Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 62

Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία PowerPoint PPT Presentation


  • 137 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

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.

Download Presentation

Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία

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

Ουδέν


Επιδημιολογία και στάδια μεταφραστικής έρευνας

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


Γενετική Επιδημιολογία

Σχέση φαινότυπου-γονότυπου

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

  • Αίτια

  • Πρόγνωση

  • Ανταπόκριση στη θεραπεία


Ιστορία

  • 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…

Εξατομικευμένη

  • Διάγνωση

  • Πρόγνωση

  • Θεραπεία


Βασικές γνώσεις γενετικής Ι

  • 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

  • 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


1ος νόμος Mendel


2ος νόμος Mendel


Όχι ακριβώς…


Βασικές γνώσεις γενετικής ΙΙΙ

  • 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

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


Γενετικά νοσήματα

  • Μονογονιδιακά νοσήματα (Μεντελιανά)

    • Μεσογειακή αναιμία

    • Δρεπανοκυτταρική αναιμία

  • Χρωμοσωμιακές ανωμαλίες

    • Σύνδρομο Down, Turner, Kleinefelter

  • Σύνθετα νοσήματα

    • ΣΔ

    • Παχυσαρκία

    • ADHD

  • Επίκτητα σωματικά γενετικά νοσήματα

    • Κακοήθειες


Δομημένη αναζήτηση γενετικού υπόβαθρου


Μεντελιανά 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 νοσήματα

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

    • Διάγνωση

    • Πρόγνωση

    • Προγεννητική διάγνωση

    • Θεραπεία


Γονίδια υπεύθυνα για μεντελιανά 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 μεντελιανά 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


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…

  • 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

  • Μια ομάδα ασθενών με τις συχνότητες γονοτύπων και αλληλίων τους

    και

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


Βασικός σχεδιασμός


Βασικός σχεδιασμός


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.


Γενετική επιδημιολογίαFishing 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

  • Αληθής συσχέτιση

  • Έμμεση συσχέτιση λόγω ανισορροπίας σύνδεσης (linkage disequilibrium)

  • Συσχέτιση λόγω τύχης

  • Συσχέτιση λόγω συστηματικού σφάλματος

  • Συσχέτιση λόγω τύχης και συστηματικού σφάλματος


Αληθής συσχέτιση vs. Συστηματικού σφάλματος

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


Παλιά και νέα προβλήματα

  • Μικρά μεγέθη δείγματος

  • Μικρά μεγέθη σχέσης

  • Μεγάλος αριθμός γενετικών δεικτών

  • Αδυναμία επικύρωσης


Ασθενείς σχέσεις

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


Αδυναμία επικύρωσης

Ioannidis et al. Nat Genet2001


Όχι πάντα…

Ioannidis et al. Nat Genet2001


Φυλετικές διαφορές

Ioannidis et al. Nat Genet2004


Publication bias


Genome-wide association studies GWAS


Genome-wide association studies GWAS


Genome-wide association studies GWAS

  • Ταυτόχρονη (συν)εκτίμηση εκατομμυρίων επιδημιολογικών σχέσεων

  • Μικρό (πια) κόστος

  • Μεγάλη ταχύτητα

  • Τεράστιο (;) μέγεθος δείγματος


Ψύλλοι στα άχυρα;


Estrada K, et al. Nat Genet 2012


Estrada K, et al. Nat Genet 2012


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

1ο γράμμα = ποσότητα

2ο γράμμα= επικύρωση

3ο γράμμα= προστασία από συστηματικό σφάλμα


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


Πηγές συστηματικού σφάλματοςΕπίπεδο μελέτης

Βιολογική αιτιότητα

Συστηματικό σφάλμα επιλογής (selection bias)

Συστηματικό σφάλμα φάσματος νόσου (spectrum of disease bias)

…..


Πηγές συστηματικού σφάλματοςΕπίπεδο 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

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

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


Συνόψεις πεδίουDNA 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

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


Μεταφραστική έρευνα

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

S. H. Woolf


Μεταφραστική Επιδημιολογία(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…

  • A failure???

  • Inherent in research?

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


Triumphs in a row…

  • A triumph of biotechnology

  • A triumph of bioinformatics

  • A triumph of modelling and inference methodology

  • A triumph of personalized medicine


A hype cycle…


Ευχαριστίες

  • John PA Ioannidis

  • EvangelosEvangelou

  • OrestisPanagiotou

  • Georgia Salanti

  • Joanna Tzoulaki

  • Kostas Tsilidis

  • GianisDimoliatis

  • AthinaTatsioni

  • Maria Chondrogiorgi

  • GiorgosNtritsos

  • Maria Pappa

  • XanthippiTseretopoulou


  • Login