Di truyền học quần thể và tính nhạy cảm với bệnh mãn tính
Di truyền học quần thể và tính nhạy cảm với bệnh mãn tính là lĩnh vực dịch tễ học bệnh mãn tính nghiên cứu cách thức biến đổi di truyền được thừa hưởng, phân bố trong các quần thể, góp phần tạo nên sự khác biệt về nguy cơ mắc các bệnh không lây nhiễm như bệnh tim mạch, đái tháo đường type 2 và ung thư. Lĩnh vực này kết nối dịch tễ học di truyền cổ điển — định lượng phần nguy cơ bệnh có thể di truyền — với bộ gen học hiện đại, xác định vị trí và đặc trưng hóa các biến thể cụ thể liên quan.
Definition
Di truyền học quần thể và tính nhạy cảm với bệnh mãn tính là nghiên cứu về cách thức biến đổi di truyền phân ly trong các quần thể định hình sự phân bố và nguy cơ di truyền của các bệnh mãn tính, không lây nhiễm, tích hợp ước tính khả năng di truyền, tương tác gen-môi trường và cấu trúc quần thể.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm cách thức tính nhạy cảm với các bệnh mãn tính phổ biến tập hợp trong các gia đình và được phân chia thành các thành phần di truyền và môi trường, cách thức gen và môi trường hoạt động cùng nhau thay vì riêng lẻ, và cách thức cấu trúc di truyền của quần thể người vừa cung cấp thông tin vừa làm phức tạp các nghiên cứu liên kết. Nó coi tính nhạy cảm di truyền là một chủ đề ở cấp độ quần thể và phương pháp luận trong dịch tễ học, không phải là cơ sở để tư vấn di truyền lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Tỷ lệ biến đổi nguy cơ mắc bệnh mãn tính có thể quy cho sự khác biệt di truyền được thừa hưởng là bao nhiêu?
- Những biến thể di truyền nào liên quan đến tính nhạy cảm, và chúng giải thích bao nhiêu phần trăm nguy cơ di truyền?
- Các yếu tố di truyền và môi trường kết hợp với nhau như thế nào để xác định ai sẽ mắc bệnh?
- Cấu trúc di truyền của quần thể ảnh hưởng như thế nào đến tính hợp lệ của các nghiên cứu liên kết di truyền?
Key concepts
- Khả năng di truyền và sự tập hợp trong gia đình
- Di truyền phức tạp (đa gen) so với di truyền Mendel
- Các biến thể phổ biến và ý tưởng bệnh phổ biến/biến thể phổ biến
- Khả năng di truyền bị thiếu
- Tương tác gen-môi trường
- Phân tầng quần thể và pha trộn
- Nghiên cứu liên kết toàn bộ bộ gen (GWAS)
- Nguy cơ đa gen
Mechanisms
Hầu hết các bệnh mãn tính là những đặc điểm phức tạp: thay vì do một gen duy nhất gây ra, nguy cơ của chúng bị ảnh hưởng bởi nhiều biến thể di truyền có tác động nhỏ riêng lẻ cùng với các yếu tố môi trường. Dịch tễ học di truyền trước tiên thiết lập rằng nguy cơ tập hợp trong các gia đình và ước tính khả năng di truyền, sau đó sử dụng các nghiên cứu liên kết toàn bộ bộ gen để lập bản đồ các biến thể đóng góp. Bởi vì các biến thể được xác định thường chỉ giải thích một phần khả năng di truyền ước tính — vấn đề 'khả năng di truyền bị thiếu' — lĩnh vực này cũng xem xét các biến thể hiếm hơn, biến đổi cấu trúc, tương tác gen-môi trường và giới hạn của chính khả năng di truyền. Trong suốt quá trình, nguồn gốc di truyền và cấu trúc của quần thể được nghiên cứu phải được tính đến, bởi vì sự khác biệt về tần số alen giữa các nhóm có thể tạo ra hoặc che giấu các liên kết.
Clinical relevance
Hiểu biết về đóng góp di truyền vào bệnh mãn tính giúp giải thích tại sao nguy cơ tập trung trong các gia đình và khác nhau giữa các quần thể, đồng thời củng cố sự phát triển của điểm số nguy cơ đa gen và lĩnh vực rộng lớn hơn của y học bộ gen. Là một lĩnh vực tham chiếu, nó mô tả cách thức tính nhạy cảm di truyền được nghiên cứu ở cấp độ quần thể; nó đặc trưng hóa các nguồn nguy cơ thay vì cung cấp các khuyến nghị chẩn đoán, sàng lọc hoặc điều trị cá nhân.
Epidemiology
Các nghiên cứu về cặp song sinh và gia đình đã chỉ ra khả năng di truyền đáng kể nhưng một phần đối với nhiều bệnh mãn tính, trong khi các đoàn hệ cặp song sinh lớn đồng thời chứng minh vai trò chính của các yếu tố không di truyền — ví dụ, phân tích các đoàn hệ cặp song sinh Bắc Âu đã gán phần lớn nguy cơ ung thư cho các yếu tố môi trường hơn là các yếu tố di truyền. Các nghiên cứu liên kết toàn bộ bộ gen trong hai thập kỷ qua đã xác định hàng nghìn biến thể liên quan đến các bệnh mãn tính phổ biến, mặc dù mỗi biến thể thường mang lại một thay đổi nhỏ về nguy cơ.
History
Lĩnh vực này phát triển từ dịch tễ học định lượng và di truyền cổ điển, nơi các nghiên cứu về cặp song sinh và gia đình phân chia nguy cơ bệnh thành các thành phần di truyền và môi trường. Việc hoàn thành bộ gen người và sự ra đời của các mảng kiểu gen dày đặc vào những năm 2000 đã cho phép các nghiên cứu liên kết toàn bộ bộ gen, chuyển lĩnh vực từ ước tính khả năng di truyền sang lập bản đồ các biến thể cụ thể. Việc nhận ra rằng các biến thể được phát hiện chỉ giải thích một phần nhỏ khả năng di truyền ước tính, được trình bày trong tổng hợp năm 2009 của Manolio và các đồng nghiệp, đã định hình phần lớn chương trình nghiên cứu tiếp theo.
Debates
- Khả năng di truyền 'bị thiếu' của các bệnh mãn tính nằm ở đâu?
- Các biến thể được xác định bởi các nghiên cứu liên kết toàn bộ bộ gen ban đầu chỉ giải thích một phần khả năng di truyền ước tính từ các nghiên cứu gia đình, gây ra tranh luận về việc liệu khoảng cách này có phản ánh nhiều biến thể phổ biến chưa được khám phá, các biến thể hiếm có tác động lớn hơn, tương tác gen-môi trường, hay khả năng di truyền bị ước tính quá cao.
Key figures
- Peter Visscher
- Teri Manolio
- Naomi Wray
- Francis Collins
Related topics
Seminal works
- visscher-2008
- manolio-2009
- visscher-2017
Frequently asked questions
- Khuynh hướng di truyền có nghĩa là một bệnh mãn tính là không thể tránh khỏi không?
- Không. Đối với các bệnh mãn tính phổ biến, các biến thể di truyền thường chỉ làm thay đổi nguy cơ một cách khiêm tốn và hoạt động cùng với các yếu tố môi trường và lối sống, vì vậy tính nhạy cảm di truyền mô tả một xác suất mắc bệnh trong quần thể chứ không phải là một sự chắc chắn đối với bất kỳ cá nhân nào.
- Lĩnh vực này khác với di truyền y học của các rối loạn đơn gen như thế nào?
- Di truyền y học thường liên quan đến các rối loạn hiếm gặp do các đột biến đơn gen có độ xuyên thấu cao gây ra, trong khi lĩnh vực này nghiên cứu các bệnh mãn tính phổ biến thường là đa gen, với nguy cơ trải rộng trên nhiều biến thể có tác động nhỏ tương tác với môi trường.