خوشهبندی خانوادگی و وراثتپذیری
خوشهبندی خانوادگی به این مشاهده اشاره دارد که یک بیماری در میان خویشاوندان افراد مبتلا بیشتر از جمعیت عمومی رخ میدهد، و وراثتپذیری میزان واریانس جمعیت در خطر بیماری را که میتوان به تفاوتهای ژنتیکی نسبت داد، کمیسازی میکند. این دو با هم نقطه شروع اپیدمیولوژی ژنتیک هستند: خوشهبندی نشان میدهد که ژنها ممکن است اهمیت داشته باشند، و وراثتپذیری میزان آن را تخمین میزند.
Definition
خوشهبندی خانوادگی تمایل یک بیماری به وقوع بیشتر در میان خویشاوندان بیولوژیکی بیش از حد انتظار تصادفی است، و وراثتپذیری نسبت واریانس فنوتیپی در یک جمعیت است که به واریانس ژنتیکی در میان اعضای آن نسبت داده میشود.
Scope
این موضوع شامل چگونگی تشخیص و اندازهگیری تجمع بیماری در خانوادهها، مفهوم و تفسیر وراثتپذیری، طرحهای مطالعات دوقلو و خانواده که برای تخمین آن استفاده میشوند، و سوءتفاهمهای رایجی که این تخمینها ایجاد میکنند، میشود. این موضوع به عنوان یک مبحث روششناختی و در سطح جمعیت ارائه میشود، نه به عنوان ابزاری برای پیشبینی بیماری در یک خانواده خاص.
Core questions
- آیا بیماری در خویشاوندان افراد مبتلا بیشتر از جمعیت عمومی رخ میدهد؟
- چه مقدار از واریانس در خطر بیماری به تفاوتهای ژنتیکی در مقابل تفاوتهای محیطی مربوط میشود؟
- چگونه میتوان محیط خانوادگی مشترک را از ژنهای مشترک متمایز کرد؟
- تخمین وراثتپذیری به چه معناست و به چه معنا نیست؟
Key concepts
- تجمع خانوادگی
- وراثتپذیری (به معنای محدود و به معنای گسترده)
- مطالعات دوقلو (همخوانی دوقلوهای همسان در مقابل دوقلوهای ناهمسان)
- مطالعات خانواده و فرزندخواندگی
- عوامل مخدوشکننده محیط مشترک
- ماهیت خاص جمعیت وراثتپذیری
- وراثتپذیری گمشده
Mechanisms
خویشاوندان هم ژنها و اغلب محیطها را به اشتراک میگذارند، بنابراین بیماری میتواند به هر دو دلیل در خانوادهها خوشهبندی شود. اپیدمیولوژی ژنتیک این موارد را با مقایسه خویشاوندانی که در خویشاوندی ژنتیکی متفاوت هستند در حالی که محیط را به درجات مختلف به اشتراک میگذارند، از هم جدا میکند — به طور کلاسیک با مقایسه همخوانی بین دوقلوهای همسان (monozygotic twins) که اساساً تمام ژنهای خود را به اشتراک میگذارند، با دوقلوهای ناهمسان (dizygotic twins) که حدود نیمی از ژنهای خود را به اشتراک میگذارند. شباهت بیش از حد دوقلوهای همسان، پس از در نظر گرفتن محیط مشترک، برای تخمین وراثتپذیری استفاده میشود. وراثتپذیری یک ویژگی از یک جمعیت خاص در یک زمان خاص است و واریانس قابل انتساب به ژنها را تحت ترکیب مواجهههای آن جمعیت منعکس میکند؛ این ویژگی میزان 'ژنتیکی' بودن بیماری یک فرد خاص را توصیف نمیکند، و همچنین نشان نمیدهد که آیا ویژگی میتواند با مداخله تغییر کند یا خیر.
Clinical relevance
سابقه خانوادگی مثبت یک نشانگر شناخته شده برای افزایش خطر بسیاری از بیماریهای مزمن است و به طور گسترده در ارزیابی خطر استفاده میشود. به عنوان یک موضوع مرجع، این مدخل توضیح میدهد که چرا بیماری در خانوادهها خوشهبندی میشود و چگونه این خوشهبندی کمیسازی میشود؛ این موضوع ساختار خطر در سطح جمعیت را توصیف میکند و مبنایی برای پیشبینی ژنتیکی فردی یا مشاوره نیست.
Epidemiology
مطالعات دوقلو تخمینهای وراثتپذیری متوسط تا بالا را برای بسیاری از بیماریهای مزمن ارائه کردهاند، اما همین مطالعات بر نقش قابل توجه عوامل غیرارثی تأکید میکنند: تحلیلهای بزرگ کوهورتهای دوقلو از سوئد، دانمارک و فنلاند، اکثریت واریانس در بیشتر سرطانها را به جای علل ارثی به عوامل محیطی نسبت دادند، در حالی که هنوز یک جزء ارثی قابل اندازهگیری را برای چندین محل تشخیص دادند.
History
تخمین کمی وراثتپذیری از ژنتیک کمی اوایل قرن بیستم نشأت میگیرد که تقسیم واریانس فنوتیپی به اجزای ژنتیکی و محیطی را رسمی کرد. طرحهای دوقلو و خانواده توسط تحقیقات پزشکی برای مطالعه بیماریهای مزمن پذیرفته شدند، و ثبتهای بزرگ دوقلو مبتنی بر جمعیت در اواخر قرن بیستم امکان تخمینهای قوی وراثتپذیری را فراهم آورد. سپس عصر ژنومی هم مفهوم و هم سوءتفاهمهای آن را دقیقتر کرد، زیرا تخمینها از مطالعات خانواده با واریانس ارثی بسیار کوچکتر توضیح داده شده توسط واریانتهای ژنتیکی مستقیماً اندازهگیری شده مقایسه شدند.
Debates
- تخمین وراثتپذیری واقعاً چه چیزی را به ما میگوید؟
- وراثتپذیری اغلب به اشتباه به عنوان سهم ژنتیکی بیماری یک فرد یا به عنوان یک ثابت بیولوژیکی ثابت تفسیر میشود، در حالی که این یک نسبت واریانس خاص جمعیت و زمینه است که میتواند با محیط تغییر کند و هیچ چیز در مورد قابلیت تغییر نمیگوید.
- چرا واریانتهای اندازهگیری شده بخش کوچکی از وراثتپذیری تخمین زده شده را توضیح میدهند؟
- شکاف بین وراثتپذیری استنباط شده از مطالعات خانواده و بخش کوچکتر توضیح داده شده توسط واریانتهای ژنتیکی شناسایی شده — 'وراثتپذیری گمشده' — سؤالاتی را در مورد واریانتهای کشف نشده، مفروضات مدلهای دوقلو، و نحوه تقسیم وراثتپذیری مطرح میکند.
Key figures
- Paul Lichtenstein
- Peter Visscher
- Naomi Wray
Related topics
Seminal works
- visscher-2008
- lichtenstein-2000
- manolio-2009
Frequently asked questions
- اگر یک بیماری وراثتپذیری بالایی داشته باشد، آیا به این معنی است که محیط اهمیتی ندارد؟
- خیر. وراثتپذیری سهم واریانس در یک جمعیت خاص را تحت دامنه مواجهههای فعلی آن توصیف میکند؛ یک تخمین بالا میتواند با اثرات محیطی قوی همزیستی داشته باشد، و تغییر محیط میتواند هم نرخ بیماری و هم خود وراثتپذیری را تغییر دهد.
- مطالعات دوقلو چگونه ژنها را از محیط خانواده جدا میکنند؟
- آنها همخوانی بیماری را بین دوقلوهای همسان، که تقریباً تمام ژنهای خود را به اشتراک میگذارند، و دوقلوهای ناهمسان، که حدود نیمی از ژنهای خود را به اشتراک میگذارند، مقایسه میکنند، در حالی که هر دو نوع دوقلو معمولاً یک محیط تربیتی مشابه را به اشتراک میگذارند؛ همخوانی بیشتر در میان دوقلوهای همسان برای تخمین سهم ژنتیکی استفاده میشود.