Genetik Karışım ve Soy Çıkarım Yöntemleri
Genetik karışım ve soy çıkarım yöntemleri, bir bireyin genotiplerinden yola çıkarak, genomunun farklı atalardan gelen kaynak popülasyonlardan türeyen oranlarını tahmin etmekte ve popülasyonların geçmişte gen alışverişinde bulunup bulunmadığını test etmektedir. Bu yöntemler, alel paylaşım kalıplarını soy ve popülasyon karışımı hakkında nicel ifadelere dönüştürmektedir.
Tanım
Soy çıkarımı, bir bireyin genomunun atalardan gelen kaynağının/kaynaklarının genetik verilerden tahmin edilmesidir; genetik karışım çıkarımı ise özellikle farklı atalardan gelen popülasyonlar tarafından katkıda bulunulan oranları tahmin etmekte ve aralarındaki tarihsel gen akışını test etmektedir.
Kapsam
Bu madde, model tabanlı kümeleme ve soy oranı tahmini, boyut indirgeme yaklaşımları ve genetik karışımın resmi testlerini, bu yöntemlerin dayandığı varsayımlarla birlikte ele almaktadır. Konu metodolojik bir nitelik taşımakta; genetik soyun istatistiksel çıkarımını tanımlamakta ve soy kategorileri hakkında herhangi bir klinik veya sosyal iddiada bulunmamaktadır.
Temel sorular
- Soy oranları genotip verilerinden nasıl tahmin edilmektedir?
- Model tabanlı kümeleme ve temel bileşenler yaklaşımları nasıl farklılaşmaktadır?
- Popülasyonlar arasındaki geçmiş gen akışı resmi olarak nasıl test edilmektedir?
- Soy tahminlerini hangi varsayımlar ve sınırlamalar etkilemektedir?
Anahtar kavramlar
- Soy oranları
- Model tabanlı kümeleme (STRUCTURE/ADMIXTURE)
- Kaynak popülasyon sayısı (K)
- Temel bileşenler analizi
- f-istatistikleri ve genetik karışım testleri
- Soy için referans panelleri
Temel kuramlar
- Model tabanlı soy karışımı
- Her bireyin genomu, farklı alel frekanslarına sahip K sayıda atalardan gelen popülasyondan türetilmiş bir karışım olarak modellenmektedir; olabilirlik veya Bayesci tabanlı yöntemler, atalara ait alel frekanslarını ve her bireyin soy oranlarını birlikte tahmin ederek, yapının olasılıksal bir ayrışımını sağlamaktadır.
Mekanizmalar
Model tabanlı yöntemler, her bir genomu K sayıda atalardan gelen popülasyondan oluşan bir karışım olarak ele almakta ve olabilirlik (likelihood) veya Bayesci çıkarım (Bayesian inference) yoluyla hem atalara ait alel frekanslarını hem de her bireyin karışım oranlarını tahmin etmektedir. Verimli bir maksimum olabilirlik (maximum-likelihood) uygulaması, bunu genom ölçeğinde uygulanabilir hale getirmiştir. Tamamlayıcı yaklaşımlar, bireyleri önceden popülasyonları belirtmeksizin düşük boyutlu bir soy uzayına yerleştirmek için temel bileşenler analizini (principal-components analysis) kullanmaktadır. f-istatistikleri üzerine kurulu resmi genetik karışım testleri, tarihsel gen akışını tespit etmek ve nicelleştirmek için popülasyonlar arasındaki alel paylaşım kalıplarını karşılaştırmaktadır. Tüm bu yöntemler, uygun referans popülasyonlara ve kaynak popülasyon sayısının seçimine bağlıdır.
Klinik önem
Soy çıkarımı, genetik çalışmalarda popülasyon yapısının doğru şekilde ele alınmasını ve genomik sonuçların yorumlanmasında soya uygun referans verilerin uygun kullanımını desteklemektedir. Bu madde, genetik soyu tahmin etmek için kullanılan istatistiksel yöntemleri tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel oluşturmamakta, genetik soyu sosyal kimlikle eşitlememektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
Model tabanlı soy tahmini, STRUCTURE çerçevesi tarafından oluşturulmuş ve maksimum olabilirlik uygulamalarıyla ölçeklenebilir hale getirilmiştir. Temel bileşenler yöntemleri ve f-istatistik genetik karışım testleri ise tamamlayıcı, yaygın olarak kullanılan yaklaşımlar sunmaktadır. Dünya çapındaki insan varyasyonuna ilişkin genom çapında araştırmalar, bu yöntemlerin popülasyonlar arası uygulamalarını göstermektedir.
Tarihçe
Çok lokuslu genotiplerin model tabanlı kümelenmesi 2000 yılı civarında tanıtılmış ve popülasyon yapısını tanımlamak için hızla standart hale gelmiştir. Genom çapında veriler arttıkça daha hızlı maksimum olabilirlik uygulamaları geliştirilmiştir. Temel bileşenler yöntemleri 2000'li yılların ortalarında soy çıkarımına uyarlanmış ve f-istatistik çerçeveleri eski genetik karışım testlerini resmileştirerek, soy ve genetik karışım çıkarımını popülasyon genomiklerinin merkezi araçları haline getirmiştir.
Tartışmalar
- Kaynak popülasyon sayısı (K) nasıl seçilmeli ve yorumlanmalıdır?
- Model tabanlı yöntemler K'nin belirtilmesini veya seçilmesini gerektirmektedir, ancak çıkarılan kümeler, yorumları örneklemeye ve K'ye bağlı olan istatistiksel yapılardır; bunları doğal, ayrık popülasyonlar olarak ele almak yanıltıcı olabilmektedir.
Öne çıkan isimler
- Jonathan Pritchard
- John Novembre
- David Reich
- Nick Patterson
İlgili konular
Temel eserler
- pritchard-2000
- alexander-2009
- patterson-2012
Sıkça sorulan sorular
- Bir popülasyondan gelen %30'luk bir soy oranı ne anlama gelmektedir?
- Bu, bireyin genomunun yaklaşık %30'unun, çıkarılan o atalardan gelen kaynağın alel frekansları ile en iyi şekilde açıklandığını gösteren model tabanlı bir tahmindir; seçilen referans popülasyonlara göre istatistiksel bir ayrışımdır, sabit bir biyolojik etiket değildir.
- Popülasyonlar arasındaki genetik karışım nasıl tespit edilmektedir?
- f-istatistiklerine dayalı resmi testler, birkaç popülasyon arasındaki paylaşılan varyasyon kalıplarını karşılaştırmaktadır; gen akışı olmasaydı beklenecek olandan sapmalar, genetik karışımın meydana geldiğine dair kanıt sağlamaktadır.