Personalized genomics
व्यक्तिगत जीनोमिक्स ज्ञात अनुक्रमों के पुस्तकालय की तुलना में आनुवंशिक विविधताओं की पहचान करने के लिए जीनोम अनुक्रमण द्वारा व्यक्तिगत आनुवंशिक जानकारी का विश्लेषण और व्याख्या करने का मानव आनुवंशिकी-व्युत्पन्न अध्ययन है। अंतर्राष्ट्रीय आनुवंशिकी समुदायों ने अतीत से कोई प्रयास नहीं छोड़ा है और धीरे-धीरे डीएनए अनुक्रमण तकनीकों का उपयोग करके मानव जीनोम के डीएनए अनुक्रमों को निर्धारित करने के लिए अनुसंधान परियोजनाओं पर मुकदमा चलाने में सहयोग किया है। जो विधियाँ सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं, वे हैं संपूर्ण एक्सोम अनुक्रमण और संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण। आनुवंशिक विविधताओं की पहचान करने के लिए दोनों तरीकों का उपयोग किया जाता है। समय के साथ जीनोम अनुक्रमण अधिक लागत प्रभावी हो गया, और इसे चिकित्सा क्षेत्र में लागू किया, जिससे वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद मिली कि कौन से जीन विशिष्ट बीमारियों के लिए जिम्मेदार हैं। व्यक्तिगत चिकित्सा चिकित्सा में एक उभरता हुआ अभ्यास है जो किसी व्यक्ति के आनुवंशिक प्रोफ़ाइल के आधार पर रोगी-विशिष्ट उपचार विकसित करता है। उपचार रोगियों को अधिकतम चिकित्सीय प्रभावशीलता और न्यूनतम प्रतिकूल प्रभावों का अनुभव करने में सक्षम बनाता है। व्यक्तिगत चिकित्सा को व्यापक रूप से स्वीकार किया गया है, और अन्य क्षेत्रों में आसानी से अपनाने के लिए नीति और बुनियादी ढांचे में भविष्य-उन्मुख परिवर्तनों को दुनिया भर में लागू किया गया है। जीन और आनुवंशिकता का पता लगाने के इतिहास के प्रयास 100 वर्षों से अधिक समय से चले आ रहे हैं। ग्रेगर मेंडेल के विरासत के अध्ययन से, कई शोधकर्ताओं ने नई खोजों और आविष्कारों के माध्यम से वैज्ञानिक विकास के लिए खुद को समर्पित किया है, जैसे कि रोज़लिंड फ्रैंकलिन द्वारा खोजा गया डीएनए डबल हेलिक्स और फ्रेडरिक सेंगर द्वारा आविष्कार किया गया गायक अनुक्रमण। 1959-1960 में ट्राइसोमी जैसे गुणसूत्र विकारों की पहचान ने वैज्ञानिकों को यह महसूस करने के लिए प्रेरित किया है कि जीन फेनोटाइपिक विशिष्ट रोगों से संबंधित हैं। इसने सभी वैज्ञानिकों को मानव जीनोम को समझने के लिए एक साथ कई परियोजनाओं को पूरा करने के लिए प्रेरित किया। मानव जीनोम परियोजना मानव जीनोम परियोजना (एच. जी. पी.) पूरे मानव जीनोम के आधारों के पूर्ण अनुक्रम का निर्धारण करने और मानव जीन के पूर्ण समूह की पहचान करने के प्राथमिक लक्ष्य के साथ छह देशों में विश्वविद्यालयों और अनुसंधान केंद्रों द्वारा संचालित एक शोध परियोजना है। इस परियोजना ने आनुवंशिक जानकारी को सार्वजनिक डेटाबेस में भी संग्रहीत किया और डेटा विश्लेषण के लिए उपकरणों के सुधार में इसकी भूमिका थी। विभिन्न आबादी से भर्ती किए गए अनाम मानव स्वयंसेवकों के एक समूह को अनुक्रमित किया गया था। एच. जी. पी. की स्थापना ने आनुवंशिक उत्परिवर्तन का पता लगाकर और आनुवंशिक मानचित्रों का निर्माण करके मानव उत्पत्ति का पता लगाने में तेजी लाई। इसके अतिरिक्त, इसने दुनिया भर में अन्य शोध परियोजनाओं को शुरू करने में मदद की। इंटरनेशनल हैपमैप प्रोजेक्ट इंटरनेशनल हैपमैप प्रोजेक्ट एक अंतरराष्ट्रीय शोध परियोजना है जो जीनोम-वाइड एसोसिएशन स्टडी (जी. डब्ल्यू. ए. एस.) द्वारा जीनोटाइप-फेनोटाइप सहसंबंध की पहचान की सुविधा प्रदान करती है। इस शोध ने 11 वैश्विक आबादी से मानव रोग को प्रभावित करने वाली आनुवंशिक विविधताओं को खोजने के लिए मानव जीनोम का एक हैप्लोटाइप मानचित्र बनाया। यह परियोजना मुख्य रूप से एकल न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता (एस. एन. पी.) पर केंद्रित थी जो आबादी के भीतर और भीतर वितरित की गई थी, और बहुरूपता की जांच के लिए उच्च घनत्व वाले एस. एन. पी. सरणियों को तैयार किया गया था, जिससे शोधकर्ताओं को सामान्य मानव रोगों में शामिल जीन की खोज करने की अनुमति मिली। इन परियोजनाओं को डी. एन. ए. अनुक्रमण तकनीकों की सहायता से पूरा किया गया है जो प्रत्येक जीनोम में आनुवंशिक विविधताओं की पहचान करने की अनुमति देते हैं, इस प्रकार व्यक्तिगत रूप से आनुवंशिक रोगों का निदान करते हैं। जीनोम विश्लेषण व्यक्तिगत जीनोमिक्स में व्यक्तियों के जीनोम का विश्लेषण शामिल है। जीनोम का विश्लेषण करने के लिए आनुवंशिकी के बुनियादी ज्ञान की आवश्यकता होती है। डी. एन. ए. निर्माण खंड होते हैं जिन्हें न्यूक्लियोटाइड्स कहा जाता है और उन न्यूक्लियोटाइड्स को एक स्ट्रैंड बनाने के लिए एनील किया जाता है। डी. एन. ए. के दो तारों को दोहरे हेलिक्स रूप में सुपरकॉइल किया जाता है और जब लोग डी. एन. ए. संरचना की कल्पना करते हैं तो सबसे पहले यही सोचते हैं। ये डी. एन. ए. बहुत महत्वपूर्ण हैं क्योंकि इनमें आनुवंशिक जानकारी होती है। न्यूक्लियोटाइड्स का क्रम व्यक्तियों के जीनोमिक्स को निर्धारित करता है, और व्यक्तियों में अलग-अलग जीनोमिक्स होते हैं। इसलिए, लोगों की अलग-अलग विशेषताएँ होती हैं जैसे कि आँखों का रंग। डी. एन. ए. द्वारा न केवल विशेषताओं का खुलासा किया जा सकता है, बल्कि डी. एन. ए. अनुक्रमण के माध्यम से न्यूक्लियोटाइड्स के क्रम का निर्धारण करके अद्वितीय रोगों के विभिन्न कारणों की पहचान की जा सकती है। संपूर्ण एक्सोम और जीनोम अनुक्रमण व्यक्तिगत जीनोमिक्स का विश्लेषण करने के लिए, डीएनए अनुक्रमण नामक एक तकनीक की आवश्यकता होती है और इसका उपयोग डीएनए अनुक्रमों में किसी भी विकार या बहुरूपता को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। डी. एन. ए. अनुक्रमण के संचालन के दो तरीके हैं, पूर्ण एक्सोम अनुक्रमण (डब्ल्यू. ई. एस.) और पूर्ण जीनोम अनुक्रमण (डब्ल्यू. जी. एस.)। अनुक्रमण के औपचारिक तरीके से, गायक तकनीक की कुछ सीमाएँ थीं कि यह महंगी और समय लेने वाली थी। नेक्स्ट जेनरेशन सीक्वेंसिंग (एन. जी. एस.) के हालिया विकास ने सेंगर सीक्वेंसिंग की कमियों को नाटकीय रूप से दूर कर दिया। एन. जी. एस. ने बड़े पैमाने पर डी. एन. ए. के अनुक्रमण को सक्षम किया। जीन के टुकड़े होते हैं जो प्रोटीन का प्रतिलेखन करते हैं। जीन के ये टुकड़े पूरक प्रोटीन बनाने के निर्देश देते हैं और इन्हें एक्सॉन कहा जाता है। एक्सॉन को मनुष्य के जीनोम का 1 प्रतिशत बनाने के लिए जाना जाता है। जीनोम में सभी एक्सोन को एक साथ एक्सोम कहा जाता है। संपूर्ण एक्सोम अनुक्रमण जीनोमिक्स में सभी एक्सॉनों को अनुक्रमित करने की विधि है। चूंकि एक्सॉन द्वारा उत्पादित प्रोटीन मानव चयापचय और एंडोसोमल वातावरण के लिए महत्वपूर्ण हैं, यदि एक्सॉन में उत्परिवर्तन होता है, तो यह एक महत्वपूर्ण आनुवंशिक बीमारी का कारण बन जाएगा। इसलिए, अधिकांश उत्परिवर्तन जो ज्ञात आनुवंशिक रोगों का कारण बनते हैं, एक्सॉन क्षेत्र में उत्पन्न होते हैं। डब्ल्यू. ई. एस. संभावित रोग पैदा करने वाले उत्परिवर्तनों को अनुक्रमित करने का एक कुशल तरीका है। दूसरी ओर, डब्ल्यू. जी. एस. शाब्दिक रूप से उस विधि के लिए खड़ा है जो किसी व्यक्ति के डी. एन. ए. के प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड को अनुक्रमित करती है और जीनोम में किसी भी स्थान पर किसी भी भिन्नता का पता लगा सकती है। शोधकर्ताओं ने पाया है कि एक्सॉन क्षेत्रों के बाहर उत्परिवर्तन भी जीन प्रतिलेखन और प्रोटीन उत्पादन को प्रभावित कर सकते हैं। दूसरे शब्दों में, गैर-एक्सॉन क्षेत्र में डीएनए भिन्नता आनुवंशिक विकारों को प्रेरित कर सकती है जिनका डब्ल्यूईएस पता नहीं लगा सकता है। इसलिए, ऐसे अध्ययन हैं जो आनुवंशिक विकारों की पहचान करने के लिए जीनोमिक डेटा की गुणवत्ता बढ़ाने के लिए डब्ल्यूईएस और डब्ल्यूजीएस दोनों को एक साथ संचालित करते हैं। डब्ल्यूईएस और डब्ल्यूजीएस द्वारा, चुनिंदा-जीन अनुक्रमण की तुलना में विभिन्न आनुवंशिक विविधताओं को देखा जा सकता है, लेकिन पूरे पैमाने पर अनुक्रमण से प्राप्त जानकारी का महत्व ज्यादातर अज्ञात है। ऐसा इसलिए है क्योंकि आनुवंशिक भिन्नता और स्वास्थ्य के बीच कोई 100% कारण संबंध नहीं है। कुछ उत्परिवर्तन हैं जो मानव स्वास्थ्य को प्रभावित नहीं करते हैं या बीमारी का कारण नहीं बनते हैं। यह अनुमान नहीं लगाया जा सकता है कि पहचाना गया आनुवंशिक परिवर्तन रुचि की बीमारी का एक प्रेरक कारक है। इसलिए, कारणात्मक रूपों की पहचान करने के लिए एक बड़े नमूने के आकार का विश्लेषण करने की आवश्यकता है। हालांकि, अगली पीढ़ी के अनुक्रमण के उपयोग ने व्यक्तिगत चिकित्सा का उपयोग करके दुर्लभ बीमारियों के इलाज के लिए उपयोग किए जाने वाले व्यक्तिगत स्वास्थ्य देखभाल नियमों में क्रांति ला दी है। अनुप्रयोग आनुवंशिक चिकित्सा आनुवंशिक चिकित्सा कई फेनोटाइपिक दुर्लभ वंशानुगत विकारों का पता लगाने और उपचार में चिकित्सा देखभाल के लिए आनुवंशिकी के अनुप्रयोग को संदर्भित करती है, और यह अनुशासन व्यक्तिगत चिकित्सा जैसे चिकित्सा में एक उभरते क्षेत्र को शामिल करता है। व्यक्तिगत चिकित्सा व्यक्तिगत चिकित्सा एक प्रकार का चिकित्सा उपचार है जो रोगों के प्रति उनकी अपेक्षित प्रतिक्रिया या प्रतिरोध के आधार पर व्यक्तिगत रोगियों की विशेषताओं के अनुरूप है। जबकि पारंपरिक चिकित्सा एक 'एक-आकार-फिट-सभी' दृष्टिकोण का पालन करती है कि दवा को रोगियों की एक बड़ी आबादी के इलाज के लिए डिज़ाइन किया गया है, प्रतिकूल प्रभावों को कम करने और उपचार की प्रभावशीलता को अधिकतम करने के लिए उनकी आनुवंशिक जानकारी से संबंधित आणविक नैदानिक और विश्लेषणात्मक तकनीकों द्वारा आयोजित रोगियों के समूह को व्यक्तिगत दवा निर्धारित की जाती है। आवश्यकता व्यक्तिगत चिकित्सा की आवश्यकता विशेष रूप से मौजूदा चिकित्सा की चिकित्सीय प्रभावशीलता में कमी के साथ स्पष्ट हो जाती है। ग्लेक्सोस्मिथक्लाइन के एक पूर्व वरिष्ठ उपाध्यक्ष एलन डी. रोज़ेस के साथ एक बीबीसी समाचार साक्षात्कार में दावा किया कि 90 प्रतिशत दवाओं का केवल 30-50% रोगियों पर चिकित्सीय प्रभाव पड़ता है। रोगियों ने 50 प्रतिशत या उससे कम की कम प्रभावकारिता दर के साथ बाजार में वितरित दवाओं से अलग-अलग सफलता दर का अनुभव किया है। उन्होंने इस बात पर जोर दिया कि विभिन्न आनुवंशिक जानकारी रोगियों के बीच दवा की प्रतिक्रिया में परिवर्तनशीलता में योगदान देती है। कैंसर कोशिकाओं के एक उदाहरण के रूप में, ट्यूमर विषमता को कैंसर इम्यूनोथेरेपी के नैदानिक परिणाम से जुड़ा हुआ पाया गया है, इसलिए उच्च सटीकता के साथ नैदानिक तकनीकों का उपयोग किया जाना चाहिए। बायोमार्कर बायोमार्कर की खोज के लिए रोगियों की परिस्थितियों का सटीक निदान किया जाना चाहिए, जो चिकित्सा स्थिति के जैविक संकेतक हैं जिन्हें वस्तुनिष्ठ और सटीक रूप से मापा जा सकता है। बायोमार्कर खोज द्वारा विकसित एक पूर्वानुमान संकेत रोग की प्रगति और दवा के हस्तक्षेप के लिए रोगियों की प्रतिक्रिया का पूर्वानुमान है। नतीजतन, इसका उपयोग नई दवाओं के विकास और योग्य रोगियों के चयन में किया जा सकता है, जिनका कुछ दवाओं से इलाज होने की उम्मीद है। उदाहरण के लिए, एकल आणविक सरणी प्रौद्योगिकी ने प्रत्येक प्रोस्टेट कैंसर कोशिका के बीच प्रोस्टेट-विशिष्ट प्रतिजन स्तरों में परिवर्तन का पता लगाया है। इसके अलावा, फाइबर माइक्रोएरे को सिस्टिक फाइब्रोसिस के संभावित बायोमार्कर की पहचान करने के लिए एक बहुआयामी निदान मंच के रूप में काम किया गया है, जिसमें इंटरल्यूकिन-8, संवहनी एंडोथेलियल विकास कारक, एपिडर्मल विकास कारक, इंटरफेरॉन-गामा प्रेरक प्रोटीन और मैट्रिक्स मेटालोपेप्टिडेस-9 शामिल हैं। इन बायोमार्कर हस्ताक्षरों ने रोगियों को उनकी बीमारी की गंभीरता के आधार पर उपसमूहों में विभाजित करने में सक्षम बनाया। उदाहरण नैदानिक तकनीकों और जीनोमिक अनुक्रमण के एकीकरण ने बाजार में व्यक्तिगत दवा के कार्यान्वयन की अनुमति देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। उदाहरण के लिए, सी. वाई. पी. 2सी9 और वी. के. ओ. आर. सी. 1 जीन में आनुवंशिक भिन्नताओं के आधार पर वारफेरिन तीव्र हृदय विफलता, रक्तस्राव, नेक्रोसिस और ऑस्टियोपोरोसिस का कारण बन सकता है। चूँकि प्रत्येक रोगी की आनुवंशिक भिन्नता के आधार पर वारफेरिन के लिए पर्चे की खुराक लगभग 10 गुना भिन्न होती है, यू. एस. फूड एंड ड्रग एडमिनिस्ट्रेशन (एफ. डी. ए.) अनुशंसा करता है कि आनुवंशिक परीक्षण करने के बाद वारफेरिन की खुराक निर्धारित की जानी चाहिए। इसके अलावा, एपिडर्मल ग्रोथ फैक्टर रिसेप्टर (ई. जी. एफ. आर.)-टायरोसिन किनेज का एक अवरोधक, जेफिटिनीब, केवल स्तन कैंसर या गैर-छोटी कोशिका फेफड़ों के कैंसर पर चिकित्सीय प्रभावकारिता रखता है। ई. जी. एफ. आर. जीन में आनुवंशिक भिन्नताओं को फेफड़ों के कैंसर के रोगियों की जीफिटिनिब के प्रति संवेदनशीलता से जुड़ा हुआ बताया गया है। सक्रिय एच. ई. आर. 2/तंत्रिका व्यक्त करने वाले स्तन कैंसर के रोगियों को जेफिटिनिब के चिकित्सीय प्रभावों से लाभ हुआ है। स्तन या गैर-छोटी कोशिका फेफड़ों के कैंसर के रोगियों के इलाज के लिए एफ. डी. ए. द्वारा अनुमोदित जेफ़िटिनीब दिया जाना चाहिए। भविष्य के रुझान अनुक्रमण की लागत डीएनए अनुक्रमण की कीमत हाल तक बहुत महंगी थी। 2010 के दशक के दौरान डब्ल्यू. जी. एस. की लागत लगभग 20,000 डॉलर थी। डब्ल्यू. जी. एस. और डब्ल्यू. ई. एस. नैदानिक व्यवहार में अपेक्षाकृत हाल की तकनीकें हैं। नैदानिक अनुसंधान में डब्ल्यूईएस और डब्ल्यूजीएस के उपयोग को प्रोत्साहित करने के लिए स्वास्थ्य आर्थिक साक्ष्य का वर्तमान डेटा सीमित है। इसलिए, ऐसे पर्याप्त अध्ययन नहीं हैं जो लागत अनुमानों में शामिल इन प्रौद्योगिकियों और घटकों की लागत-प्रभावशीलता का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन और संकेत देते हैं। हालांकि, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (ए. आई.) के विकास और बड़े डेटा और मशीन लर्निंग के ज्ञान ने शोधकर्ताओं को तेजी से और कुशलता से बड़े पैमाने पर डी. एन. ए. अनुक्रमण का विश्लेषण करने में सक्षम बनाया। अब डब्ल्यू. जी. एस. की कीमत अपने सबसे निचले स्तर, 1,500 डॉलर तक गिर गई। डब्ल्यूईएस के लिए एकल परीक्षण $555 से $5,169 तक और डब्ल्यूजीएस के लिए $1,906 से $24,810 तक हैं। तकनीकों के विकास के साथ यह कम हो रहा है। वर्तमान में, लागत में उल्लेखनीय कमी के कारण, विकसित देशों के अलावा देश, अद्वितीय रोगियों का डब्ल्यूजीएस करने या जनसंख्या आनुवंशिकी का एक बड़ा डेटा बनाने के लिए एक आधार प्राप्त करने के लिए संयुक्त अध्ययन करने की योजना बना रहे हैं। बुनियादी ढांचे में बदलाव चिकित्सा क्षेत्र में उनके समावेश और व्यक्तिगत स्वास्थ्य देखभाल सेवाओं के लिए बढ़ती सार्वजनिक मांग के अनुपालन में इंजीनियरिंग और गणना के महत्व को क्लीनिकों और बाजार के ध्यान में लाया गया है। नैदानिक परीक्षण उपयोग के लिए ए. आई. और मशीन लर्निंग का उपयोग करने वाले कंप्यूटर आधारित विश्लेषणात्मक मंच व्यावहारिक हैं। वे जीनोम अनुक्रमण द्वारा वर्गीकृत उप-जनसंख्या-विशिष्ट स्तरीकरणों के आधार पर रोगी-विशिष्ट इष्टतम उपचार निर्धारित करने में सक्षम थे। ए. आई. प्लेटफॉर्म द्वारा निर्देशित अध्ययन के अनुसार, रोगी की आनुवंशिक जानकारी के आधार पर यकृत प्रत्यारोपण इम्यूनोसप्रेसेन्ट प्रिस्क्रिप्शन की सफलतापूर्वक सिफारिश की गई थी, और इसने पुष्टि की कि नियंत्रित समूह रोगियों की तुलना में ए. आई.-व्युत्पन्न दवा की सिफारिश में अंतर-रोगियों में कम भिन्नता थी। कम्प्यूटेशनल विश्लेषणात्मक प्लेटफार्मों ने दवाओं के प्रति रोगियों की प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी की और चिकित्सा दवाओं और उपकरण सत्यापन को फिर से बनाने की प्रक्रिया को बढ़ावा दिया। कंप्यूटर प्रोग्रामिंग और व्यक्तिगत चिकित्सा का एकीकरण बड़ी संख्या में रोगियों को अधिक दक्षता के साथ कम समय में व्यक्तिगत देखभाल प्राप्त करने में सक्षम बनाता है। राजनीतिक परिवर्तन चिकित्सा समुदाय पारंपरिक चिकित्सा को व्यक्तिगत चिकित्सा में परिवर्तित करने की बढ़ती प्रवृत्ति का अनुसरण करता है, और लंबे समय से चली आ रही नियामक नीतियां इसके सार्वजनिक उपयोग के लिए हल की जाने वाली बाधाएं हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका ने 2016 में 21वीं सदी के इलाज अधिनियम के अधिनियमन के माध्यम से कार्रवाई की। इस प्रवर्तन ने अमेरिकी खाद्य और औषधि प्रशासन (एफ. डी. ए.) को वित्तीय सहायता प्रदान की, जिससे बाजार में सेल थेरेपी और चिकित्सा उपकरणों जैसे नए व्यक्तिगत उत्पादों के उद्भव में तेजी आई। इसके अलावा, राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एन. आई. एच.) को संसाधन आवंटन से लाभ हुआ। कई देशों ने व्यक्तिगत चिकित्सा के सुधार के लिए कानून पेश किया है। सिंगापुर में, ए. आई. सिंगापुर, नेशनल रिसर्च फाउंडेशन द्वारा समर्थित एक राष्ट्रीय ए. आई. पहल, दवा विकास और रोगी-केंद्रित देखभाल में राष्ट्रीय ए. आई. क्षमताओं को बढ़ाने में सक्षम थी। इसके अलावा, यूरोपीय संघ को खतरे में डालने वाली प्रमुख चुनौतियों से निपटने के लिए चिकित्सा उपकरणों, दवाओं और टीकों को विकसित करने के उद्देश्य से यूरोपीय संघ और दवा कंपनियों के बीच अभिनव दवा पहल (आई. एम. आई.) की स्थापना की गई थी। सटीक चिकित्सा आनुवंशिक गोपनीयता जनसंख्या आनुवंशिकी संदर्भ जीनोम फार्माकोजेनोमिक्स व्यक्तिगत ऑन्को-जीनोमिक्स संदर्भ व्यक्तिगत चिकित्सा जीनोमिक्स भी देखें।