การรวมกลุ่มในครอบครัวและการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

การรวมกลุ่มในครอบครัวอธิบายถึงการสังเกตว่าโรคเกิดขึ้นบ่อยขึ้นในหมู่ญาติของผู้ป่วยมากกว่าในประชากรทั่วไป และการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเป็นการวัดปริมาณความแปรผันของความเสี่ยงต่อโรคในประชากรที่สามารถอธิบายได้ด้วยความแตกต่างทางพันธุกรรม ทั้งสองสิ่งนี้เป็นจุดเริ่มต้นของระบาดวิทยาทางพันธุกรรม: การรวมกลุ่มบ่งชี้ว่ายีนอาจมีบทบาท และการประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมจะบอกว่ามีบทบาทมากน้อยเพียงใด

Definition

การรวมกลุ่มในครอบครัวคือแนวโน้มที่โรคจะเกิดขึ้นบ่อยขึ้นในหมู่ญาติทางชีวภาพมากกว่าที่คาดการณ์โดยบังเอิญ และการถ่ายทอดทางพันธุกรรมคือสัดส่วนของความแปรผันของฟีโนไทป์ในประชากรที่เกิดจากความแปรผันทางพันธุกรรมในหมู่สมาชิก

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการตรวจจับและวัดการรวมกลุ่มของโรคในครอบครัว แนวคิดและการตีความของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม การออกแบบการศึกษาแฝดและครอบครัวที่ใช้ในการประมาณค่า และความเข้าใจผิดที่พบบ่อยจากการประมาณค่าเหล่านี้ หัวข้อนี้ถูกนำเสนอในฐานะที่เป็นเรื่องของระเบียบวิธีวิจัยและระดับประชากร ไม่ใช่เครื่องมือสำหรับการทำนายโรคในแต่ละครอบครัว

Core questions

• โรคนี้เกิดขึ้นบ่อยขึ้นในญาติของผู้ป่วยมากกว่าในประชากรทั่วไปหรือไม่?
• ความแปรปรวนของความเสี่ยงต่อโรคเกิดจากความแตกต่างทางพันธุกรรมเทียบกับความแตกต่างทางสิ่งแวดล้อมมากน้อยเพียงใด?
• จะแยกแยะสภาพแวดล้อมในครอบครัวที่ใช้ร่วมกันออกจากยีนที่ใช้ร่วมกันได้อย่างไร?
• ค่าประมาณการถ่ายทอดทางพันธุกรรมหมายถึงอะไร และไม่หมายถึงอะไร?

Key concepts

• การรวมกลุ่มในครอบครัว
• การถ่ายทอดทางพันธุกรรม (ในความหมายแคบและกว้าง)
• การศึกษาฝาแฝด (ความสอดคล้องของฝาแฝดเหมือนเทียบกับฝาแฝดต่าง)
• การศึกษาครอบครัวและการรับบุตรบุญธรรม
• ความสับสนจากสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกัน
• ลักษณะเฉพาะของประชากรของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
• การถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่หายไป

Mechanisms

ญาติมีทั้งยีนที่เหมือนกันและมักจะอยู่ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน ดังนั้นโรคจึงสามารถรวมกลุ่มในครอบครัวได้ด้วยเหตุผลทั้งสองประการ ระบาดวิทยาทางพันธุกรรมแยกแยะสิ่งเหล่านี้โดยการเปรียบเทียบญาติที่มีความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมต่างกันในขณะที่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกันในระดับที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วจะเปรียบเทียบความสอดคล้องระหว่างฝาแฝดเหมือน (monozygotic twins) ซึ่งมียีนเหมือนกันเกือบทั้งหมด กับฝาแฝดต่าง (dizygotic twins) ซึ่งมียีนเหมือนกันประมาณครึ่งหนึ่ง ความคล้ายคลึงที่มากเกินไปของฝาแฝดเหมือน หลังจากพิจารณาสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันแล้ว จะถูกนำมาใช้ในการประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรม การถ่ายทอดทางพันธุกรรมเป็นคุณสมบัติของประชากรเฉพาะในช่วงเวลาหนึ่ง และสะท้อนถึงความแปรปรวนที่เกิดจากยีนภายใต้การสัมผัสที่หลากหลายของประชากรนั้น ไม่ได้อธิบายถึงระดับที่โรคของบุคคลใดบุคคลหนึ่งเป็น 'พันธุกรรม' หรือไม่ หรือว่าลักษณะนั้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยการแทรกแซงหรือไม่

Clinical relevance

ประวัติครอบครัวที่เป็นบวกเป็นเครื่องหมายที่ได้รับการยอมรับว่ามีความเสี่ยงสูงต่อโรคเรื้อรังหลายชนิด และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการประเมินความเสี่ยง ในฐานะหัวข้ออ้างอิง ข้อมูลนี้อธิบายว่าทำไมโรคจึงรวมกลุ่มในครอบครัวและวิธีการวัดการรวมกลุ่มนั้น อธิบายโครงสร้างความเสี่ยงระดับประชากรและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการทำนายทางพันธุกรรมหรือการให้คำปรึกษาแก่บุคคล

Epidemiology

การศึกษาฝาแฝดได้ให้ค่าประมาณการถ่ายทอดทางพันธุกรรมระดับปานกลางถึงสูงสำหรับโรคเรื้อรังหลายชนิด แต่การศึกษาเดียวกันนี้เน้นย้ำถึงบทบาทสำคัญของปัจจัยที่ไม่ใช่พันธุกรรม: การวิเคราะห์ขนาดใหญ่ของกลุ่มฝาแแฝดจากสวีเดน เดนมาร์ก และฟินแลนด์ระบุว่าความแปรปรวนส่วนใหญ่ของมะเร็งส่วนใหญ่เกิดจากสาเหตุทางสิ่งแวดล้อมมากกว่าสาเหตุที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม ในขณะที่ยังคงตรวจพบองค์ประกอบที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่วัดได้สำหรับหลายตำแหน่ง

History

การประมาณค่าเชิงปริมาณของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมสืบทอดมาจากพันธุศาสตร์เชิงปริมาณในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ซึ่งได้กำหนดรูปแบบการแบ่งความแปรปรวนของฟีโนไทป์ออกเป็นองค์ประกอบทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม การออกแบบการศึกษาแฝดและครอบครัวถูกนำมาใช้ในการวิจัยทางการแพทย์เพื่อศึกษาโรคเรื้อรัง และทะเบียนฝาแฝดขนาดใหญ่ในระดับประชากรในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 ทำให้สามารถประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้อย่างน่าเชื่อถือ ยุคจีโนมิกส์ได้ทำให้แนวคิดและความเข้าใจผิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ชัดเจนขึ้น เมื่อมีการเปรียบเทียบค่าประมาณจากการศึกษาครอบครัวกับความแปรปรวนที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่อธิบายได้โดยตรงจากตัวแปรทางพันธุกรรมที่วัดได้ซึ่งมีขนาดเล็กกว่ามาก

Debates

ค่าประมาณการถ่ายทอดทางพันธุกรรมบอกอะไรเราได้บ้าง?

การถ่ายทอดทางพันธุกรรมมักถูกตีความผิดว่าเป็นสัดส่วนของโรคของบุคคลที่เป็นพันธุกรรม หรือเป็นค่าคงที่ทางชีวภาพที่ตายตัว ทั้งที่จริงแล้วเป็นอัตราส่วนความแปรปรวนเฉพาะประชากรและบริบท ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพแวดล้อมและไม่ได้บอกอะไรเกี่ยวกับการปรับเปลี่ยนได้

ทำไมตัวแปรที่วัดได้จึงอธิบายการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ประมาณค่าไว้ได้น้อยมาก?

ช่องว่างระหว่างการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่อนุมานจากการศึกษาครอบครัวกับสัดส่วนที่น้อยกว่าที่อธิบายได้โดยตัวแปรทางพันธุกรรมที่ระบุได้ — หรือที่เรียกว่า 'การถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่หายไป' — ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับตัวแปรที่ยังไม่ถูกค้นพบ ข้อสมมติฐานของแบบจำลองฝาแฝด และวิธีการแบ่งส่วนการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

Key figures

• Paul Lichtenstein
• Peter Visscher
• Naomi Wray

Seminal works

• visscher-2008
• lichtenstein-2000
• manolio-2009

Frequently asked questions

หากโรคมีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมสูง หมายความว่าสภาพแวดล้อมไม่สำคัญใช่หรือไม่?

ไม่ใช่ การถ่ายทอดทางพันธุกรรมอธิบายสัดส่วนของความแปรปรวนในประชากรเฉพาะภายใต้ช่วงของการสัมผัสในปัจจุบัน ค่าประมาณที่สูงสามารถอยู่ร่วมกับผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงได้ และการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมสามารถเปลี่ยนแปลงได้ทั้งอัตราการเกิดโรคและการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเอง

การศึกษาฝาแฝดแยกแยะยีนออกจากสภาพแวดล้อมในครอบครัวได้อย่างไร?

พวกเขาเปรียบเทียบความสอดคล้องของโรคระหว่างฝาแฝดเหมือน ซึ่งมียีนเกือบทั้งหมดเหมือนกัน และฝาแฝดต่าง ซึ่งมียีนเหมือนกันประมาณครึ่งหนึ่ง ในขณะที่ฝาแฝดทั้งสองประเภทมักจะอยู่ในสภาพแวดล้อมการเลี้ยงดูที่คล้ายคลึงกัน ความสอดคล้องที่มากขึ้นในหมู่ฝาแฝดเหมือนถูกนำมาใช้ในการประมาณการมีส่วนร่วมทางพันธุกรรม