingimage

神探夏洛克對決絕命毒師

試想將疾病視為一個犯罪現場,這裡有一位受害者:一個有肌肉萎縮症(muscular dystrophy)的嬰兒、一個有腫瘤的男人、一個有阿茲海默氏症的女士、10億個糖尿病患者。一字排開的犯罪嫌疑陣容包括:罕見的DNA突變;數百種常見的基因變異;非遺傳因子,如飲食、吸煙、高血壓、膽固醇水平、生活方式、在嬰兒時期受到感染之後就被遺忘的病毒、免疫系統、日照、飲酒和藥物。哪一個才是問題的起因?我們應該尋找一個犯罪者還是一幫兇嫌?破案從來都不是一件容易的事,但是要歸咎於單一缺陷基因的單基因疾病比多因子疾病更容易找出原因,後者取決於遺傳因子和非遺傳因子的交互作用。

單基因疾病就像老式驚悚片一樣,都是一個曲折離奇的故事,而罪魁禍首(有害的基因突變)總是在結局時才會揭曉。如果可以對單基因疾病做DNA檢測,遺傳學家便可以追蹤一個簡單的家譜圖,以判斷一個人是否染病或成為一個健康的帶因者 (carrier),並計算出將這種疾病遺傳給後代的確切風險。如果說單基因疾病是經典的恐怖片,那麼多因子疾病就是情節豐富而複雜的犯罪系列,其中遺傳和非遺傳因子的犯罪網路共同促進病理學的發展。想像一下《絕命毒師》(Breaking Bad)、《毒梟》(Marcos)和《火線重案組》(The Wire)的情節結合,只是情節更複雜。

這些遺傳和環境因子像一群幫派份子,不會單打獨鬥:它們彼此串成一氣或相互鬥爭,一起產生累加或補償作用,而且其個別能力隨時間而變化。至於多因子疾病,它們是無法經由查看單個基因或一群基因來預測、甚至理解其過程:以現今的技術往好處想,是盡可能找出風險最高的因子,並確定各個風險所佔的百分比,就像每個陪審團判處較大犯罪份子中的從犯一樣。演算法可以嘗試透過累加所有已知的風險因子,並使用統計學上的方法來評估整體的風險。因此對多因子疾病進行DNA預測檢測的結果,永遠都不會有明確的答案,通常只是基於不完整的計算所得到風險的百分比。

單基因疾病:罕見而簡單

單基因疾病除了眾所周知的囊狀纖維化(cystic fibrosis)、杜興氏肌肉萎縮症(Duchenne Muscular Dystrophy)、紅綠色盲(daltonism)、血友病、鐮刀狀貧血症和地中海型貧血(thalassemia)之外,還包括其他6,000多種疾病,每種疾病均由獨特的基因突變引起。它們通常很少見(有些極少見,在全世界僅影響幾十個人),並且按照可預見的方式遺傳。在本章一開始的故事主人翁莫妮卡身上所發生的,就是一種單基因疾病:當醫生發現她的DNA發生一個突變時,他們知道她極有可能發生心源性纖顫,還有,可以藉著在胸腔中安裝一個設備來防止她死亡。

在消費者套件中通常將一些單基因疾病的結果,歸納在稱為「帶因者身分」(carrier status)的部分。顧名思義,其目的不是診斷現有的遺傳疾病(這最好在專門中心進行),而是要判斷即將為人父母者,是否為隱性單基因疾病的健康帶因者:如果父母雙方都是帶因者,他們會有生育病童的風險。這些報告沒有什麼多餘的浮華虛飾:它們只是告訴你是否是隱性基因的帶因者。很重要的是,這些檢測很少涵蓋導致疾病的所有已知突變:如果你屬於危險群,或者有遺傳病的家族病史,那麼必須諮詢遺傳學家,請他們開具更具體的DNA分析處方。

由於單基因疾病很少見,因此兩個帶因者通常不會碰在一起。但有某些突變在特定人群中很常見,增加了即將為人父母者的風險,例如鐮刀狀貧血症和地中海貧血是紅血球的兩種遺傳疾病,在某些地中海地區以及亞洲部分地區很常見。多年來,義大利醫療保健體系一直免費為來自地中海貧血發生頻率較高的兩個島—西西里島和薩丁尼亞島(Sardinia)—的夫婦提供帶因者的身分篩檢。阿什肯納茲猶太人族群極易發生其他罕見的單基因疾病,如戴薩克斯症(Tay-Sachs)、尼曼匹克氏症(Niemann-Pick)或高雪氏症。在這些社群中,鼓勵婚前先做帶因者檢測,並且有報導說,年輕情侶在得知他們倆都是陽性反應之後就分手了—這並不是最浪漫的解決方案,而是在有常見且致命疾病的族群裡,經常需要做出的決定(在阿什肯納茲猶太人口中,每25人中就有1人是戴薩克斯症的帶因者,這種病對於新生兒是目前無法治癒的毀滅性疾病)。

如今一種稱為胚胎著床前植入基因診斷(Pre-implantation Genetic Diagnostic, PGD)的技術正在改變許多帶有遺傳病風險夫婦的生活,從而消除了不必要的分手或流產的可能性。在PGD中,胚胎是從夫妻的卵和精子經由體外受精產生的,並做了DNA檢測,以選擇沒有發生突變的胚胎。

談到避免災難,無論它們來自地球殼深處還是我們的基因,都會讓我們難以下決定。 圖/...
談到避免災難,無論它們來自地球殼深處還是我們的基因,都會讓我們難以下決定。 圖/ingimage

多因子疾病:常見且複雜

包括癌症、糖尿病、心血管疾病和失智症,這些都是對我們健康具威脅性的常見多因子疾病,它們讓事情因此變得非常複雜,並且讓預測變得難以捉摸。

以第二型糖尿病為例,這種疾病影響全球約十分之一的成年人。遺傳因子僅佔糖尿病風險的20%,包括數十種、也許數百種變異,每個變異的影響力都很小。另外80%的風險取決於非遺傳因子:食物、運動、壓力、吸煙、飲酒、藥物和許多其他我們想像不到的因子。當我焦慮不安地打開報告,其中看到我對十幾種常見和令人恐懼的疾病,包括糖尿病、中風、心臟病和幾種不同類型腫瘤的遺傳易感性時,這種心中五味雜陳的感受顯而易見。每個結果都以根據我的DNA計算所得的風險百分比顯示,與我這個年齡層和同種族的人的已知風險相比較。它們以簡單的報告形式呈現,但是在它們之下就像原子能發電廠的控制板一樣:數百個紅色和綠色的燈閃爍著幾乎無法解碼的圖案。每個百分比都是根據在不同時間和地點進行的數十項研究與不同變量相關的風險比較而得出的,這些研究通常會出現矛盾的結果。

語言學家史蒂芬.平克(Steven Pinker)是最早對自己基因體進行定序的人之一。在看到報告之後,他對整個情況做了以下的生動描述:「評估基因體資料的風險並不像使用帶有亮藍線的驗孕檢測套組那樣明確。反而更像整理一篇有一大堆龐雜參考文獻的主題期末報告。不同樣本數、年齡、性別、種族、篩選標準和統計顯著水準之間的矛盾研究都會讓你不知所措。23andMe公司裡的遺傳學家會篩選這些期刊,並做出最佳判斷,以確定哪些關聯是嚴謹的。但是這些判斷必定是主觀的,很快就會過時。」平克在這裡所謂的過時,根據的是隨著新研究的發表和新變異的發現,風險預測會不斷更新的事實,從而影響到你的研究結果。例如,在我唾液檢測的初期,由於新的研究被納入估計之中,我罹患攝護腺癌的風險在一週之內從「略有增加」轉變為「低於平均水準」。

面對這些不確定的預測,大多數人都會覺得自己好像加利福尼亞州州長或日本知事,面對隨時可能發生的地震,但是無法判斷地震的時間、地點和強度。忽視真正危險的後果不堪設想,但是如果只要一有任何風吹草動就將城市淨空,那麼就會擾亂市民們的生活、經濟,最後甚至導致失業。從這個意義上來看,地震和疾病易感性的預測是相似的:你必須衡量可接受的風險,並確定採取行動的閾值,只是所有你可以用來下判斷的根據,卻是一堆令人困惑的報告與在不同地方、使用不同方法測得的風險機率。談到避免災難,無論它們來自地球殼深處還是我們的基因,都會讓我們難以下決定。

※ 本文摘自《DNA國度:基因檢測和基因網際網路如何改變你的生活》。


《DNA國度:基因檢測和基因網際網路如何改變你的生活》

作者:塞爾吉奧.皮斯托伊

譯者:曹順成

出版社:商周出版

出版日期:2020/12/05

基因檢測
DNA
遺傳疾病
基因突變

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