ปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้นเมื่อผลกระทบของความแปรผันทางพันธุกรรมต่อความเสี่ยงของโรคขึ้นอยู่กับการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม หรือในทางกลับกันเมื่อผลกระทบของการสัมผัสขึ้นอยู่กับจีโนไทป์ แนวคิดนี้แสดงให้เห็นว่ายีนและสิ่งแวดล้อมไม่ได้เป็นเพียงปัจจัยเสริมที่ก่อให้เกิดโรคเรื้อรังเท่านั้น แต่ยังสามารถปรับเปลี่ยนซึ่งกันและกันได้ ทำให้ความแปรผันเดียวกันอาจเป็นอันตรายในสภาพแวดล้อมหนึ่งและไม่มีผลกระทบในอีกสภาพแวดล้อมหนึ่ง

Definition

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมคือการที่ผลกระทบของปัจจัยทางพันธุกรรมต่อความเสี่ยงของโรคขึ้นอยู่กับระดับของการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม (หรือในทางกลับกัน) โดยที่ผลกระทบร่วมกันของทั้งสองปัจจัยแตกต่างจากสิ่งที่แต่ละปัจจัยจะก่อให้เกิดเพียงลำพังในมาตราส่วนที่กำหนด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมความหมายของปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม ความแตกต่างระหว่างปฏิสัมพันธ์ทางสถิติและทางชีววิทยา การออกแบบการศึกษาและความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการตรวจจับ และเหตุใดผลการวิจัยจึงมักยากที่จะทำซ้ำได้ โดยถูกกำหนดให้เป็นแนวคิดทางระบาดวิทยาและระเบียบวิธีวิจัยในระดับประชากร ไม่ใช่แนวทางในการดำเนินการกับจีโนไทป์ใดๆ โดยเฉพาะ

Core questions

• ผลกระทบของความแปรผันทางพันธุกรรมต่อความเสี่ยงของโรคแตกต่างกันไปตามระดับของการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมหรือไม่?
• ปฏิสัมพันธ์ที่ปรากฏเป็นปฏิสัมพันธ์ทางสถิติ (ขึ้นอยู่กับมาตราส่วน) หรือทางชีววิทยา?
• ขนาดตัวอย่างและการออกแบบใดที่จำเป็นในการตรวจจับปฏิสัมพันธ์อย่างน่าเชื่อถือ?
• เหตุใดปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมที่รายงานจำนวนมากจึงไม่สามารถทำซ้ำได้?

Key concepts

• ปฏิสัมพันธ์ทางสถิติเทียบกับปฏิสัมพันธ์ทางชีววิทยา
• การปรับเปลี่ยนผลกระทบ
• มาตราส่วนแบบบวกและแบบคูณ
• การออกแบบกรณีศึกษาเท่านั้นและกรณีควบคุมสำหรับปฏิสัมพันธ์
• พลังงานและการทดสอบหลายครั้ง
• การทำซ้ำและความสามารถในการทำซ้ำ

Mechanisms

ในทางชีววิทยา ความแปรผันทางพันธุกรรมอาจเปลี่ยนแปลงวิธีการตอบสนองของร่างกายต่อการสัมผัส เช่น โดยการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญสารพิษหรือการตอบสนองต่อความเครียด ดังนั้นความเสี่ยงจะเพิ่มขึ้นก็ต่อเมื่อมีทั้งจีโนไทป์ที่อ่อนแอและการสัมผัสอยู่ร่วมกัน ในทางสถิติ ปฏิสัมพันธ์ถูกกำหนดให้เป็นการเบี่ยงเบนของผลกระทบร่วมจากแบบจำลองพื้นฐาน (แบบบวกหรือแบบคูณ) ซึ่งหมายความว่าการมีอยู่ของ 'ปฏิสัมพันธ์' อาจขึ้นอยู่กับมาตราส่วนที่เลือก การตรวจจับปฏิสัมพันธ์อย่างน่าเชื่อถือต้องใช้ตัวอย่างขนาดใหญ่ การวัดการสัมผัสที่แม่นยำ และการแก้ไขสำหรับการเปรียบเทียบหลายครั้ง เนื่องจากผลกระทบของปฏิสัมพันธ์มักจะเล็กกว่าและประเมินได้ยากกว่าผลกระทบหลัก นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่รายงานเบื้องต้นมักไม่สามารถทำซ้ำได้

Clinical relevance

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมช่วยอธิบายว่าเหตุใดบุคคลที่มีความเสี่ยงทางพันธุกรรมคล้ายกัน หรือมีการสัมผัสคล้ายกัน จึงอาจมีผลลัพธ์ของโรคที่แตกต่างกัน และเป็นพื้นฐานสำหรับเหตุผลในการปรับการป้องกันให้เข้ากับกลุ่มย่อย ในฐานะหัวข้ออ้างอิง จะอธิบายว่าความเสี่ยงทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมที่รวมกันได้รับการศึกษาในระดับประชากรอย่างไร ไม่ได้ให้คำแนะนำในการทดสอบหรือการแทรกแซงเฉพาะบุคคล

Epidemiology

ตัวอย่างที่อ้างถึงอย่างกว้างขวางคือปฏิสัมพันธ์ที่รายงานระหว่างความแปรผันของตัวขนส่งเซโรโทนิน (5-HTTLPR) และเหตุการณ์ชีวิตที่ตึงเครียดที่เกี่ยวข้องกับภาวะซึมเศร้า การศึกษาตามยาวเบื้องต้นพบว่าความแปรผันดังกล่าวปรับผลกระทบของความเครียดต่อภาวะซึมเศร้า แต่การวิเคราะห์อภิมานขนาดใหญ่ในภายหลังไม่สนับสนุนปฏิสัมพันธ์ดังกล่าว ซึ่งแสดงให้เห็นทั้งความน่าสนใจและความยากลำบากในการทำซ้ำของการวิจัยปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม

History

แนวคิดของการปรับเปลี่ยนผลกระทบเป็นส่วนหนึ่งของระบาดวิทยามานานแล้ว แต่ความสนใจในปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมในระดับโมเลกุลเพิ่มขึ้นพร้อมกับการมีอยู่ของการจัดลำดับจีโนไทป์ การศึกษาปฏิสัมพันธ์ของยีนเป้าหมายที่มีชื่อเสียงในช่วงทศวรรษ 2000 เช่น การค้นพบ 5-HTTLPR-โดย-ความเครียด ก่อให้เกิดความกระตือรือร้นตามมาด้วยการตระหนักรู้เมื่อการวิเคราะห์อภิมานและการเปลี่ยนไปใช้แนวทางจีโนมิกส์ทั้งหมดเน้นย้ำถึงปัญหาของพลังงานต่ำ การทดสอบหลายครั้ง และการทำซ้ำที่ไม่ดี ซึ่งเป็นการปรับเปลี่ยนวิธีการศึกษาปฏิสัมพันธ์ในปัจจุบัน

Debates

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมที่รายงานสามารถทำซ้ำได้หรือไม่?

การค้นพบปฏิสัมพันธ์ของยีนเป้าหมายที่โดดเด่นหลายอย่าง รวมถึงผลกระทบของ 5-HTTLPR-โดย-ความเครียดต่อภาวะซึมเศร้า ไม่ได้รับการยืนยันในการวิเคราะห์อภิมานขนาดใหญ่ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการถกเถียงเกี่ยวกับพลังงานของการศึกษา การพึ่งพามาตราส่วน การทดสอบหลายครั้ง และความน่าเชื่อถือของการวิจัยปฏิสัมพันธ์ของยีนเป้าหมาย

Key figures

• Avshalom Caspi
• Terrie Moffitt
• Neil Risch

Seminal works

• caspi-2003
• risch-2009
• manolio-2009

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมทางสถิติและทางชีววิทยาคืออะไร?

ปฏิสัมพันธ์ทางสถิติคือการเบี่ยงเบนของผลกระทบรวมจากแบบจำลองแบบบวกหรือแบบคูณ และอาจขึ้นอยู่กับมาตราส่วนที่ใช้ ในขณะที่ปฏิสัมพันธ์ทางชีววิทยาหมายถึงยีนและการสัมผัสที่ทำงานร่วมกันในกลไกเชิงสาเหตุร่วมกัน ปฏิสัมพันธ์ทางสถิติไม่ได้พิสูจน์ปฏิสัมพันธ์ทางชีววิทยาด้วยตัวมันเอง

เหตุใดปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมจึงตรวจจับได้ยาก?

ผลกระทบของปฏิสัมพันธ์มักจะเล็กกว่าผลกระทบหลัก ดังนั้นการตรวจจับจึงต้องใช้ตัวอย่างขนาดใหญ่ การวัดการสัมผัสที่แม่นยำ และการแก้ไขที่เข้มงวดสำหรับการทดสอบการรวมกันของยีน-การสัมผัสหลายครั้ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการค้นพบเบื้องต้นจำนวนมากจึงไม่สามารถทำซ้ำได้