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

Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία PowerPoint PPT Presentation


  • 124 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


1604743

Ερευνητικοί σχεδιασμοί στη γενετική επιδημιολογία

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

Εργαστήριο Υγιεινής & Επιδημιολογίας

Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων


1604743

Σύγκρουση συμφερόντων

Ουδέν


1604743

Επιδημιολογία και στάδια μεταφραστικής έρευνας

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


1604743

Γενετική Επιδημιολογία

Σχέση φαινότυπου-γονότυπου

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

  • Αίτια

  • Πρόγνωση

  • Ανταπόκριση στη θεραπεία


1604743

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, …)


1604743

Μεγάλες προσδοκίες…

Εξατομικευμένη

  • Διάγνωση

  • Πρόγνωση

  • Θεραπεία


1604743

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


1604743

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


1 mendel

1ος νόμος Mendel


2 mendel

2ος νόμος Mendel


1604743

Όχι ακριβώς…


1604743

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


1604743

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


1604743

‘Παραδοσιακοί’ τρόποι κληρονομικότητας

  • Αυτοσωμική επικρατούσα

  • Αυτοσωμική υπολειπόμενη

  • Φυλοσύνδετη

  • Σύνθετη

  • Anticipation


1604743

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


1604743

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


1604743

Δομημένη αναζήτηση γενετικού υπόβαθρου


1604743

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


1604743

Μεντελιανά νοσήματα

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

    • Διάγνωση

    • Πρόγνωση

    • Προγεννητική διάγνωση

    • Θεραπεία


1604743

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


1604743

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


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


1604743

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)


1604743

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)


1604743

Αλλά και…

  • Μελέτες γενετικών αλληλεπιδράσεων

  • Μελέτες αλληλεπιδράσεων γονιδίων και περιβάλλοντος

  • Μελέτες Μεντελιανήςτυχαιοποίησης

  • Μελέτες γενετικής έκφρασης


1604743

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)


1604743

Βασικός σχεδιασμός

  • Μια ομάδα ασθενών με τις συχνότητες γονοτύπων και αλληλίων τους

    και

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


1604743

Βασικός σχεδιασμός


1604743

Βασικός σχεδιασμός


1604743

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 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)


1604743

Είδη συσχέτισης

  • Αληθής συσχέτιση

  • Έμμεση συσχέτιση λόγω ανισορροπίας σύνδεσης (linkage disequilibrium)

  • Συσχέτιση λόγω τύχης

  • Συσχέτιση λόγω συστηματικού σφάλματος

  • Συσχέτιση λόγω τύχης και συστηματικού σφάλματος


1604743

Αληθής συσχέτιση vs. Συστηματικού σφάλματος

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


1604743

Παλιά και νέα προβλήματα

  • Μικρά μεγέθη δείγματος

  • Μικρά μεγέθη σχέσης

  • Μεγάλος αριθμός γενετικών δεικτών

  • Αδυναμία επικύρωσης


1604743

Ασθενείς σχέσεις

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


1604743

Αδυναμία επικύρωσης

Ioannidis et al. Nat Genet2001


1604743

Όχι πάντα…

Ioannidis et al. Nat Genet2001


1604743

Φυλετικές διαφορές

Ioannidis et al. Nat Genet2004


Publication bias

Publication bias


Genome wide association studies gwas

Genome-wide association studies GWAS


Genome wide association studies gwas1

Genome-wide association studies GWAS


Genome wide association studies gwas2

Genome-wide association studies GWAS

  • Ταυτόχρονη (συν)εκτίμηση εκατομμυρίων επιδημιολογικών σχέσεων

  • Μικρό (πια) κόστος

  • Μεγάλη ταχύτητα

  • Τεράστιο (;) μέγεθος δείγματος


1604743

Ψύλλοι στα άχυρα;


1604743

Estrada K, et al. Nat Genet 2012


1604743

Estrada K, et al. Nat Genet 2012


Ije 2008

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

1ο γράμμα = ποσότητα

2ο γράμμα= επικύρωση

3ο γράμμα= προστασία από συστηματικό σφάλμα


Ije 20081

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


1604743

Πηγές συστηματικού σφάλματοςΕπίπεδο μελέτης

Βιολογική αιτιότητα

Συστηματικό σφάλμα επιλογής (selection bias)

Συστηματικό σφάλμα φάσματος νόσου (spectrum of disease bias)

…..


1604743

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)


1604743

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

Published meta-analysis vs. consortia

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


Dna repair genes and various cancer types

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

Risk of Bladder, Breast, Colorectal, Esophageal, and Gastric Cancer and Glioma by Genetic Variants

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


1604743

Μεταφραστική έρευνα

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

S. H. Woolf


Translational epidemiology

Μεταφραστική Επιδημιολογία(Translational Epidemiology)

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


1604743

Επιδημιολογία και στάδια μεταφραστικής έρευνας

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


Fishing takes patience

Fishing takes patience…

  • A failure???

  • Inherent in research?

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


Triumphs in a row

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

A hype cycle…


1604743

Ευχαριστίες

  • John PA Ioannidis

  • EvangelosEvangelou

  • OrestisPanagiotou

  • Georgia Salanti

  • Joanna Tzoulaki

  • Kostas Tsilidis

  • GianisDimoliatis

  • AthinaTatsioni

  • Maria Chondrogiorgi

  • GiorgosNtritsos

  • Maria Pappa

  • XanthippiTseretopoulou


  • Login