24
dr.med. Hallvard Lærum, Stab IKT, Oslo Universitetssykehus Espen Skorve, Institutt for Informatikk, Universitetet i Oslo HelsIT, 18.septemer 2012 Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

  • Upload
    tate

  • View
    60

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?. dr.med. Hallvard Lærum, Stab IKT, Oslo Universitetssykehus Espen Skorve, Institutt for Informatikk, Universitetet i Oslo HelsIT, 18.septemer 2012. Bakgrunn. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

dr.med. Hallvard Lærum, Stab IKT, Oslo UniversitetssykehusEspen Skorve, Institutt for Informatikk, Universitetet i Oslo

HelsIT, 18.septemer 2012

Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Page 2: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Bakgrunn• Det er nå praktisk og økonomisk mulig

å sekvensere alle genene hos en pasient ved hjelp av High Throughput Sequencing(HTS)-teknikker.

• Funnene fra slike undersøkelser danner grunnlag for såkalt individualisert medisin, og har konsekvenser for alt fra valg av behandling til hvilken risiko pasienten har for å bli syk.

• Få leger har tilstrekkelig kunnskap om disse omfattende funnene, og vi tror det er lite sannsynlig at helsepersonell vil kunne tilegne seg kunnskapen på egen hånd.

• Teknikken skaper en rekke tekniske, medisinske, etiske og juridiske utfordringer.

Page 3: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

• Tverrfaglig forskningsprosjekt støttet av Norges forskningsråd i VERDIKT-prosjektet

• Samarbeid mellom OUS og UiO– Avd. for medisinsk genetikk OUS– Stab IKT OUS– Avd. for farmakologi OUS– Norwegian Sequencing Center– Inst. for informatikk UiO– USIT– Juridisk fakultet UiO

genAP

Page 4: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Mål for genAP-prosjektet• Utforme plattform for å lagre og tilgjengeliggjøre data fra

sekvensering av hele pasientens arvemateriale– Automatisering av analyseprosess fra rådata til genetiske funn

• Sørge for sikker lagring og tilgangsstyring etter gjeldende lover og forskrifter– Støtte sikker formidling av genomdata nasjonalt– Gi innspill til endring av bioteknologiloven ut fra kliniske behov

demonstrert av plattformen

• Støtte bruk av genetiske data i klinisk praksis ved å formidle tolkninger av dem– Prøve ut og tilpasse internasjonale innholdsstandarder for

genetiske rapporter for integrasjon i elektronisk pasientjournal.– Utvikle algoritmer for tolkning av genetiske funn innen diagnostikk

og prognose, behandlingsanbefalinger (farmakogenomikk) og prediktive tester (risiko for sykdom)

Page 5: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Genetisk variasjon• Hvert genom har 3.4 milliarder basepar

– ATTCATTCCATAGGCAAGTTATTATFGGC……

• Hver person har millioner av varianter i sitt genom– En stor andel genetiske varianter er ikke

beskrevet før– I gjennomsnitt har hver person 70 varianter

(mutasjoner) som er helt nye, dvs. er verken arvet fra mor eller far

– I gjennomsnitt har hver person 100 ”loss of function” varianter, som isolert sett burde gitt sykdom. Det gjør de ikke.

Page 6: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Hvilke deler av DNA blir analysert?

Intron Ekson Intron Ekson Ekson Intron

Reguleringsseter,Copy Number Variations

(CNV), non-coding regions

”Targeted”Eksom Fullgenom

Page 7: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Genetikk er relevant for ”alle” pasienter• Behandling

– Dosering av takrolimus (Prograf, Advagraf) ved organtransplantasjon– Dosering av warfarin (Marevan) – Dosering av nevroleptika– Valg og dosering av betablokkere og kalsiumkanalblokkere– Innsetting av Implantabel Cardioverter-Defibrillator (ICD) ved mistanke om

arvelig hypertrofisk kardiomyopati

• Forenklet diagnostikk– Hypertrofisk kardiomyopati– Mental retardasjon hos barn

• Prognose– Hypertrofisk kardiomyopati– Huntington’s chorea

• Risiko– Arvelig risiko for brystkreft– Type 2 Diabetes– Schizofreni og bipolar manisk-depressiv lidelse

Page 8: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Marevan (Warfarin)• Farlig legemiddel

– 21 pasienter døde på grunn av Marevan i Norge i 2011 (blødning). 88000 fikk resept på medikamentet i 2011.

• Genetisk styrt behandling gir riktigere dosering (1)– NEJM 2009: Bedre tilpasset dosering ved bruk av genetiske data enn kliniske algoritmer eller fast

dosering.

• Aktuelle genvarianter– CYP2C9: Variantprevalensen for *2 og *3 er hhv. 10% og 6% hos hvite (kaukasiere)

• *1: normal warfarindosering• *2: 30% reduksjon av metabolisme• *3: 90% reduksjon av metabolisme

– VKORC1: ”A”- allel gir lavere produksjon av VKORC1 enn ”G”-allel, og dermed mindre behov for warfarin. 37% av hvite har ”A”-allel• Men: CYP4F2: rs2108622-varianten gir lavere CYP4F2 og dermed høyere nivå av vitamin K, dvs. større behov for warfarin.

• Tør vi gi marevan til pasienter med kombinasjonen CYP2C9*3 og VCORC1-A ?– Skal ha dramatisk redusert dosering (under 10%)

• Tør vi behandle pasienter med marevan uten å vite dette?

(1) “Estimation of the Warfarin Dose with Clinical and Pharmacogenetic Data.” New England Journal of Medicine 360, no. 8 (February 19, 2009): 753–764.

Page 9: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Takrolimus• Legemiddel for organtransplantasjon

– Takrolimus er et immunsupprimerende legemiddel som brukes for å unngå frastøtning ved organtransplantasjon.

• Store forskjeller i metabolisme ut fra genetiske varianter– Noen mennesker (ca.15%) har mye høyere metabolisme av takrolimus enn andre, og

krever dobbelt så høy dose ved oppstart, dvs. like etter at nyren er transplantert inn.– Flere gener er involvert, men sammenhengen er sterkest for CYP3A5-genet. *1-varianten

(homozygot eller heterozygot) gir CYP3A5-uttrykk, og dermed økt metabolisme i forhold til den norske normalbefolkningen.

• Forskjellen kan bety liv og død– Pasienter som ikke kommer raskt opp i ønsket legemiddelkonsentrasjon har økt risiko for

frastøtning.– De som har frastøtning tidlig etter transplantasjonen får hyppigere frastøtning senere, og

har dårligere overlevelse.– CYP3A5 vurderes innført som standard undersøkelse i den nasjonale tx-protokollen.

Page 10: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Svært effektiv genetisk utredning

Genom-data

Hva er CYP3A5, CYP3A4 og POR?

CYP3A5 *1/*3CYP3A4 *18/*1bPOR *28/*28

!

?? ?

Genetiker eller legespesialist kan finne ethvert gen bare ved å slå opp i en database

Page 11: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Hjelp til styring av behandling

Genom-data

Hvordan doserer jeg Marevan for akkurat denne

pasienten?

Et øyeblikk Bzzbzz.. CYP2C9..bzzbzz..

VCORKC1

Bzzbzz.. CYP2C9*1..bzzbz

z..VCORKC1*3

Enkelt eksempel

Almenpraktiker

Page 12: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Hjelp til diagnostikk

Genom-data

Er dette den arvelige formen

for kardio-myopati?

Et øyeblikk Bzzbzz.. MYH7..bzzbzz… TNNT2..TPM1…

Bzzbzz.. MYH7..bzzbzz… TNNT2..TPM1…

Hei! Den varianten har jeg aldri sett før!

Hjelp meg,Kjære genetiker!

Hm… stoppkodon midt i myomet, det kan umulig gå bra

Ok.

Noe mer komplisert eksempel

Almenpraktiker

Genetiker

Page 13: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Skal vi bestille en slik genom-

sekvensering?

Almenpraktiker

Informasjonssikkerhet

Genom-data

Sykehuset vårtkan kartlegge alle slags

gener nå. Dette er nyttig for din utredning,

og for å velge riktig behandling

Ok.Det kan tenkes at vi finner risiko for sykdom som du ikke visste om.

Det er greit.

Vil du vite om det hvis vi finner risiko for en uhelbredelig

sykdom?

Nei og nei. Denne type hjertesvikt klarer vi ikke å

stoppe.

Ja… tror det?Så fint! Da bestiller jeg

genom-sekvensering

Flotte greier! Nå fikk vi en forklaring på

hjertesvikten din, og medikamentet vi valgte

virket jo fint.

Pasient

Legespesialist

Uærlig ansatt

Men det var godt vi så det nå. Vi setter inn en slags pacemaker som

starter hjertet igjen hvis det begynner å flimre

Jeg har dårlige nyheter til deg. Hjertesvikten er av en alvorlig type. Den kommer til å forverre seg over de nærmeste

årene.

Det var ikke bra.

Men det er godt vi vet dette. Vi kan operere inn pacemakeren når

tiden er inne, og det vil gi deg beskyttelse i lang

tid.

Uærlig forsikringsagent

Jeg liker ikke dette

Men vi får la det stå til

Utrolig sånn uflaks jeg har hatt på

internett-poker i det siste.

Jeg må skaffe mer penger i en

fart!

Hm… er det noen med ukjent

sykdomsrisiko her da?

…manisk depressivitet,

kanskje?...

Huntington’s sykdom… ..diabet

es..

..hjertesvikt…DER!

Hei Laila! For 150.000 skal du få

en liste over kunder du ikke skal selge livsforsikring til

Den er grei.

Kjære kunde. Vi beklager at vi ikke

lenger kan tilby deg livsforsikring.

Eller lån.

???!

Uærlig arbeidsgiver

Kjære jobbsøker. Vi har vurdert din

søknad, og funnet at du nok ikke er aktuell for denne stillingen.

??!!!

Kjære kunde! Vi har den aller beste

kvikksølv-salve som kurerer akkurat din

hjertesvikt

Uærlig selger

??!!!

Page 14: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Utfordringer

Page 15: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Tekniske utfordringer• Middels store datamengder

– Ca.1 Gb per genom– Tilsv. 20 CT eller 100 rtg.thorax

• Omfattende prosessering– Ca. 2500 t (104 døgn) per genom for

diagnostikk for vanlige servere uten cluster-teknologi

– Krav til prosessering begrenser økning av pasientvolum mer enn krav til lagring

• ”Enkel” formidling – Få gener brukes i hver tolkning

• Identifisering av genvarianter krever tilgang til store databaser i stadig endring– Knytning av hypersensitive data til

databaser på internett er en sikkerhetsutfordring

– Svakheter i dagens datagrunnlag vil gi behov for å analysere undersøkelser på nytt i fremtiden

Lagringsbehov Eksom 1.5 % av genomet

Fullgenom

Rådata 7 Gb 500 GbSekvensdata (komprimert FASTA)

14 Mb 950 Mb

Varianter (ASCII 20 bytes/gen)

500 Kb -

Prosessering Eksom 1.5 % av genomet

Fullgenom

Forskning(BWA)

15 t 750 t

Diagnostikk(NovoAlign)

50 t 2500 t

Antall unders.per år

Samtidige CPU’er

Lagringsbheov per år

500 eksomer 71 7 Gb

500 genomer 3562 500 Gb

Page 16: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Medisinske utfordringer• Få leger har oppdatert genetisk kunnskap med relevans for

sitt fagfelt ut over diagnostikk– Hovedvekten av genetiske undersøkelser fra amerikanske primærleger

dreide seg om vordende foreldre med mistanke om å være bærere av sykdomsgener (Ronquillo et al 2012*)

• Individualisert medisin betyr at hver pasient må vurderes for seg, selv om de har samme diagnose– Kritisk å få tilgang på kunnskap som er tilpasset hver enkelt pasient– Tolkning av genetiske funn bør automatiseres og formidles dit leger tar

beslutninger om utredning og behandling

• Tolkning er i økende grad avhengig av pålitelige og oppdaterte grunndata– Vanlig forekommende varianter med sterke effekter er i hovedsak

avdekket– Ny kunnskap vil komme fra effekt av sjeldne varianter, eller kombinert

effekt av flere varianter– Kvaliteten på offentlig tilgjengelige databaser med genetisk kunnskap

er variabel

* http://jamia.bmj.com/content/19/4/570.full

Page 17: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Etiske utfordringer• Retten til ikke å vite

– Ikke alle vil takle en dårlig prognose– Hva gjør vi med utilsiktede funn?

• Retten til ikke å diskrimineres– Risiko for å utvikle sykdom kan påvirke forhold til familie, arbeidsgiver,

forsikringsselskap og andre– Genomdata sier også noe om dine foreldres gener; hvem de er og hvor du

kommer fra

• Retten til personvern, og potensiale for overvåkning– Gensekvensene er så variable at selv kortere utdrag kan være unike for deg– Genomdata kan brukes til å identifisere deg og til å se hvor du har vært

• Men også: retten til god helsehjelp– Diagnostikk, forebygging og behandling kan forbedres betydelig med

genetiske undersøkelser– Det er uetisk å bli utsatt for bivirkninger eller uvirksom behandling hvis det

kan unngås

Page 18: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Juridiske utfordringer

• Bioteknologiloven kap.5– Om prediktive undersøkelser

• Alle typer skal godkjennes av helsedepartmentet og bioteknologinemda• Pasienten skal gi skriftlig samtykke til undersøkelsen• Pasienten skal gis genetisk veiledning før, under og etter undersøkelsen

– Om genetiske masseundersøkelser og farmakogenetiske undersøkelser• Kan godkjennes i forskrift, og kan gi unntak fra kravene over• Konsekvens: Med mindre det gis unntak i forskrift, skal pasienten gi skriftlig samtykke for alle typer

genetiske undersøkelser– Kan pasienten gi blankofullmakt til et helt genom?– Er hver ny tolkning av utvalgte gener i et genom en ny undersøkelse?

• Helseinformasjonssikkerhetsforskriften og lesing av informasjon på tvers av virksomheter– Egne avtaler mellom virksomheter– Skriftlig pasientsamtykke i hvert tilfelle av tilgang, men kan gis overfor hele virksomheter for en

periode– Logging av forespørsel om og resultat av tilgang

Page 19: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Ulike brukere trenger ulik tilgang på genetisk informasjoneksempel fra farmakogenetikk

SykepleierTrenger hint om at det genetiske årsaker til en uvanlig høy dosering, men ikke nødvendigvis detaljene fra undersøkelsen

PrimærlegeTrenger praktisk råd om dosering av medikament med overordnet beskrivelse av mekanisme

LegespesialistTrenger praktisk råd om dosering av medikament, med beskrivelse av mekanisme og presis angivelse av genvariant

Genetiker, bioinformatiker, molekylærbiologTrenger full tilgang til å søke på aktuelle og beslektede genvarianter med angivelse av klassifisering, analysekvalitet og rene sekvensdata. Praktiske råd og automatisert tolkning tas med som orienterende informasjon.

Page 20: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Kan vi skille på gener mtp. hvor stigmatiserende resultatene oppleves å være?

• Overlapp!– Om brystkreftpasienter ikke kan omsette tamoxifen til aktiv form

(CYP2D6), er prognosen dårligere– Mange diagnostiske tester sier også noe om prognosen (for eksempel

kardiomyopati, Huntington’s sykdom). Hva med de som ikke vil vite prognosen om den er dårlig?

Gener relevante for: Har betydning for: Stigmatiserende?

Behandling Alt helsepersonell involvert i å yte behandlingen

Nei, sjelden

Diagnostikk Legespesialister Kan være det, men funnene er som regel ventet

Sykdomsrisiko og prognose

Genetikere Ja, ofte. Eks. psykiatriske tilstander, tilstander med stor funksjonssvikt

Page 21: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Utfordringer for kliniske IKT-systemer (1) • Kompliserte krav til informasjonssikkerhet

– Tilgangsstyring til deler av pasientopplysningene ut fra rolle, tilsv. skjermet journal for psykiatri

– Håndtere pasientsamtykke og tilgang for relevant helsepersonell, samtidig med pasienters rett til ikke å vite• Vil i praksis kreve bedre mekanismer for å formidle samtykke og

bekreftelse av tjenestelig behov for tilgang enn vi har i dag

• Vanlig svarrapportering er ikke egnet– Et mindre antall genvarianter (eks. CYP-genene) kan ha

konsekvenser for et stort antall legemidler eller andre behandlingsformer• Skal man liste opp 300-500 legemidler på tampen av en

svarrapport, eller lage en svarrapport per medikament?– Tolkningene har relevans i lang tid, ikke bare de første

månedene etter prøvetakning• Må i så fall alle genetiske svarrapporter memoreres for hver

pasient?– Alle kjente fysiologiske mekanismer er i prinsippet berørt

• Skal de genetiske svarrapportene ha sin egen subjournal?

Page 22: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Utfordringer for kliniske IKT-systemer (2)• Tolkningene av funnene må formidles dit

beslutningene tas– Eks. legges inn i beslutningsstøtte– Eks. automatisk oppslag eller ”infobuttons”

• Klinisk innhold må struktureres både i rapportene og i mottakende systemer– Angivelse av de genetiske variantene tolkningen er

bygget på– Integrasjon med eksisterende pasientopplysninger

• Familietrær og arvelige sykdommer• Fysiologiske variabler (blodtrykk, vekt, høyde)

– Angivelse av anbefaling etter tolkningen• Legemidler og annen behandling• Laboratorieundersøkelser og andre supplerende

undersøkelser• Differensialdiagnoser, angivelse av risiko for tilstander• Påvirkning av tolkninger i andre former for beslutningsstøtte

Page 23: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Oppsummering• Kunnskapen om genene er økende, og har betydning for

behandling, diagnostikk, prognose og sykdomsrisiko

• Sekvensering og formidling av hele pasientgenom gir tekniske og sikkerhetsmessige utfordringer– Jmf. pasientens rett til ikke å vite– Jmf. krav om pasientsamtykke før undersøkelse– Obs uærlige ansatte

• Visse gener sier noe om sykdomsrisiko mens andre sier noe om hva slags behandling pasienten skal ha. I lovverket behandles begge deler likt.– Inntil en egen forskrift kommer

• Tolkning og forvaltning av informasjonen representerer medisinske utfordringer

• ”Enhver” beslutningsstøtte eller protokoll i EPJ må ta høyde for individuelle (les: genetiske) forskjeller.

Page 24: Hvilke IT-tekniske (og andre) utfordringer stiller genteknologien helsevesenet overfor?

Arkitektur for plattformHer identifiseres sekvensfragmentene fra rådataene,

deretter hvilke genvarianter pasienten har. Sekvenser og

varianter lagres og gjøres tilgjengelig for øvrige deler av systemet

Her bruker genetikere og bioinformatikere egne verktøy for å tolke sekvensdataene om

de automatiske tolkningene ikke gir resultat

Her produseres rapporter med tolkning av hva pasientens

genvarianter betyr for sykdomsrisiko, diagnostikk, behandling, og prognose

Her ”bestiller” brukeren rapporter som er relevante for utredning og

behandling, og legger evt. inn tilleggsopplysninger som kreves for å

tolke de genetiske dataene