พันธุศาสตร์ประชากรและความอ่อนแอต่อโรคเรื้อรัง

พันธุศาสตร์ประชากรและความอ่อนแอต่อโรคเรื้อรังเป็นสาขาหนึ่งของระบาดวิทยาโรคเรื้อรังที่ศึกษาว่าความหลากหลายทางพันธุกรรมที่ถ่ายทอดมา ซึ่งกระจายอยู่ในประชากร มีส่วนทำให้เกิดความแตกต่างในความเสี่ยงของโรคไม่ติดต่อ เช่น โรคหัวใจและหลอดเลือด โรคเบาหวานชนิดที่ 2 และโรคมะเร็งได้อย่างไร โดยเชื่อมโยงระบาดวิทยาพันธุกรรมแบบดั้งเดิม ซึ่งประเมินสัดส่วนความเสี่ยงของโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ กับจีโนมิกส์สมัยใหม่ ซึ่งระบุตำแหน่งและลักษณะของความหลากหลายทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้อง

Definition

พันธุศาสตร์ประชากรและความอ่อนแอต่อโรคเรื้อรังคือการศึกษาว่าความหลากหลายทางพันธุกรรมที่แยกตัวในประชากรมีอิทธิพลต่อการกระจายและความเสี่ยงที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโรคเรื้อรังที่ไม่ติดต่อได้อย่างไร โดยบูรณาการการประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ปฏิกิริยาระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม และโครงสร้างประชากร

Scope

สาขานี้ครอบคลุมถึงวิธีการที่ความอ่อนแอต่อโรคเรื้อรังทั่วไปรวมตัวกันในครอบครัวและถูกแบ่งออกเป็นองค์ประกอบที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม วิธีการที่ยีนและสิ่งแวดล้อมทำงานร่วมกันมากกว่าที่จะแยกกัน และวิธีการที่โครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรมนุษย์ทั้งให้ข้อมูลและทำให้การศึกษาความสัมพันธ์ซับซ้อนขึ้น โดยถือว่าความอ่อนแอทางพันธุกรรมเป็นเรื่องระดับประชากรและระเบียบวิธีวิจัยในระบาดวิทยา ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการให้คำปรึกษาทางพันธุกรรมทางคลินิก

Sub-topics

• การรวมกลุ่มในครอบครัวและการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม
• การแบ่งชั้นประชากรและการผสมผสานทางพันธุกรรม

Core questions

• สัดส่วนของความแปรปรวนในความเสี่ยงของโรคเรื้อรังที่เกิดจากความแตกต่างทางพันธุกรรมที่ถ่ายทอดมามีเท่าใด?
• ความหลากหลายทางพันธุกรรมใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับความอ่อนแอ และอธิบายความเสี่ยงที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้มากน้อยเพียงใด?
• ปัจจัยทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมรวมกันอย่างไรเพื่อกำหนดว่าใครจะเป็นโรค?
• โครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรส่งผลต่อความถูกต้องของการศึกษาความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมอย่างไร?

Key concepts

• การถ่ายทอดทางพันธุกรรมและการรวมกลุ่มในครอบครัว
• การถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ซับซ้อน (พหุพันธุกรรม) เทียบกับการถ่ายทอดแบบเมนเดล
• ความหลากหลายทั่วไปและแนวคิดโรคทั่วไป/ความหลากหลายทั่วไป
• การถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่หายไป
• ปฏิกิริยาระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม
• การแบ่งชั้นประชากรและการผสมผสาน
• การศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนม (GWAS)
• ความเสี่ยงพหุพันธุกรรม

Mechanisms

โรคเรื้อรังส่วนใหญ่เป็นลักษณะที่ซับซ้อน: แทนที่จะเกิดจากยีนเดี่ยว ความเสี่ยงของโรคเหล่านี้ได้รับอิทธิพลจากความหลากหลายทางพันธุกรรมหลายชนิดที่มีผลกระทบเล็กน้อยแต่ละชนิด ร่วมกับการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม ระบาดวิทยาพันธุกรรมเริ่มต้นด้วยการยืนยันว่าความเสี่ยงรวมตัวกันในครอบครัวและประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรม จากนั้นจึงใช้การศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนมเพื่อระบุความหลากหลายทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากความหลากหลายที่ระบุได้มักจะอธิบายได้เพียงส่วนหนึ่งของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ประมาณไว้ ซึ่งเป็นปัญหา 'การถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่หายไป' สาขานี้จึงพิจารณาถึงความหลากหลายที่หายากกว่า ความหลากหลายเชิงโครงสร้าง ปฏิกิริยาระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม และข้อจำกัดของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเอง ตลอดกระบวนการนี้ ต้องคำนึงถึงบรรพบุรุษทางพันธุกรรมและโครงสร้างของประชากรที่ศึกษา เนื่องจากความแตกต่างของความถี่อัลลีลระหว่างกลุ่มอาจสร้างหรือบดบังความสัมพันธ์ได้

Clinical relevance

การทำความเข้าใจการมีส่วนร่วมทางพันธุกรรมต่อโรคเรื้อรังช่วยอธิบายว่าทำไมความเสี่ยงจึงรวมกลุ่มในครอบครัวและแตกต่างกันไปในแต่ละประชากร และเป็นรากฐานของการพัฒนาคะแนนความเสี่ยงพหุพันธุกรรมและสาขาเวชศาสตร์จีโนมิกส์ที่กว้างขึ้น ในฐานะที่เป็นสาขาอ้างอิง จะอธิบายว่าความอ่อนแอที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้รับการศึกษาในระดับประชากรอย่างไร โดยจะระบุแหล่งที่มาของความเสี่ยงมากกว่าที่จะให้คำแนะนำในการวินิจฉัย การคัดกรอง หรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Epidemiology

การศึกษาฝาแฝดและครอบครัวได้แสดงให้เห็นถึงการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่สำคัญแต่ไม่สมบูรณ์สำหรับโรคเรื้อรังหลายชนิด ในขณะที่กลุ่มฝาแฝดขนาดใหญ่ได้แสดงให้เห็นถึงบทบาทสำคัญของปัจจัยที่ไม่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมพร้อมกัน ตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์กลุ่มฝาแฝดชาวนอร์ดิกได้ระบุว่าความเสี่ยงของโรคมะเร็งส่วนใหญ่เกิดจากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมมากกว่าปัจจัยที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม การศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนมในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาได้ระบุความหลากหลายทางพันธุกรรมหลายพันชนิดที่เกี่ยวข้องกับโรคเรื้อรังทั่วไป แม้ว่าแต่ละชนิดมักจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเสี่ยงเพียงเล็กน้อย

History

สาขานี้เติบโตมาจากการระบาดวิทยาเชิงปริมาณและพันธุกรรมแบบดั้งเดิม ซึ่งการศึกษาฝาแฝดและครอบครัวได้แบ่งความเสี่ยงของโรคออกเป็นองค์ประกอบทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม การทำแผนที่จีโนมมนุษย์เสร็จสมบูรณ์และการมาถึงของอาร์เรย์การจัดลำดับยีนที่มีความหนาแน่นสูงในช่วงทศวรรษ 2000 ทำให้สามารถทำการศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนมได้ ซึ่งเปลี่ยนสาขาจากการประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมไปสู่การทำแผนที่ความหลากหลายทางพันธุกรรมที่เฉพาะเจาะจง การตระหนักว่าความหลากหลายที่ค้นพบอธิบายได้เพียงส่วนหนึ่งของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ประมาณไว้ ซึ่งระบุไว้ในการสังเคราะห์ของ Manolio และคณะในปี 2009 ได้กำหนดวาระการวิจัยส่วนใหญ่ในเวลาต่อมา

Debates

'การถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่หายไป' ของโรคเรื้อรังอยู่ที่ไหน?

ความหลากหลายที่ระบุโดยการศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนมในระยะแรกอธิบายได้เพียงส่วนหนึ่งของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ประมาณจากการศึกษาครอบครัว ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการถกเถียงว่าช่องว่างดังกล่าวสะท้อนถึงความหลากหลายทั่วไปที่ยังไม่ถูกค้นพบจำนวนมาก ความหลากหลายที่หายากที่มีผลกระทบมากขึ้น ปฏิกิริยาระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม หรือการประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่สูงเกินไป

Key figures

• Peter Visscher
• Teri Manolio
• Naomi Wray
• Francis Collins

Seminal works

• visscher-2008
• manolio-2009
• visscher-2017

Frequently asked questions

การมีแนวโน้มทางพันธุกรรมหมายความว่าโรคเรื้อรังเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้หรือไม่?

ไม่ สำหรับโรคเรื้อรังทั่วไป ความหลากหลายที่ถ่ายทอดมามักจะเปลี่ยนความเสี่ยงเพียงเล็กน้อยและทำงานร่วมกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและวิถีชีวิต ดังนั้นความอ่อนแอทางพันธุกรรมจึงอธิบายความน่าจะเป็นของโรคในประชากรมากกว่าความแน่นอนสำหรับแต่ละบุคคล

สาขานี้แตกต่างจากพันธุศาสตร์การแพทย์ของโรคที่เกิดจากยีนเดี่ยวอย่างไร?

พันธุศาสตร์การแพทย์มักจะเกี่ยวข้องกับโรคหายากที่เกิดจากการกลายพันธุ์เดี่ยวที่มีการแทรกซึมสูง ในขณะที่สาขานี้ศึกษาโรคเรื้อรังทั่วไปซึ่งโดยทั่วไปเป็นโรคพหุพันธุกรรม โดยมีความเสี่ยงกระจายอยู่ทั่วความหลากหลายหลายชนิดที่มีผลกระทบเล็กน้อยและมีปฏิกิริยากับสิ่งแวดล้อม