一款新开发的开源工具专门用于严格重新分析基因组数据，在检测新的罕见疾病诊断方面极为有效。该工具能够频繁自动地重新检查存储的DNA数据，将确保为数百个家庭提供更及时的答案。
世界领先的研究发现，由澳大利亚和美国研究人员创建和验证的Talos工具能够大规模、快速且低成本地找到罕见疾病诊断，解决了主要瓶颈问题。
发表在《自然医学》杂志上的研究结果指出，该工具效率极高，为200多名基因组测试未能找到病因的患者确定了新的遗传诊断。这一结果也为基因组医学这一快速发展的领域中的人工智能应用方法奠定了基础。
该研究由默多克儿童研究所(MCRI)和维多利亚临床遗传服务(VCGS)主导，合作方包括人口基因组学中心(默多克儿童研究所与加文医学研究所的联合倡议)、麻省理工学院和哈佛大学的布罗德研究所以及微软研究院。
MCRI的Zornitza Stark教授同时也是VCGS的临床遗传学家，她表示Talos将改变罕见疾病患者和家庭的诊疗结果。
在澳大利亚，遗传性疾病如肌肉萎缩症影响了超过每17人中的1人。
Stark表示，虽然基因组测试已经革新了罕见疾病的诊断，但超过一半的患者在初次测试后仍然未被确诊。
"与大多数医学检查不同，基因组数据可以长期存储，并随着知识的进步而重新分析，"她说。"然而，人工重新分析劳动密集、成本高且难以大规模实施，这意味着目前只有少数患者能从中受益。"
"我们开发了Talos以通过自动化重新分析过程来克服这些障碍。该工具整合了关于基因和变异体及其在疾病中作用的新知识的月度更新，自动只标记潜在的新诊断。这使得重新分析过程可以扩展到数千名患者，并可以频繁进行。"
研究人员首先使用两个先前分析过的罕见疾病队列验证了Talos，这些队列涉及来自美国和澳大利亚的1,089名患者。Talos成功识别了约90%的已知诊断，并且每户家庭平均仅返回1.3个候选变异体，显示了高效率。
布罗德研究所副会员Kaitlin Samocha同时也是麻省总医院和哈佛医学院基因组医学中心的助理教授，她说："随着基因测序成为医疗保健的标准部分，未确诊的家庭积压正在迅速增长。我们设计Talos只为每位患者返回少量变异体，减少了分析瓶颈并加快了诊断时间。"
在该研究中，团队随后在4,735名患有罕见疾病的儿童和成人队列中测试了Talos。这些家庭之前已经通过澳大利亚基因组学或VCGS进行了基因组测试，但诊断仍然是个谜。Talos确定了241个新的诊断，为跨越神经发育、心脏和肾脏疾病的广泛病症提供了5.1%的额外诊断率。
超过一半的额外诊断源于科学知识的进步。在附加知识公开后，Talos做出新诊断的中位时间是32天，有些诊断甚至在一天内就能完成。估计成本为每1,000个基因组初始工作流程不到12美元，随后每月进行重新分析的年成本不到2美元。
重要的是，研究表明这些新诊断已经对家庭产生了更广泛的影响。已经有50多名家庭成员接受了进一步测试，为监测、治疗和生殖决策提供信息，特别是针对遗传性心脏疾病。
人口基因组学中心主任Daniel MacArthur教授表示，这些发现突显了基因组学发现的快速进展和系统重新分析的重要性。
"每年都会发表数百个新的基因-疾病关联和数千个新的变异体解释，"他说。"自动化重新分析使我们能够比传统模型更快地将这些知识转化为家庭的实际临床效益。"
这项工作还为将人工智能工具整合到遗传疾病诊断中奠定了基础，这也是由MacArthur和他的团队领导的、新成立的澳大利亚罕见病安全基因组学和人工智能联盟(AASGARD)的重点。
微软研究院首席研究员Jeremiah Wander表示："Talos是开源的、可审核的，并设计用于在标准计算基础设施上运行，大规模部署时持续成本低。该研究为未来围绕罕见疾病诊断的政策提供了关键证据。"
5岁的Annabelle患有ReNU综合征，这是一种导致严重智力和身体残疾的罕见遗传疾病。她视力受损，无法言语，并有明显的发育迟缓。直到大约一年前，她还经常发作癫痫。
Kiera表示，Annabelle出生前没有任何迹象表明她将面临终身健康挑战。
"出生后24小时内，Annabelle就被送进了皇家儿童医院的重症监护室，"她说。
"Annabelle无法自主呼吸或进食，如果没有现代医学她就会死亡。医生花了六周时间才使她稳定下来，我们才能带她回家。当时除了怀疑她有未确诊的遗传疾病外，我们没有任何答案。"
Annabelle参加了由MCRI和VCGS主导的急性护理基因组学研究，该研究为疑似遗传疾病的危重新生儿提供超快速基因组测试。
她的基因组数据被存档，并在几年后使用Talos重新分析。ReNU综合征在2025年被识别出来，随后Annabelle因该工具而获得了诊断。
"有一个重病的孩子是极其难以承受和创伤性的，"Kiera说。"诊断有助于在混乱和不确定性中提供一个框架。这也意味着你不会因为完全偶然发生的事情而责怪自己。"
Kiera表示，Talos将确保受罕见疾病影响的家庭获得更及时的答案。
"Annabelle多年来经常发作癫痫，这些癫痫如果不加以控制，会导致永久性脑损伤，"她说。"更早知道她的诊断可能带来更早、更有针对性的癫痫管理。"
Kiera表示，有了诊断意味着她也可以与其他受影响的家庭建立联系。
"诊断将你与真正理解的其他家庭社区联系起来，"她说。"当你有一个患有罕见疾病的孩子时，孤立感是深刻的。找到生活在同样现实中的人会产生巨大的不同。"
为了帮助管理她的病情，Annabelle每周都有治疗课程，包括物理治疗和语言治疗，同时还服用多种药物来控制她的癫痫发作。
"在发育方面，Annabelle的功能水平相当于6个月大的婴儿，需要全天候护理，"Kiera说。
"她刚刚开始上特殊学校，这在一年前似乎是不可能的。任何改善，即使是意识或舒适度的小幅提升，都意义非凡。而且医学的发展方向给了我们真正的希望。"
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