Ανισορροπία σύνδεσης

Transcript

1 Τμήμα Μοριακής Βιολογίας & Γενετικής / ΔΠΘ Ανισορροπία σύνδεσης ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ & ΕΞΕΛΙΞΗ Πέρη Πάσχου ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 1

2 Προϋποθέσεις για την ισχύ του θεωρήµατος H-W ιπλοειδής οργανισµός Σεξουαλική αναπαραγωγή Μη επικαλυπτόµενες γενιές Μέγεθος πληθυσµού άπειρο Ίδιες αλληλικές συχνότητες σε αρσενικά και θηλυκά Τυχαία σύζευξη των ατόµων (παµµιξία) εν υπάρχει επιλογή εν υπάρχει εισροή αλληλοµόρφων στον πληθυσµό (µετανάστευση ή µεταλλαγή) ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 2

3 Αρσενικοί γαµέτες (συχνότητα) Επανάληψη... Θεώρηµα Hardy-Weinberg Θηλυκοί γαµέτες (συχνότητα) A (p) A (p) AA (p 2 ) a (q) Aa (pq) a (q) Aa (pq) aa (q 2 ) paa = p 2 paa = pq + pq = 2pq paa = q 2 ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 3

4 Ισορροπία Hardy - Weinberg Το θεώρηµα H-W προβλέπει ότι οι γονιδιακές και γονοτυπικές συχνότητες παραµένουν ίδιες από γενιά σε γενιά. Αν ξεκινήσουµε από ένα πληθυσµό µε συγκεκριµένες γονιδιακές συχνότητες και τυχαίες γονοτυπικές συχνότητες, στην επόµενη γενιά (αν ισχύουν οι προϋποθέσεις H-W) οι γονιδιακές συχνότητες θα παραµείνουν αναλλοίωτες ενώ οι γονοτυπικές θα αποκτήσουν τη συχνότητα που προβλέπεται από το θεώρηµα H-W (P=p 2, H=2pq, Q = q 2 ) Η σχέση (επικρατής ή υπολειπόµενη) ανάµεσα στα αλληλόµορφα δεν παίζει ρόλο Για έναν πληθυσµό σε ισορροπία Hardy-Weinberg, δεν υπάρχει τάση εξαφάνισης ή επικράτησης ενός αλληλοµόρφου ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 4

5 Aνισορροπία σύνδεσης Linkage disequilibrium (LD) Η µη τυχαία συσχέτιση αλληλοµόρφων σε διαφορετικούς γενετικούς τόπους Παραβίαση του νόμου της ανεξαρτησίας των συνδυασμών του Mendel ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 5

6 Απλότυποι Γονότυπος: AaBb υνατοί απλότυποι: Απλότυπος 1 Απλότυπος 2 A a B b A b Απλότυπος 3 a B Απλότυπος 4 ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 6

7 Γονότυποι και Απλότυποι Ένας γενετικός τόπος Homozygous wild type Homozygous mutant Heterozygous AA aa Aa Πολλαπλοί γενετικοί τόποι 1 AA aa Aa 2 BB bb Bb 3 CC cc Cc Haplotype: ABC ABc AbC Abc abc abc abc abc ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 7

8 Απλότυπος (haplotype) Ένα σύνολο αλληλομόρφων γονιδίων σε έναν οργανισμό που κληρονομούνται μαζί από ένα γονέα Π.χ. ισχύει για συνδεδεμένα γονίδια που βρίσκονται κοντά, πάνω στο ίδιο χρωμόσωμα Π.χ. οι πολυμορφισμοί μιτοχονδριακού και χλωροπλαστικού DNA, καθώς και του DNA του Υ χρωμοσώματος που κληρονομούνται από ένα γονέα χωρίς ανασυνδυασμό Υπάρχουν και άλλες χρήσεις του όρου: Ένα σύνολο (σετ) από πολυμορφισμούς σε γενετικούς δείκτες (π.χ. SNPs) σε ένα χρωμόσωμα που τείνουν να εμφανίζονται μαζί (είναι στατιστικά σχετιζόμενοι) Η αναγνώριση και περιγραφή των στατιστικών αυτών σχέσεων μπορούν να οδηγήσουν στην αναγνώριση των στατιστικών σχέσεων για όλες τις πολυμορφικές θέσεις που βρίσκονται κοντά, στο ίδιο χρωμόσωμα (π.χ. έρευνα ασθενειών στον άνθρωπο μέσα από το πρόγραμμα HapMap) Ένα σύνολο συγκεκριμένων μεταλλάξεων μέσα σε ένα τμήμα DNA σε ένα άτομο ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 8

9 Απλότυποι πολυμορφικών θέσεων Συνδυασµοί "αλληλοµόρφων" συνεχόµενων πολυµορφισµών σε ένα χρωµόσωµα Οι πολυµορφισµοί µπορεί να είναι RFLPs, µικροδορυφόροι, SNPs κτλ Αν οι συνδυασµοί είναι τυχαίοι, ο αναµενόµενος αριθµός απλοτύπων µπορεί να είναι πολύ µεγάλος 3 διαλληλικοί (biallelic) πολυµορφισµοί, 7 διαλληλικοί πολυµορφισµοί, 2 3 =8 δυνατοί απλότυποι 2 7 =128 δυνατοί απλότυποι Αν υπάρχουν λιγότεροι απλότυποι από ότι αναµένεται σύµφωνα µε την τύχη, τότε οι πολυµορφισµοί που µελετάµε είναι σε ανισορροπία σύνδεσης (linkage disequilibrium) ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 9

10 Παράδειγμα με RFLPs Με 3 RFLPs υπάρχουν 2 3 = 8 δυνατοί απλότυποι Πόσοι απλότυποι θα παρατηρηθούν σε ένα δείγµα; Εξαρτάται από το µέγεθος του δείγµατος, τις συχνότητες των αλληλοµόρφων και την ανισορροπία σύνδεσης ανάµεσα στα RFLPs στο συγκεκριµένο πληθυσµό ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 10

11 ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 11

12 Υπάρχουν 4 πιθανοί γαµέτες Γαµέτες Συχνότητα απλοτύπου ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 12

13 Τυχαία συσχέτιση αλληλοµόρφων στους γαµέτες Τόπος Β Τόπος Α ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 13

15 Επίδραση του ανασυνδυασµού στη µη τυχαία συσχέτιση των αλληλοµόρφων Ο ανασυνδυασµός ανάµεσα σε δύο γενετικούς τόπους τείνει να τυχαιοποιεί τους συνδυασµούς των αλληλοµόρφων από γενιά σε γενιά. Ο ρυθµός αυτής της διαδικασίας εξαρτάται από τον ρυθµό ανασυνδυασµού ανάµεσα σε αυτούς τους τόπους ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 15

16 Παράδειγµα για 2 SNPs: SNP1: A 50% C 50% SNP2: A 50% G 50% Linkage Disequilibrium SNP1 SNP2 αναµενόµενη συχνότητα A A 0,5 x 0,5 A G 0,5 x 0,5 C A 0,5 x 0,5 C G 0,5 x 0,5 Στο δείγµα µας µπορεί να παρατηρούµε µόνο δύο απλότυπους Α Α C C A T A T C C G A T T Α Α C C C T A T C C A A T T ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 16

17 Παράµετρος ανισορροπίας σύνδεσης, D Γαµέτης Συχνότητα Η τιµή D είναι µια παράµετρος της απόκλισης της συχνότητας του κάθε απλότυπου από το τυχαίο ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 17

19 Παράµετρος ανισορροπίας σύνδεσης, D Πατρικός απλότυπος Μη ανασυνδυασµένα χρωµοσώµατα Ανασυνδυασµένα χρωµοσώµατα D = το γινόµενο των συχνοτήτων των µη ανασυνδυασµένων γαµετών µείον το γινόµενο των συχνοτήτων των ανασυνδυασµένων γαµετών ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 19

20 Ιδιότητες του D Δύο τόποι ανεξάρτητοι έχουν D=0 Όταν υπάρχει ανισορροπία σύνδεσης έχουμε D 0 Το πρόσηµο είναι αυθαίρετο Λαμβάνει τιμές από -0,25 ως 0,25 ύσκολη η σύγκριση ανάµεσα σε περισσότερα ζεύγη δεικτών Η τιµή του εξαρτάται από τις συχνότητες των αλληλοµόρφων Απαιτείται στάθμιση Μπορούμε να διαιρέσουμε το D με τη μέγιστη τιμή που μπορεί να λάβει για τις συγκεκριμένες συχνότητες αλληλομόρφων Dmax = η μικρότερη τιμή των p1q2 και p2q1 όταν D>0 Dmax = η μικρότερη τιμή των p1q1 και p2q2 όταν D<0 ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 20

21 Σταθμισμένος δείκτης D D = 1, τότε έχουμε απόλυτη LD τουλάχιστον ένας απλότυπος δεν παρατηρείται D < 1, σημαίνει πως η απόλυτη προγονική LD έχει διαταραχθεί Υπερεκτίµηση του µεγέθους LD Ιδιαίτερα όταν το μέγεθος του δείγµατος είναι µικρό Όταν ένα τουλάχιστον από τα αλληλόµορφα είναι σπάνιο ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 21

22 D' Raw D data from Chr Physical Distance (kb) ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 22

24 Στατιστική συσχέτιση r 2 ( p AB pab pab p ab ) 2 /( p A. pa. p.b p.b ) Εκτιµά τη στατιστική συσχέτιση Η τιµή του r 2 είναι αντιστρόφως ανάλογη µε το µέγεθος του δείγµατος που απαιτείται για ανίχνευση συσχέτισης. Pritchard and Przeworski Για χαµηλές συχνότητες αλληλοµόρφων, το r 2 είναι πιο αξιόπιστο από το D. ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 24

25 r 2 Raw r² data from Chr Physical Distance (kb) ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 25

26 Παρατηρήσεις για το r 2 r 2 = 1 τέλεια LD. Οι παρατηρήσεις σε ένα δείκτη προσφέρουν πλήρεις πληροφορίες για τον άλλο δεν είναι απαραίτητη η τυποποίηση και των δύο r 2 = 1 αν και µόνο αν οι δείκτες δεν έχουν διαχωριστεί ποτέ από ανασυνδυασµό και έχουν ακριβώς τις ίδιες αλληλικές συχνότητες. Τότε, µόνο παρατηρούνται δύο από τους τέσσερις πιθανούς απλότυπους Το r 2 αντιπροσωπεύει στατιστική συσχέτιση και δεν σχετίζεται άµεσα µε τον ανασυνδυασµό. ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 26

27 Σύγκριση r 2 είναι πιο χρήσιµο για µελέτες συσχέτισης, γιατί ύπαρχει µια απλή γραµµική σχέση µε το µέγεθος του δείγµατος (Wall and Pritchard, 2003) r 2 εξαρτάται από τις συχνότητες των αλληλοµόρφων και είναι δύσκολη η ερµηνεία του για σύγκριση ανάµεσα σε πολλαπλούς δείκτες (Hedrick, 1987) D' σχετίζεται άµεσα µε το κλάσµα ανασυνδυασµού και είναι το µόνο µέτρο LD που δεν επηρεάζεται από αλληλικές συχνότητες D' =1 αν εµφανίζονται 2 ή 3 απλότυποι r 2 =1 εµφανίζονται µόνο 2 απλότυποι τέλεια LD Ενδιάµεσες τιµές του D' είναι δύσκολο να ερµηνευτούν ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 27

28 Testing for statistical association between two known SNPs. In this example D= = SNP1 and SNP2 are in LD Expected Observed From Kaessman & Paabo 2002 (The statistical test is a chi-square ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ test) ΣΥΝΔΕΣΗΣ 28

29 Προσδιορισµός της στατιστικής σηµαντικότητας ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 29

30 Παράδειγµα οµάδες αίµατος Πατρικός απλότυπος Μη ανασυνδυασµένα χρωµοσώµατα Ανασυνδυασµένα χρωµοσώµατα ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 30

31 Παράδειγµα οµάδες αίµατος ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 31

35 Τι προκαλεί ανισορροπία σύνδεσης Σύνδεση ανάµεσα σε δύο γενετικούς τόπους Τυχαία γεγονότα (random genetic drift) Φαινόµενο του ιδρυτή Μεταλλάξεις Επιλογή Πληθυσµιακές προσµίξεις (admixture) ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 35

36 LINKAGE DISEQUILIBRIUM H LD µειώνεται από τον ανασυνδυασµό, ο ρυθµόςτου οποίου εξαρτάται από την απόσταση δύο τόπων πάνω σε ένα χρωµόσωµα. Για παράδειγµα, οι απλότυποι: -----A------B----- & -----a------b----- Με ανασυνδυασµό µπορούν να δώσουν -----A------b----- & -----a------b----- Γενετικοί τόποι που βρίσκονται σε κοντινές φυσικές αποστάσεις πάνω στο ίδιο χρωµόσωµα, ανασυνδυάζονται σπάνια και µπορούν να παραµείνουν σε ανισορροπία σύνδεσης για µεγάλα χρονικά διαστήµατα. ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 36

37 Το D σχετίζεται µε το ρυθµό ανασυνδυασµού t Dt (1 ) D0 Όπου θ το κλάσµα ανασυνδυασµού ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 37

38 Χωρίς ανασυνδυασµό B b A p A p B D AB p A p b D AB p A a p a p B D AB p a p b D AB p a p B p b Οι συχνότητες των απλοτύπων παραµένουν σταθερές στην διάρκεια του χρόνου ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 38

39 Με ανασυνδυασµό B b A p A p B (1 )D AB p A p b (1 )D AB p A a p A p b (1 )D AB p a p b (1 )D AB p a p B p b Η ανισορροπία σύνδεσης µειώνεται... ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 39

40 Προβλέψεις... Η ανισορροπία σύνδεσης θα µειώνεται από γενιά σε γενιά Σε ένα µεγάλοπληθυσµό Μετά από t γενιές D t = (1- ) t D 0 AB AB Ένα καλύτερο µοντέλο θα επέτρεπε και την αλλαγή αλληλικών συχνοτήτων µε την πάροδο του χρόνου ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 40

41 Ανασυνδυασµός θ (ή c ή r) = κλάσµα ανασυνδυασµού (recombination fraction) θ= το ποσοστό ανασυνδυασµένων γαµετών που παράγονται από έναν διπλό ετεροζυγώτη Τιµές από 0 ως 0.5 θ=0 πλήρης σύνδεση θ=0.5 ανεξάρτητος διαχωρισµός θ=0.01 1/100 γαµέτες είναι ανασυνδυασµένοι (απόσταση 1cM ανάµεσα στους δύο γενετικούς τόπους Τόποι που βρίσκονται σε απόσταση >50cM διαχωρίζονται ανεξάρτητα ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 41

43 Μεταβολή του D µε το χρόνο Αν c=0.10 (10% ανασυνδυασµός), χρειάζονται 6.5 γενιές για να µειωθεί το D στο µισό και 28.4 γενιές για να µειωθεί στο 95% Αν µελετάµε περιοχές του DNA όπου c=1 x 10-5 /kb (1cM/Mb) = 10-8 /bp τότε για γενετικούς τόπους που βρίσκονται σε απόσταση 1kb, χρειάζονται γενιές για να µειωθεί το D στο µισό ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 43

45 Software GOLD (Abecasis and Cookson, 2000) HAPLOVIEW (Barrett et al., 2005) ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 45

46 Τι προκαλεί και µεταβάλλει την ανισορροπία σύνδεσης Η ανισορροπία σύνδεσης διαφέρει ανάµεσα σε διαφορετικούς πληθυσµούς και ανάµεσα σε διαφορετικές γενετικές περιοχές Για τους πληθυσµούς ρόλο παίζουν: Η τυχαία γενετική παρέκκλιση, επιµιξία, οµοµιξία για τις περιοχές του γονιδιώµατος: Ρυθµός ανασυνδυασµού Φυσική επιλογή ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 46

47 Η ανισορροπία σύνδεσης είναιχρήσιµη... για τη διερεύνηση της ιστορίας τωνπληθυσµών για τη χαρτογράφηση γονιδίων ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 47

48 Χαρτογράφηση γονιδίων και ανισορροπία σύνδεσης ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 48

51 Genehunting plan Κλινική Εικόνα Ενδείξεις γενετικής βάσης? Σχεδιασµός Μελέτης Μεγάλες οικογένειες Sib pairs Μεµονωµένοι ασθενείς Συλλογή δειγµάτων, δεδοµένων, τυποποίηση Ανάλυση Ανάλυση Σύνδεσης Μελέτες Συσχέτισης Προσδιορισµός υποψήφιων γενετικών περιοχών Φυσική Χαρτογράφηση/Εντοπισµός γονιδίου ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 51

52 Positional cloning Ανάλυση σύνδεσης Μελέτες συσχέτισης (ανισορροπία σύνδεσης) ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 52

53 Ανάλυση σύνδεσης Στόχος, ο αδρός εντοπισµός µιας χρωµοσωµικής περιοχής όπου εδρεύουν ένα ή περισσότερα γονίδια, τα οποία σχετίζονται µε το φαινότυπο που µελετάµε (π.χ. µια ασθένεια ή ποσοτικοί χαρακτήρες) Παραδείγµατα: κυστική ίνωση (µε επιτυχία), διαβήτης, αρτηριακή πίεση κ.α. ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 53

54 Σύνδεση και συσχέτιση (Linkage and Association) Οι µελέτες σύνδεσης χρησιµοποιούν µεµονωµένες οικογένειες µε προσβεβληµένα µέλη και προσπαθούν να δείξουν σύνδεση ανάµεσα στον φαινότυπο και γενετικούς δείκτες (συσχετίζονται γενετικοί τόποι και όχι αλληλόµορφα) Οι µελέτες συσχέτισης βασίζονται σε πληθυσµούς και προσπαθούν να δείξουν συχέτιση ανάµεσα σε ένα συγκεκριµένο αλληλόµορφο ενός γενετικού δείκτη και την προδιάθεση π.χ. για µια νόσο (στατιστικός έλεγχος της ταυτόχρονης παρουσίας ενός συγκεκριµένου αλληλοµόρφου και ενός φαινότυπου) ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 54

56 Ανάλυση Σύνδεσης Μεγάλη ισχύς για τον εντοπισµό γονιδίων για απλά µενδελιανά νοσήµατα Μικρή επιτυχία από την εφαρµογή της για των εντοπισµό γονιδίων πολυπαραγοντικών ασθενειών 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,1 2,2 1,1 2,2 2,2 1,1 2,2 ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 56

57 LD γύρω από µια µετάλλαξη Γενιές k g ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 57

58 Ποικιλότητα του ανθρώπινου DNA ύο άτοµα είναι όµοια κατά 99.8% Το 90% της διαφοράς οφείλεται σε SNPs Υπολογίζονται συνήθη SNPs (MAF>10%) dbsnp: > καταχωρήσεις Ποιούς δείκτες πρέπει να επιλέξουµε; ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 58

59 A block-like structure of the human genome block 1 block 2 block 3 block 4 block 5 block 6 block 7 block 8 block 9 block 10 block 11 Daly et al. (2001). Nature Genet 29: ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 59

60 A Long Haplotype Block Daly et al., Nat. Genet., 2001 ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 60

61 Daly et al. Η περιοχή µπορούσε να διαχωριστεί σε διακριτά «blocks» απλοτύπων, το καθένα µε πολύ µικρό βαθµό ποικιλότητας 2 απλότυποι αναλογούν στο 95% των παρατηρούµενων χρωµοσωµάτων Μερικές φορές απλότυποι σχετίζονται µεταξύ των ορίων των blocks (long-range LD) Ένδειξη ότι είναι πιθανό ο ανασυνδυασµός κατά την εξέλιξη του ανθρώπου να συµβαίνει κυρίως σε συγκεκριµένες περιοχές (σε ποιό βαθµό ισχύει αυτή η πρόταση?) ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 61

62 Οργάνωση της ποικιλότητας του DNA στο ανθρώπινο γονιδίωµα Μη τυχαία συσχέτιση ανάµεσα στα SNPs Μεγάλου µήκους απλότυποι µε πολλά SNPs Haplotype block structure of the human genome. ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 62

63 Block απλοτύπων και µελέτες Ιδανικά θα θέλαµε να µπορούµε να συγκρίνουµε όλα τα υπάρχοντα SNPs ανάµεσα σε µια µεγάλη οµάδα ασθενών και µια οµάδα controls Απαγορευτικό κόστος Χάρη στη δοµή του ανθρώπινου γονιδιώµατος δεν είναι απαραίτητο να τυποποιήσουµε όλα τα SNPs Οι µελέτες συσχέτισης µπορούν να επικεντρωθούν µόνο στα αντιπροσωπευτικά tagging SNPs (tsnps) συσχέτισης ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 63

65 HtSNPs-haplotype tagging SNPs Μια υπο-οµάδα SNPs σε έναν απλότυπο που είναι αρκετά για να καθορίσουν όλα τα υπόλοιπα ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 65

67 The HapMap Project Στόχοι: Καθορισµός της δοµής του ανθρώπινου γονιδιώµατος Προσδιορισµός tsnps ηµοσιοποίηση της πληροφορίας Ισχυρό εργαλείο για πιο αποτελεσµατικές µελέτες γενετικής συσχέτισης Φάση Ι: SNPs (1 snp/5kb) για 270 ανθρώπους The International HapMap Consortium (2005) Nature ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 67

68 είγµατα Μελέτη σε 270 δείγµατα: 30 trios from Nigeria (Yoruba); 45 unrelateds from China (Beijing); 45 unrelateds from Japan (Tokyo); 30 CEPH trios from US (N & W European ancestry).? Θα µπορούν τα αποτελέσµατα από τη µελέτη των πληθυσµών αυτών να χρησιµοποιηθούν ως σηµεία αναφοράς για το σχεδιασµό µελετών συσχέτισης παγκοσµίως ακόµη και σε χώρες που δεν συµπεριλήφθηκαν στο HapMap; ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 68

69 ιαφορετικοί αλγόριθµοι για τον προσδιορισµό tsnps Patil et al.. Zhang et al. Clayton Stram DeBakker et al. Paschou et al. ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 69

70 Μέθοδοι επιλογής tsnps που στηρίζονται στον προσδιορισµό blocks Τα blocks δεν µπορούν να επικαλύπτονται ή να συσχετίζονται µεταξύ τους (δηµογραφικοί παράγοντες? Ανώτερες σχέσεις?) Πολλοί διαφορετικοί αυθαίρετοι ορισµοί που παράγουν διαφορετικά blocks ύσκαµπτες µέθοδοι που δύσκολα µπορούν να εφαρµοστούν σε µελέτες ολόκληρου του γονιδιώµατος ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 70

71 Μέθοδοι επιλογής tsnps που στηρίζονται στον προσδιορισµό απλοτύπων Επιπλέον στάδιο στη διαδικασία (τα πειράµατα δίνουν γονότυπους) Η απλοτύπηση γίνεται µε υπολογιστικές µεθόδους Πολύ χρονοβόρα διαδικασία δύσκολα µπορεί να εφαρµοστεί σε χιλιάδες άτοµα για χιλιάδες SNPs Μέθοδοι επιλογής tsnps που στηρίζονται σε κατά ζεύγη ελέγχους (pairwise tests) Περιορισµένες δυνατότητες - Απώλεια πληροφορίας ανώτερες συσχετίσεις ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 71

72 Transferability of tsnps - HapMap Για πληθυσµούς µέσα στα γεωγραφικά όρια των ηπείρων είναι δυνατή η µεταφορά tsnps από τον ένα πληθυσµό στον άλλο Το κόστος είναι η τυποποίηση µεγαλύτερου αριθµού tsnps ή µικρότερη ακρίβεια πρόβλεψης Πέρα από ηπείρους, και ξεκινώντας από την Ευρώπη, γίνεται µεταφορά tsnps από δύση προς ανατολή Τα αποτελέσµατα του HapMap µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε πολύ σηµαντικό βαθµό ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 72

73 Συµπεράσµατα... Πλεονασµός (redundancy) της πληροφορίας των SNPs υνατή η επιλογή tagging SNPs υνατή η ανάκτηση (πρόβλεψη) ολόκληρης της πληροφορίας µε δεδοµένο µόνο ένα µικρό αριθµό tsnps Μείωση κόστους και χρόνου ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 73