Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία
Download
1 / 62

Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία - PowerPoint PPT Presentation


  • 178 Views
  • Uploaded on

Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία. Ευαγγελία Η. Ντζάνη , MD, PhD Επίκουρη Καθηγήτρια Υγιεινής με έμφαση στην Επιδημιολογία Εργαστήριο Υγιεινής & Επιδημιολογίας Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων. Σύγκρουση συμφερόντων. Ουδέν.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία' - jetta


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία

Ευαγγελία Η. Ντζάνη, MD, PhDΕπίκουρη Καθηγήτρια Υγιεινής με έμφαση στην Επιδημιολογία

Εργαστήριο Υγιεινής & Επιδημιολογίας

Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων


Σύγκρουση συμφερόντων γενετική επιδημιολογία

Ουδέν


Επιδημιολογία και στάδια μεταφραστικής έρευνας

Khoury M, et al. Am J Epidemiol 2010;172:517–524


Γενετική Επιδημιολογία μεταφραστικής έρευνας

Σχέση φαινότυπου-γονότυπου

Η μελέτη της συμβολής του γενετικού υποστρώματος και της γενετικής ποικιλομορφίας στην ανθρώπινη νοσηρότητα

  • Αίτια

  • Πρόγνωση

  • Ανταπόκριση στη θεραπεία


Ιστορία μεταφραστικής έρευνας

  • Μέχρι το 1980, ήταν αδύνατη η συσχέτιση φαινοτύπου-γονοτύπου, λόγω τεχνολογικής αδυναμίας

  • Πρώτες επιτυχίες: ανίχνευση του γενετικού υπόβαθρου μονογονιδιακών νοσημάτων (κυστική ίνωση, αιμοχρωμάτωση, δυσανεξία στη λακτόζη…)  πάνω από 2.000 γονίδια μέχρι σήμερα

  • Μελλοντικές επιτυχίες: εξακρίβωση του γενετικού υπόβαθρου σύνθετων νοσημάτων (ΣΔ, στεφανιαία νόσος, …)


Μεγάλες προσδοκίες… μεταφραστικής έρευνας

Εξατομικευμένη

  • Διάγνωση

  • Πρόγνωση

  • Θεραπεία


Βασικές γνώσεις γενετικής Ι μεταφραστικής έρευνας

  • Εύρος γονιδιώματος: 3,3 x 106bp

  • 3% κωδικοποιούμενες αλληλουχίες

  • 30.000 – 40.000 γονίδια με πρωτεϊνικό προϊόν

  • 99,9% του γονιδιώματος 2 μη-συγγενών ατόμων είναι πανομοιότυπο.

  • Στοιχεία γενετικής ποικιλομορφίας

    • SNPs

      • Synonymous

      • Non-synonymous (κωδικοποιούμενοι)

    • Μικροδορυφορικοί δείκτες


Βασικές γνώσεις γενετικής ΙΙ μεταφραστικής έρευνας

  • 46 χρωμοσώματα (22 ζεύγη αυτοσωμικών συν 2 χρωμοσώματα φύλου)

  • Ένα από τη μαμά, ένα από το μπαμπά

  • Γονίδια με την ίδια σειρά (συνήθως)

  • Γενετική ποικιλομορφία σε επίπεδο αλληλουχιών


1 mendel
1 μεταφραστικής έρευναςος νόμος Mendel


2 mendel
2 μεταφραστικής έρευναςος νόμος Mendel


Όχι ακριβώς… μεταφραστικής έρευνας


Βασικές γνώσεις γενετικής ΙΙΙ μεταφραστικής έρευνας

  • Χαρτογράφηση γονιδίων  χρήση της αρχής του ανασυνδυασμού

  • Όσο πιο μακριά βρίσκονται 2 γονίδια, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα μονού αριθμού ανασυνδυασμών μέχρι max 50%.

  • Κλάσμα των ανασυνδυασμών (ποσοστό μειώσεων που οδηγούν σε ανασυνδυασμό)  δείκτης της απόστασης των δύο γονιδίων

  • 1 centimorgan⋍ 1 billion bases


Γενετική επιδημιολογία μεταφραστικής έρευνας

  • Η μελέτη της επίδρασης του γονιδιώματος και της ποικιλομορφίας του στην ανθρώπινη νοσηρότητα θα ήταν πολύ εύκολη αν ακολουθούσε τους νόμους του Mendel ...

    αλλά

    Η σύνθεση του γονιδιώματος είναι πολύ πιο πολύπλοκη και πολλά νοσήματα εμφανίζουν σύνθετη κληρονομικότητα


‘Παραδοσιακοί’ τρόποι κληρονομικότητας

  • Αυτοσωμική επικρατούσα

  • Αυτοσωμική υπολειπόμενη

  • Φυλοσύνδετη

  • Σύνθετη

  • Anticipation


Manolio κληρονομικότητας TA et al. Nature. 2009; 461: 747–753.


Γενετικά νοσήματα κληρονομικότητας

  • Μονογονιδιακά νοσήματα (Μεντελιανά)

    • Μεσογειακή αναιμία

    • Δρεπανοκυτταρική αναιμία

  • Χρωμοσωμιακές ανωμαλίες

    • Σύνδρομο Down, Turner, Kleinefelter

  • Σύνθετα νοσήματα

    • ΣΔ

    • Παχυσαρκία

    • ADHD

  • Επίκτητα σωματικά γενετικά νοσήματα

    • Κακοήθειες



Μεντελιανά υπόβαθρου χαρακτηριστικά

  • Χαρακτηριστικά ή ασθένειες που υπόκεινται στους νόμους του Mendel

  • μονογονιδιακά νοσήματα  ο τελικός φαινότυπος καθορίζεται από ένα ζεύγος γονιδίων

    ‘σύνθετα’ νοσήματα  ο τελικός φαινότυπος καθορίζεται από πολλά γονίδια


Μεντελιανά υπόβαθρου νοσήματα

  • Η μεγαλύτερη πρόοδος έως τώρα στην γενετική με πρακτικό – κλινικό αντίκτυπο.

    • Διάγνωση

    • Πρόγνωση

    • Προγεννητική διάγνωση

    • Θεραπεία


Γονίδια υπεύθυνα για υπόβαθρουμεντελιανά νοσήματα

  • Η απόλυτη απόδειξη είναι η ανίχνευση της ‘ένοχης’ μετάλλαξης  όχι τόσο συχνό

  • ‘Αθώοι’ πολυμορφισμοί σε στενή ανισορροπία σύνδεσης  συγχυτικοί παράγοντες

  • Μελέτη πολλαπλών οικογενειών/ασθενών

  • Μελέτες γονιδιακής έκφρασης


Γονίδια υπεύθυνα για υπόβαθρουμεντελιανά νοσήματα

  • Τα Μεντελιανά νοσήματα σχετίζονται με δομικές αλλαγές των πρωτεϊνών  αλλαγές σε κωδικοποιούμενες αλληλουχίες

  • Στενή σχέση μεταξύ της σοβαρότητας της βλάβης της πρωτεΐνης και της πιθανότητας κλινικής εμφάνισης

  • Στενή σχέση μεταξύ της παρουσίας μετάλλαξης που επιδρούν σε αλληλουχίες αμινοξέων που διατηρούνται κατά την εξέλιξη

  • Όσο πιο βαριά είναι η βλάβη στο γονίδιο, τόσο πιο σοβαρός είναι ο κλινικός φαινότυπος


Positional cloning
Ανίχνευση γονιδίων υπεύθυνων για μεντελιανά νοσήματα Positional cloning

  • Ομάδες οικογενειών όπου υπάρχει το νόσημα και οι οποίες έχουν εξεταστεί εκτενώς ως προς τον φαινότυπο και τις παραλλαγές του

  • Όσο πιο ‘καθαρός’ είναι ο φαινότυπος, τόσο πιο εύκολο είναι να βρεις το γονίδιο.

  • Ανάγκη διευκρίνισης της ομάδας ασθενών που έχει την πιο ισχυρή σχέση (π.χ. γονίδιο BRCA1 και καρκίνος του μαστού)

  • Πάντα ανεξάρτητη επικύρωση


Νοσήματα σύνθετης κληρονομικότητας

  • ΣΔ, ΣΝ, Alzheimer’s, Parkinson’s, οστεοαρθρίτιδα, …

  • Ο τελικός φαινότυπος καθορίζεται από πολλά γονίδια.

  • Η συμβολή κάθε γονιδίου είναι συνήθως μικρή (OR < 1.5)


Σχεδιασμοί μελετών γενετικής επιδημιολογίας

  • Μελέτες κληρονομικότητας

  • Μελέτες γενετικής σύνδεσης (Linkage analysis studies)

  • Μελέτες γονιδίου – στόχου (Candidate gene studies)

  • Μελέτες σάρωσης του γονιδιώματος (Genome-wide association studies)

  • Μελέτες καταγραφής αλληλουχιών (Sequencing studies)


Αλλά και… επιδημιολογίας

  • Μελέτες γενετικών αλληλεπιδράσεων

  • Μελέτες αλληλεπιδράσεων γονιδίων και περιβάλλοντος

  • Μελέτες Μεντελιανήςτυχαιοποίησης

  • Μελέτες γενετικής έκφρασης


Επιδημιολογικοί σχεδιασμοί μελετών γενετικής συσχέτισης σύνθετων νοσημάτων

  • Μελέτες ασθενών-μαρτύρων (case-control)

  • Προοπτικές κοόρτες (prospective cohorts)

  • Αναδρομικές κοόρτες (retrospective cohorts)

  • Συγχρονικές μελέτες (cross-sectional)

  • Εμφωλεασμένες μελέτες (nested)


Βασικός σχεδιασμός μελετών γενετικής συσχέτισης σύνθετων νοσημάτων

  • Μια ομάδα ασθενών με τις συχνότητες γονοτύπων και αλληλίων τους

    και

  • Μια ομάδα ‘υγιών’ ατόμων με τις συχνότητες γονοτύπων και αλληλίων τους


Βασικός σχεδιασμός μελετών γενετικής συσχέτισης σύνθετων νοσημάτων


Βασικός σχεδιασμός μελετών γενετικής συσχέτισης σύνθετων νοσημάτων


Μοριακή πληροφορία ευρείας κλίμακαςΑδρά δεδομένα

  • 1000 Genomes Project: 4,9 τρισεκατομμύρια βάσεις

  • Τουλάχιστον 40 μεγα-βάσεις πληροφορίας πρωτεϊνικής φύσης

    • www.reactome.org  3.916 πρωτεΐνες, 2.955 πρωτεϊνικά συμπλέγματα, 3.541 πρωτεϊνικές αντιδράσεις, 1.045 βιολογικές οδοί για τον Homo sapiens.


Fishing in a sea of data
Γενετική επιδημιολογία κλίμακαςFishing in a sea of data…

~ 20,000,000 σημεία γενετικής ποικιλομορφίας

> 100 ‘σύνθετα’ νοσήματα

~ 10 εκβάσεις σχετιζόμενες με κάθε νόσημα

~ 10 υπο-πληθυσμούς

> 3 δυνατές συγκρίσεις

> 600,000,000,000 πιθανές γενετικές συσχετίσεις (αγνοώντας αλληλεπιδράσεις GxG ή GxE)


Είδη συσχέτισης κλίμακας

  • Αληθής συσχέτιση

  • Έμμεση συσχέτιση λόγω ανισορροπίας σύνδεσης (linkage disequilibrium)

  • Συσχέτιση λόγω τύχης

  • Συσχέτιση λόγω συστηματικού σφάλματος

  • Συσχέτιση λόγω τύχης και συστηματικού σφάλματος


Αληθής συσχέτιση κλίμακαςvs. Συστηματικού σφάλματος

Ntzani EE, at al. AJE 2007;165:973–984


Παλιά και νέα προβλήματα κλίμακας

  • Μικρά μεγέθη δείγματος

  • Μικρά μεγέθη σχέσης

  • Μεγάλος αριθμός γενετικών δεικτών

  • Αδυναμία επικύρωσης


Ασθενείς σχέσεις κλίμακας

Ioannidis, JP et al. Am J Epidemiol 2006;164(7):609-14


Αδυναμία επικύρωσης κλίμακας

Ioannidis et al. Nat Genet2001


Όχι πάντα… κλίμακας

Ioannidis et al. Nat Genet2001


Φυλετικές διαφορές κλίμακας

Ioannidis et al. Nat Genet2004


Publication bias
Publication bias κλίμακας




Genome wide association studies gwas2
Genome-wide association studies κλίμακαςGWAS

  • Ταυτόχρονη (συν)εκτίμηση εκατομμυρίων επιδημιολογικών σχέσεων

  • Μικρό (πια) κόστος

  • Μεγάλη ταχύτητα

  • Τεράστιο (;) μέγεθος δείγματος





Ije 2008
Ιεράρχηση τεκμηρίων: τα κριτήρια της Βενετίας(IJE, 2008)

1ο γράμμα = ποσότητα

2ο γράμμα= επικύρωση

3ο γράμμα= προστασία από συστηματικό σφάλμα



Πηγές συστηματικού σφάλματος της ΒενετίαςΕπίπεδο μελέτης

Βιολογική αιτιότητα

Συστηματικό σφάλμα επιλογής (selection bias)

Συστηματικό σφάλμα φάσματος νόσου (spectrum of disease bias)

…..


Πηγές συστηματικού σφάλματος της ΒενετίαςΕπίπεδο πεδίου

  • Συστηματικό σφάλμα επιλεκτικής αναφοράς (selective reporting bias)

  • Συστηματικό σφάλμα χρονικής υστέρησης (time-lag bias)

  • Συστηματικό σφάλμα δημοσίευσης (publication bias)

  • Συστηματικό σφάλμα επιδίωξης στατιστικής σημαντικότητας (significance chasing bias)


Συνασπισμοί και μεγα-κοόρτες της Βενετίας

Συνάθροιση δεδομένων από πολλαπλές κοόρτες

Μεγέθη δείγματος έως και 1 εκατομμυρίου συμμετεχόντων

Χρήση (υπαρχόντων) δεδομένων συστημάτων υγείας  Kaiser Permanente

Σύνδεση βιολογικών δεικτών με ηλεκτρονικά δεδομένα σχετικά με την υγεία (electronichealth record data)

Ζητήματα χρηματοδότησης, διαχείρισης, εναρμόνισης και ανάλυσης δεδομένων


Published meta analysis vs consortia
Published meta-analysis vs. consortia της Βενετίας

Janssens ACJW, et al. Genet Med 2009;11:153-62


Dna repair genes and various cancer types
Συνόψεις πεδίου της ΒενετίαςDNA repair genes and various cancer types

further study

240 associations

1087 datasets

15 nominally significant associations for 10 genes

1 association: modest credibility

13 associations: weak credibility.

Vineis P et al. J Natl Cancer Inst 2009;101:24-36


Risk of bladder breast colorectal esophageal and gastric cancer and glioma by genetic variants
Risk of Bladder, Breast, Colorectal, Esophageal, and Gastric Cancer and Glioma by Genetic Variants

Dong, L. M. et al. JAMA 2008;299:2423-2436


Μεταφραστική έρευνα Cancer and Glioma by Genetic Variants

“Translational research means different things to different people, but it seems important to almost everyone.”

S. H. Woolf


Translational epidemiology
Μεταφραστική Επιδημιολογία Cancer and Glioma by Genetic Variants(Translational Epidemiology)

Khoury M, et al. Am J Epidemiol 2010;172:517–524


Επιδημιολογία και στάδια μεταφραστικής έρευνας

Khoury M, et al. Am J Epidemiol 2010;172:517–524


Fishing takes patience
Fishing takes patience… μεταφραστικής έρευνας

  • A failure???

  • Inherent in research?

  • A few ‘positive’ results OR thousands of ‘negative’ results?


Triumphs in a row
Triumphs in a row… μεταφραστικής έρευνας

  • A triumph of biotechnology

  • A triumph of bioinformatics

  • A triumph of modelling and inference methodology

  • A triumph of personalized medicine


A hype cycle
A hype cycle… μεταφραστικής έρευνας


Ευχαριστίες μεταφραστικής έρευνας

  • John PA Ioannidis

  • EvangelosEvangelou

  • OrestisPanagiotou

  • Georgia Salanti

  • Joanna Tzoulaki

  • Kostas Tsilidis

  • GianisDimoliatis

  • AthinaTatsioni

  • Maria Chondrogiorgi

  • GiorgosNtritsos

  • Maria Pappa

  • XanthippiTseretopoulou


ad