معلومة

علم الوراثة السكانية باستخدام WGS: كيف أعرف عندما يكون لدي عدد كافٍ من الأفراد؟

علم الوراثة السكانية باستخدام WGS: كيف أعرف عندما يكون لدي عدد كافٍ من الأفراد؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أواجه صعوبة في العثور على معلومات حول الحد الأدنى لعدد الأفراد لاستخدامها في تحليلات الجينات البوب ​​wgs. هل هناك برامج أو صيغ / نظرية متاحة لتحديد العدد الإجمالي للأنماط الفردانية / الأفراد الذين تحتاجهم للحصول على تقديرات ثيتا ، وإنشاء خريطة ربط ، وتشغيل اختبارات mk وما إلى ذلك بناءً على مدخلات مثل حجم الجينوم ، وعمق القراءة لكل فرد ، ومنصة التسلسل؟ من الواضح أنه يمكن أن تكون هناك قيود واعتبارات مالية يجب مراعاتها بالنسبة للكائنات غير النموذجية عند اختيار عدد الأفراد للتسلسل. سيكون موضع تقدير أي نصيحة. شكرا!


أعتقد أن العديد من التطبيقات التي ذكرتها تتطلب أعدادًا مختلفة تمامًا من الأفراد. من المفيد معرفة المزيد عن الأهداف والأسئلة وتفاصيل الكائن الحي وما إلى ذلك.

على سبيل المثال ، بالنسبة للتقديرات الإحصائية السكانية البسيطة ، يمكنك الاعتماد على العدد الكبير من المواقع في الجينوم للحصول على تقديرات دقيقة (مثل واترسون) من فرد واحد ، إذا كنت تعمل في كائن ثنائي الصبغيات ، حيث يمكنك استخدام تغاير الزيجوت . شاهد أول ورقة جينوم لإنسان نياندرتال لمعرفة ما يمكنك فعله بتسلسل واحد غير جيد جدًا.

بالنسبة للتطبيقات مثل خرائط الربط ، ستحتاج إلى عدد أكبر إلى حد ما من الأفراد ، حيث تحتاج إلى أخذ عينات من عدد كبير من عمليات إعادة التركيب. ومع ذلك ، فإن "كبير" نسبي ، حيث تم تحقيق حل على مستوى السنتيمورجان للجينوم البشري مع مجرد 110 شخصًا و 6000 موقع. للحصول على تحليل أدق للروابط ، قد تحتاج إلى المزيد من الأفراد ؛ ومع ذلك ، مع WGS سيكون موقعك أقل محدودية.

بالنسبة لاختبارات McDonald-Kreitman أو ما شابه ذلك ، ربما يكون أكثر أهمية هو أن يكون لديك المزيد من الأفراد. لكنك لست بحاجة إلى WGS لكل فرد ، من حيث المبدأ ، يمكنك فقط العثور على الجين (الجينات) التي تهمك وتغذيها لكل فرد ، والذي لا يزال أرخص بكثير في معظم الحالات.

من الواضح أن لكل منها قوتها ودقتها الخاصة المضافة من خلال المزيد من العينات ، ويمكن قول المزيد عن كل منها. يمكن العثور على الموارد العامة هنا وهنا وهنا وهنا ، في حال كانت مفيدة.


الحد الأدنى من السكان القابلين للحياة

سيراجع محررونا ما قدمته ويحددون ما إذا كان ينبغي مراجعة المقالة أم لا.

الحد الأدنى من السكان القادرين على البقاء (MVP)، عتبة بيئية تحدد أقل عدد من الأفراد في نوع ما أو مجموعة سكانية قادرة على الاستمرار عند مستوى احتمالية إحصائية محددة لفترة زمنية محددة مسبقًا. يسعى علماء البيئة إلى فهم كيف يجب أن تكون أعداد السكان كبيرة من أجل وضع معايير لحجم السكان تساعد على منع الأنواع من الانقراض. يمكن أن تختلف هذه المعايير وفقًا للأنواع ووفقًا للمقاييس التي حددها عالم البيئة الذي يجري الدراسة ، ولكن أحد المعايير المستخدمة بشكل شائع في التحقيقات البيئية يتضمن تحديد أكثر من 95 في المائة من احتمال البقاء على قيد الحياة لأكثر من 100 عام. نظرًا لأن الأنواع المختلفة لها فترات حياة مختلفة ، يمكن أيضًا استخدام معيار زمني لـ 40 جيلًا ، خاصة عند إجراء مقارنات بين الأنواع.


تصميم تجريبي

هناك العديد من طرق التحضير (مثل Nextera و Kapa) لإنشاء مكتبات التسلسل من استخراج الحمض النووي. هذه الأساليب المختبرية خارج نطاق هذا البرنامج التعليمي. ومع ذلك ، سوف نتناول بعض جوانب تصميم الدراسة عند تصميم التجربة.

1. التسلسل المجمّع مقابل عينات الترميز الفردي

أحد القرارات التي يتعين على الباحثين اتخاذه عند تصميم تجارب إعادة الترتيب هو ما إذا كان ينبغي تجميع الأفراد غير المشفرة معًا في مكتبة تسلسل واحدة (يُطلق عليها اسم تجمع تسلسل) ، أو لترميز كل فرد بشكل فردي ، مما يتيح للباحثين فك تعدد هؤلاء الأفراد لإجراء تحليلات نهائية حتى لو تم تجميعهم للتسلسل نفسه. هناك إيجابيات وسلبيات لكلا النهجين ، ولكن القرار يعتمد بشكل أساسي على التكلفة وهدف البحث. تمت كتابة العديد من الأوراق حول إيجابيات وسلبيات التسلسل المجمع ، و Schl & oumltterer et al. يقدم 2014 مراجعة لطيفة ومقارنة مع الطرق الأخرى. باختصار ، نحدد بعض الإيجابيات والسلبيات أدناه:

التسلسل المجمع: الميزة الرئيسية لهذا النهج هي توفير التكاليف عند إعداد المكتبة. إذا كانت هناك حاجة لأحجام عينات كبيرة لأهداف البحث ، يمكن أن تصبح تكاليف إعداد المكتبة عاملاً مقيدًا بسرعة. من خلال تجميع أعداد كبيرة من الأفراد في مجموعة سكانية واحدة ، سيحتاج الباحثون فقط إلى إعداد مكتبة تسلسل واحدة لكل مجموعة. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها قيود على التحليلات النهائية المحتملة والتحيزات التسلسلية المحتملة. يمكن أن ينتج عن هذه الطريقة تقديرات لترددات الأليل من مجموعة سكانية مجمعة ، ولكن القليل من الإحصائيات أبعد من ذلك (مثل معلومات النمط الفرداني ، وعدم توازن الارتباط). يعمل Pool-seq أيضًا بشكل أفضل عندما يتم تجميع أعداد كبيرة من الأفراد (& gt40) معًا ، مع تجمعات بترتيب مئات أو آلاف الأفراد تكون مثالية. واحدة من أكبر عيوب Pool-seq هي أن التمثيل الفردي غير المتكافئ سينتج تحيزات في تقديرات تردد الأليل ، وبدون الباركود من المستحيل معرفة ما إذا كان هذا قد حدث أم لا. هذا أقل احتمالا أن يحدث مع أحجام العينات الأكبر.

تسلسل الباركود فردي: الميزة الرئيسية لهذا النهج هي أن قراءات الترميز الفردي تعني أنه يمكن استدعاء المتغيرات للأفراد ، وبتغطية كافية (انظر أدناه) ، من الممكن الحصول على معلومات النمط الفرداني أو غيرها من الإحصاءات المفيدة. كما ذكر أعلاه ، فإن العيب الرئيسي لهذه الطريقة هو تكلفة إعداد المكتبة. ومع ذلك ، يعد هذا أقل تكلفة بشكل متزايد ، إما بسبب توفر مجموعات جديدة ، أو القدرة على تقسيم كواشف تحضير المكتبة إلى تفاعلات دقيقة متعددة (على سبيل المثال Baym et al. 2015). لذلك ، في البرنامج التعليمي ، نركز على طرق إنشاء VCFs من عينات الباركود الفردية.

2. أحجام العينة

يعتمد تحديد عدد الأفراد الذين تحتاج إلى تسلسلهم على أنواع التحليل التي ترغب في إجرائها في المراحل النهائية. إذا كان الهدف من الدراسة هو وصف التركيبة السكانية والتنوع الجيني ، فستكون هناك حاجة لعدد قليل جدًا من الأفراد لكل مجموعة لأن تسلسل الجينوم الكامل يوفر الكثير من المعلومات لكل فرد (على سبيل المثال ، Nazareno et al. 2017). إذا كان الهدف من الدراسة هو إجراء استدلال ديموغرافي مفصل (على سبيل المثال مع طيف تردد الموقع عبر dadi أو fastsimcoal2) ، فقد تكون أعداد صغيرة من الأفراد كافية لاكتشاف الأحداث القديمة أو اختبار نماذج مختلفة ، ولكن قد يكون من الضروري وجود أعداد أكبر من الأفراد الكشف عن الأحداث الأخيرة أو تقدير المعلمات (مثل Robinson et al. 2014).

يتطلب تحديد تحولات تردد الأليل في مواقع محددة (على سبيل المثال البحث عن القيم المتطرفة Fst) أو أنواع التحليلات GWAS أحجامًا أكبر من السكان للحصول على قوة كافية لاكتشاف الاختلافات الكبيرة مع تصحيحات FDR لملايين المواقع.

3. عمق التسلسل

من الناحية المثالية ، لاستدعاء المتغيرات بثقة من بيانات إعادة تسلسل الجينوم الكامل ، يجب أن يتم تسلسل الكائنات ثنائية الصبغيات إلى تغطية 30x. ومع ذلك ، بسبب الميزانيات المحدودة وأهداف الدراسة المختلفة ، فمن الممكن في كثير من الأحيان التسلسل إلى تغطية أقل بكثير. بالنسبة للعديد من الأهداف الجينومية للسكان ، بالنظر إلى مقدار معين من التسلسل للعمل مع (على سبيل المثال تغطية 100x للجينوم المستهدف) ، غالبًا ما يكون أكثر فائدة لتسلسل عدد أكبر من الأفراد (100 فرد إلى تغطية 1x) ، لاستنتاج المعلمات الجينية السكانية بشكل أكثر دقة ( Buerkle and Gompert 2012). بسبب الميزانيات المحدودة على الرغم من انخفاض تكاليف التسلسل ، يتوفر عدد متزايد من الأدوات للاستفادة من تغطية منخفضة لتسلسل الجينوم الكامل للاستدلال الجيني للسكان. على سبيل المثال ، تسمح حزم ANGSD و NGSTools لأحد بحساب أطياف تردد الموقع وإحصاءات التنوع و PCA وتحليل المزيج من بين أمور أخرى بناءً على درجات احتمالية النمط الجيني. الحزم الأخرى ، مثل MAPGD ، تسمح لأحد بحساب اختلال التوازن والارتباط باستخدام احتمالات النمط الجيني. من خلال عدم استدعاء الأنماط الجينية فعليًا ، وبدلاً من ذلك استنتاج المعلمات من احتمالات النمط الجيني عبر الأفراد في مجموعة سكانية ، تتجنب هذه البرامج العديد من التحيزات المرتبطة ببيانات الجينوم منخفضة التغطية (على سبيل المثال Han et al. 2014).

4. وضع التسلسل

بالنسبة لدراسات إعادة تسلسل الجينوم الكامل ، يوصى دائمًا باستخدام التسلسل المزدوج النهاية. نظرًا لأن تغطية الجينوم تعد عاملاً مقيدًا بشكل عام ، فإن التكلفة لكل قاعدة أقل بكثير للنهاية المزدوجة من البيانات أحادية النهاية. بالإضافة إلى ذلك ، توفر البيانات ذات النهاية المزدوجة عمومًا قدرات أفضل لتعيين القراءات إلى الجينوم المرجعي ، وهو أمر مفيد للغاية ، خاصة بالنسبة للبيانات منخفضة التغطية.


التعريف والمفهوم

كما هو مبين أعلاه ، يبدو أن التوتر أو الارتباك الأساسي في الوقت الحاضر هو بين تعريف صحة السكان كمجال لدراسة المحددات الصحية أو كمفهوم للصحة. صرحت مؤسسة Group Health Community Foundation مؤخرًا أن & # x0201cs بعض المراقبين يرون صحة السكان كمصطلح جديد يسلط الضوء على الدور المؤثر للقوى الاجتماعية والاقتصادية جنبًا إلى جنب مع العوامل البيولوجية والبيئية ، التي تشكل صحة السكان بأكملها. . . يفسر الآخرون صحة السكان في المقام الأول على أنها هدف & # x02014a هدف لتحقيق تحسينات قابلة للقياس في صحة مجموعة سكانية محددة. & # x0201d7 (ص 7)

نعتقد أن هناك 3 احتمالات عامة: صحة السكان (أ) معنية فقط بالمتغيرات المستقلة (المحددات المتعددة) ، (ب) معنية فقط بالمتغيرات التابعة (النتائج الصحية) ، أو (ج) تهتم بكليهما تعريف وقياس النتائج الصحية وأدوار المحددات. في حين أن أياً من الثلاثة ليس صحيحًا أو غير صحيح من الناحية المعيارية ، فإننا نعتقد أن الأخير أكثر ملاءمة ، وذلك لأن مفهوم وقياس النتائج الصحية والصحية يركزان الانتباه وجهود البحث على تأثير كل محدد وتفاعلاته على بعض النتائج المناسبة. كما أنه يسمح للفرد بالنظر في عدم المساواة وعدم المساواة في الصحة وتوزيع الصحة بين المجموعات السكانية الفرعية ، فضلاً عن الاعتبارات الأخلاقية والقيمة التي تقوم عليها هذه القضايا.

في حين أن نموذج Evans و Stoddart & # x0201cfield الأصلي & # x0201d لم يناقش مفهوم صحة السكان في هذه المصطلحات ، فإن الفكرة ضمنية في تطور المتغير التابع من & # x0201chealth care & # x0201d إلى & # x0201chealth and function & # x0201d to & # x0201c well being. & # x0201d1 (pp33 & # x0201353) أولى معهد الطب اهتمامًا جادًا لقياس صحة السكان ، وبالتالي شجع نوعًا من القياس الموجز الذي يتضمن الوفيات وجودة الحياة المتعلقة بالصحة.

بالنظر إلى هذه الاعتبارات ، نقترح ذلك صحة السكان كمفهوم للصحة يتم تعريفها على أنها & # x0201ct النتائج الصحية لمجموعة من الأفراد ، بما في ذلك توزيع مثل هذه النتائج داخل المجموعة. موظفين أو مجموعات عرقية أو معاقين أو سجناء. هذه المجموعات السكانية ذات أهمية لواضعي السياسات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العديد من محددات الصحة ، مثل أنظمة الرعاية الطبية ، والبيئة الاجتماعية ، والبيئة المادية ، لها تأثير بيولوجي على الأفراد جزئيًا على مستوى السكان.

يتطلب تعريف صحة السكان بهذه الطريقة بعض التدابير للنتائج الصحية للسكان ، بما في ذلك توزيعها على السكان. لقد اخترنا المصطلح الأوسع & # x0201chealth results & # x0201d بدلاً من المصطلح الأكثر ضيقًا & # x0201chealth status & # x0201d نعتقد أن الأخير يشير إلى الصحة في وقت معين وليس على مدى سنوات. لا نعتقد أن هناك أي إجراء نهائي واحد ، لكننا نجادل في أن تطوير مثل هذه التدابير والتحقق من صحتها لأغراض مختلفة مهمة حاسمة في مجال أبحاث صحة السكان.

تعريفنا لا يعني ضرورة وجود مقياس أو أكثر من المقاييس الموجزة التي يمكن أن تكون متغيرًا تابعًا لمجموعة من جميع المحددات (بما في ذلك بشكل عام طول العمر والجودة والوظيفة المتعلقة بالصحة في سنوات العمر هذه) ، إلى جانب عائلة من الآخرين. إجراءات تقديمية لأغراض سياسات وأبحاث مختلفة. على سبيل المثال ، يتم استخدام مؤشر المرافق الصحية في المسح الوطني الكندي لصحة السكان ، وقد تم استخدام 10 سنوات من الحياة الصحية في الأشخاص الأصحاء 2000،11 وتمت إضافة EuroQuol مؤخرًا إلى مسح لوحة الإنفاق الطبي.

نحن نؤيد فكرة أن السمة المميزة لـ مجال صحة السكان هو اهتمام كبير بالمحددات المتعددة لمثل هذه النتائج الصحية ، بغض النظر عن قياسها. تشمل هذه المحددات الرعاية الطبية وتدخلات الصحة العامة وجوانب البيئة الاجتماعية (الدخل والتعليم والعمالة والدعم الاجتماعي والثقافة) والبيئة المادية (التصميم الحضري والهواء النظيف والماء) وعلم الوراثة والسلوك الفردي. نلاحظ بحذر أن مثل هذه القائمة من الفئات يمكن أن تؤدي إلى وجهة نظر مفادها أن أبحاث صحة السكان تعمل بشكل مستقل معنية بشكل أساسي بالتفاعلات بينها ، ونفضل الرجوع إلى & # x0201cpatterns & # x0201d من المحددات.

يميل باحثو صحة السكان إلى استخدام مجموعة من الأساليب والأساليب التي لها الخصائص المهمة التالية: فحص الاختلافات المنهجية في النتائج عبر السكان ، وتعقيد التفاعلات بين المحددات ، والمسارات البيولوجية التي تربط المحددات بنتائج صحة السكان ، وتأثير المحددات المختلفة على مدى الوقت وطوال دورة الحياة .13 & # x0201315

في رأينا ، يتطلب منظور صحة السكان أيضًا الانتباه إلى قضايا تخصيص الموارد التي ينطوي عليها ربط المحددات بالنتائج. يتضمن جزء من دراسة صحة السكان تقدير الفعالية من حيث التكلفة عبر القطاعات لأنواع ومجموعات مختلفة من الاستثمارات لإنتاج الصحة. والأفراد) ، يحتاج مجال صحة السكان إلى إيلاء اهتمام خاص لنقل المعرفة وشراكات الممارسة الأكاديمية المطلوبة لحدوث التغيير الإيجابي. يبحث المجال في كل مكون من المكونات الموضحة في الشكل ، ولكن بشكل خاص تفاعلاتها.


سمات تاريخ الحياة وتطورها

يمر الأفراد في مجموعة سكانية بدورة حياة من الولادة والنمو والتطور ، والنضج حتى سن الرشد ، ثم الانحدار إلى الشيخوخة الإنجابية. يُطلق على كيفية تخصيص الطاقة لهذه الجوانب المختلفة من بقاء الكائنات الحية تاريخ حياتها ، وهذا تخصيص الطاقة يولد خاصية مميزة سمات تاريخ الحياة، السمات التي تؤثر على البقاء والإنتاج التناسلي: الحجم عند الولادة ، والعمر عند النضج ، والحجم عند النضج ، وعدد النسل وحجمه (الخصوبة) ، والقيمة الإنجابية ، والعمر والشيخوخة ، والتي سنعرّفها على أنها انخفاض الخصوبة مع تقدم العمر. تشرح نظرية تاريخ الحياة كيف يعمل التطور على تحسين خصائص البقاء والتكاثر هذه في مجموعات سكانية مختلفة ، مما يؤثر على معايير مثل: كيف ينمو الأفراد بسرعة كبيرة ، وعندما يصلون إلى مرحلة النضج الجنسي ، وكم عدد النسل الذي ينجبونه في كل مرة يتكاثرون فيها ، وعدد مرات التكاثر ، وعندما يموتون.

لاحظ أن البقاء والتكاثر & # 8220 الأمثل ، & # 8221 لم يتم تكبيرهما. هذا لأنه عندما يزيد التطور إحدى هذه السمات ، على سبيل المثال بقاء الوالد ، تكون النتيجة عادة انخفاض في بعض جوانب التكاثر ، مثل عدد النسل الذي يتم إنتاجه كل عام ، والعكس صحيح. هذا التحسين يولد أ مقايضة تاريخ الحياة، يصور كعلاقة سلبية بين البقاء والتكاثر (انظر الشكل أدناه).

من المحتمل أن تكون مقايضة تاريخ الحياة ، التي يتم تصويرها على أنها علاقة سلبية بين البقاء والتكاثر ، ناتجة عن تقسيم توزيع الطاقة بين البقاء على قيد الحياة والإنتاج التناسلي للكائن الحي.

الفرضية الرئيسية للمقايضات في البقاء والتكاثر هي أن الطاقة هي العامل المحدد: الكائنات الحية لها طاقة محدودة ، لذلك إذا خصصت الطاقة للبقاء على قيد الحياة ، فلن يكون لديها الكثير المتاح للتكاثر. نتيجة لذلك ، تتكاثر بعض الكائنات الحية مثل سمك السلمون من طراز شينوك مرة واحدة فقط في حياتها القصيرة ، بينما تتكاثر أنواع أخرى مثل سمك القد الأطلسي - والبشر - عدة مرات.

يمكن أن يكون الاختيار لمفاضلات تاريخ الحياة بين التكاثر والبقاء على قيد الحياة مرتبطًا بمعدل نمو السكان & # 8217s والقدرة الاستيعابية للبيئة & # 8217s. أذكر ذلك ص هو المعدل الجوهري للزيادة الطبيعية للسكان ، و ك هي القدرة الاستيعابية البيئية:

  • سمات تاريخ الحياة التي تزيد من معدل النمو (عش سريعا تموت صغيرا) ويقال ان ص المحدد، وتشمل سمات مثل وجود أعداد كبيرة جدًا من النسل ، وحجم الجسم الصغير نسبيًا ، والنضج الجنسي المبكر ، والتشتت الواسع للذرية ، والرعاية الأبوية المحدودة ، وقصر العمر. تشمل الأنواع ذات سمات تاريخ الحياة المختارة من R الحشرات والبكتيريا وأنواع كثيرة من النباتات وبعض الثدييات الصغيرة مثل القوارض. تميل هذه الأنواع إلى استغلال المنافذ البيئية حيث لا تقتصر على القدرة الاستيعابية ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنها بينما تنتج العديد من النسل ، فإن كل ذرية لديها فرصة منخفضة للبقاء على قيد الحياة. يمكن أن تتغير أحجام سكانها بشكل كبير خلال فترات زمنية قصيرة.
  • تسمى سمات تاريخ الحياة التي تم اختيارها في الكائنات الحية التي تعيش في كثافات قريبة من القدرة الاستيعابية البيئية K- المحدد، وتشمل السمات التي هي في الأساس عكس الصفات المختارة: أعداد صغيرة نسبيًا من النسل ، وحجم الجسم الكبير نسبيًا ، والنضج الجنسي المتأخر ، والذرية التي تتطلب درجة عالية من رعاية الوالدين ، وعمر أطول. تشمل الأنواع ذات سمات تاريخ الحياة المختارة بـ K كائنات كبيرة مثل العديد من الثدييات الكبيرة ، وبعض أنواع الزواحف ، وبعض أنواع الطيور. في حالة عدم وجود كارثة طبيعية أو وباء مرضي أو أي حدث كارثي آخر ، يميل حجم سكان هذه الأنواع إلى البقاء مستقرًا نسبيًا وقريبًا من القدرة الاستيعابية القصوى.

بغض النظر عما إذا كان النوع لديه سمات أكثر انتقاءًا أو انتقائية من نوع K ، يمكن للأفراد أن يكون لديهم احتمالية مختلفة لإنجاب ناجح في مراحل مختلفة من حياتهم. ال القيمة الإنجابية للفرد من عمر معين كما هو محدد متوسط ​​عدد النسل الذي سيتم إنتاجه في ذلك العمر. تتأثر القيمة الإنجابية باحتمالية البقاء على قيد الحياة وكذلك باحتمالية التكاثر الناجح ، وتزداد مع بداية النضج الجنسي ثم تنخفض مع تقدم العمر. يعمل الانتقاء الطبيعي بكفاءة أكبر على الفئات العمرية ومراحل دورة الحياة ذات القيمة الإنجابية العالية.


ما مدى فائدة تسلسل الجينوم الكامل للتنبؤ بالمرض؟

يقترب تسلسل الجينوم بقيمة 1000 دولار من أن يكون متاحًا. ماذا سيخبرك تسلسلك عن المخاطر الفعلية لأمراض معينة؟

تعلن العديد من الشركات عن قائمة غسيل بمخاطر الأمراض المرتبطة بجيناتك. لكن من غير المرجح أن يكشف الجينوم الخاص بك عما إذا كنت ستصاب بالفعل بأحد هذه الحالات أم لا ، وفقًا لدراسة نُشرت على الإنترنت في 2 أبريل / نيسان. علوم الطب الانتقالي.

& quot اختبار الجينوم الكامل ليس كرة بلورية ، & quot؛ يقول بيرت فوغلشتاين ، مدير مركز لودفيج لعلم الوراثة والعلاجات السرطانية بجامعة جونز هوبكنز ، والمؤلف المشارك للورقة البحثية الجديدة. & quot قد يصبح أحد المحددات المهمة في رعاية المرضى ، ولكنه بالتأكيد ليس العامل الوحيد ، وربما لا يكون العامل الرئيسي حتى. & quot ؛ كما أنه يشك في أنه سيتجاوز الأساليب التقليدية التي يستخدمها الأطباء للمساعدة في تشكيل نظم الرعاية ، بما في ذلك الطب الوقائي والمعلومات الأخرى مثل تاريخ العائلة. معظم الأمراض الشائعة ، بما في ذلك أمراض القلب والسكتة الدماغية ، لا تنتج عن طفرة من نقطة واحدة و [مدشور] حتى أن مجموعة منها تشمل أيضًا نمط حياة الفرد والتعرض البيئي.

قام هو وزملاؤه الباحثون بفحص البيانات الجينية والصحية من السجلات الكبيرة الموجودة لعشرات الآلاف من التوائم المتطابقة. لقد بحثوا عن 24 مرضًا شائعًا ، بما في ذلك بعض أنواع السرطان ، إلى جانب أمراض المناعة الذاتية والقلب والأمراض العصبية. على الرغم من أننا لا نملك صورة واضحة تمامًا لجميع هذه الشروط والارتباطات الجينية المحتملة ، فقد طور الباحثون نموذجًا تصرف كما لو كان لدينا بالفعل هذا العلم في محاولة لاختبار الحدود العليا لما لدينا قد أن تكون قادرًا على التعلم من الجينوم وحده. إذا كانت الاختبارات هي الأمثل بهذه الطريقة و mdashand كما يقول فوغلشتاين ، بافتراض أن مفسر الجينوم سيكون كلي العلم & quot وكان يعرف بالفعل جميع الروابط المحتملة مع هذه الأمراض ويمكن أن يحصل مدشنين من بين كل 10 أشخاص على معلومات عن واحد أو أكثر من هذين الأمرين. عشرات الأمراض مع نتائج قوية بما يكفي لتكون قادرة على تغيير أنماط حياتهم أو الاستجابات الطبية بناءً عليها.

ولكن بشكل عام ، استنادًا إلى تسلسل الجينوم الخاص بهم وحده ، سينتهي الأمر بمعظم الناس بالحصول على & quot ؛ & quot ؛ & quot؛ مخاطر منخفضة & quot ؛ لمعظم الأمراض. & quot هذه النتائج السلبية للاختبار بشكل عام لن تكون مفيدة للغاية ، كما أشار فوغلشتاين وزملاؤه في ورقتهم. لا يقتصر الأمر على أن القراءات منخفضة المخاطر أقل فائدة من القراءات عالية الخطورة (والتي قد تؤدي إلى تغييرات في نمط الحياة ، أو إجراء فحوصات أكثر تكرارًا أو علاجات وقائية) ، كما أنها لا تضمن عدم إصابة الفرد بمرض.

في الواقع ، بالنسبة لنحو نصف الأمراض ، فإن معظم الأفراد من السجلات الذين تلقوا & quot؛ مخاطر منخفضة & quot نتيجة من تسلسل الجينوم الكامل سينتهي بهم الأمر إلى الإصابة بأحد هذه الأمراض على أي حال. (تشمل الأمراض التي كان لها ارتباط أقوى بنتائج الجينوم مرض الزهايمر ، وبعض أمراض المناعة الذاتية ، ومرض السكري من النوع الأول ، وأمراض القلب بالنسبة للرجال). لا يزال الخطر بناءً على الجينوم الخاص بهم معرضًا لخطر أكثر من نصف مخاطر عامة السكان و mdashthus ، أقل من المتوسط ​​، ولكن ليس فارغًا تمامًا.

وكتب الباحثون أن هذا المستوى من الحد من المخاطر ربما لا يكفي لتبرير تغييرات في السلوك أو نمط الحياة أو الممارسات الطبية الوقائية لهؤلاء الأفراد.

صعود الأخبار السلبية
ليست كل النتائج السلبية عديمة الفائدة ، ومع ذلك ، كان بعضها قويًا نسبيًا ويمكن أن يجلب ، إن لم يكن تغييرًا في السلوك الصحي ، بعض الراحة على الأقل. التوائم في الدراسة الذين أظهر جينومهم انخفاض خطر الإصابة بمرض الزهايمر ، على سبيل المثال ، لديهم حوالي 12 في المائة (وبالتالي ، أقل بكثير) من مخاطر عامة السكان (والتي ، في البداية ، لديها نسبة صغيرة نسبيًا) خطر الإصابة بمرض الزهايمر خلال حياتهم). وأشار الباحثون إلى أن ذلك يمكن أن يكون مصدر ارتياح كبير ، وخاصة لأولئك الذين لديهم تاريخ عائلي من مرض الزهايمر.

يشير معين خوري ، مدير مكتب علم جينوم الصحة العامة في المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها ، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة ، إلى أنه عمل قوي وأن البيانات المزدوجة مصدر ممتاز.

في الوقت نفسه ، كما يقول ، & quot؛ تسلسل الجينوم الكامل هو أداة رائعة ، لكنه & # 39s ليس جاهزًا للوقت الرئيسي و mdash لعدد من الأسباب. & quot

من بين هذه الأسباب ، كما يلاحظ ، هو أن لدينا ارتباطات جينية محددة لعدد قليل جدًا من الأمراض ، ومعظمها نادر نسبيًا في عموم السكان. معظم الأمراض ليست وراثية بطبيعتها ، وحتى إذا بدا أن لها بعض السمات الجينية المرتبطة بها ، فهذه ليست قوية بما يكفي لتكون قادرة على القول على وجه اليقين أن الشخص سيصاب أو لن يصاب بالمرض في مرحلة ما من حياته. أوقات الحياة.

كما يلاحظ فوغلشتاين ، من غير المرجح أن تصبح تنبؤات المخاطر الجينية أقوى بكثير. نظرًا لأنهم أجروا تحليلهم الرياضي بناءً على عالم علمي مثالي ، حيث عرفنا بالفعل كيفية ارتباط المتغيرات الجينية بالأمراض ، حتى & quot؛ 1000 عام من الآن ، من خلال البحث المكثف ، لن تتغير هذه الأرقام ، & quot ؛ يقول. أي أنهم أنشأوا نموذجًا كان سخيًا قدر الإمكان من حيث الارتباطات الجينية بالمرض من أجل إنشاء نوع من الحدود العليا لفائدة هذه الاختبارات.

ليس كل شيء في الجينات
سيكون أحد مفاتيح تحسين التنبؤ بمخاطر المرض هو جمع معلومات أكثر شمولاً من الأشخاص الخاضعين للدراسة والأفراد. & quot؛ نحن بحاجة إلى دمج العوامل غير الجينية لأن معظم العوامل غير وراثية على أي حال & quot؛ يلاحظ خوري. تؤثر المتغيرات مثل النظام الغذائي والتعرض للمواد المسرطنة (مثل التدخين الأولي أو التدخين السلبي) والتاريخ العائلي تأثيرًا قويًا على العديد من مخاطر الأمراض. & quot؛ هذا جزء من التحدي الذي نواجهه & quot؛ يقول. الجينوم & quot؛ حقًا & # 39t لا يعني الكثير في حد ذاته & quot & mdashand للأشخاص الذين يبحثون عن الصورة الأكثر دقة لمخاطر الإصابة بأمراض مختلفة ، هناك حاجة إلى صورة أكثر دقة وتكاملًا.

كما أشار فوغلشتاين ومؤلفوه المشاركون في الدراسة ، فإن معظم التوائم المتطابقة لا تموت من و [مدشور] حتى يصابوا بالأمراض نفسها ، وهو ما يجب أن يكون أول دليل على أن الجينات لا يمكنها إلا أن تذهب بعيدًا في تحديد النتائج المرضية.

يحذر خوري المستهلكين من أنه حتى لو أصبح سعر تسلسل الجينوم بأكمله معقولًا بالنسبة لهم ، فإن الأمر يستحق قضاء بعض الوقت في التساؤل ، بدوره ، عما سيحصلون عليه. على الرغم من أن المعلومات الجينية الإضافية قد لا تؤذي ، بالنسبة للفرد الذي يبحث عن تقديرات مدروسة لمخاطر المرض ، فإن وجود تاريخ عائلي قوي ومعلومات عن الصحة الشخصية ونمط الحياة هي بعض من أكثر نقاط البيانات قيمة التي يمكن للمرء أن يأخذها إلى الطبيب.

لكن هذا لا يعني أن تسلسل الجينوم الكامل لن يكون مفيدًا في المستقبل و [مدشور] ليس موجودًا بالفعل لبعض الأفراد المعرضين لمخاطر أعلى أو الحالات النادرة المتميزة جيدًا. & quotI & # 39m أنا متفائل و [مدش] ولكن أيضًا واقعي & quot؛ يقول خوري. & quot ؛ نود جميعًا أن ينجح اختبار الجينوم الكامل & [مدش] أعتقد أنه نجح بالفعل في بعض المجالات. لكن بالنسبة لصحة السكان ، أعتقد أن الطريق ما زال طويلاً. & quot

من خلال فهم أفضل لقيود التسلسل على مستوى الجينوم ، يلاحظ فوغلشتاين أن الباحثين وصانعي السياسات قد يكونون أكثر قدرة على توجيه التمويل والجهود إلى مجالات ، مثل مرض الزهايمر ، حيث قد يكون للتوصيف الجيني للشخص تأثير حقيقي للغاية على احتمالية الإصابة بالمرض. مع هذه المعلومات تأتي فرصة لإحداث تأثير أكبر بكثير على الصحة العامة بشكل عام و mdas وهو وسيلة لتخفيف عقول المستهلكين & # 39 كذلك.


الافتراض 2: مجتمع مغلق

يمكن للهجرة والهجرة - أي نقل الأفراد من وإلى السكان - تغيير تواتر الأليلات. قد يأخذ الأفراد المهاجرون أكثر من أليل واحد من مجموعة سكانية ، وقد يأتي الأفراد المهاجرون من مجموعة سكانية ذات نسبة مختلفة من الأليلات. يُعرف هذا بالتدفق الجيني ، وهو شائع بالنسبة لمعظم السكان ، مع استثناءات ملحوظة مثل الجزر النائية أو الكهوف العميقة أو قمم الجبال. يُفترض أن السكان في توازن هاردي واينبرغ ليس لديهم تدفق جيني ، أو أنهم مجموعة مغلقة تمامًا.


P2 + 2pq + q2 = 1 و p + q = 1

p = تواتر الأليل السائد في السكان
q = تواتر الأليل المتنحي في المجتمع
p2 = النسبة المئوية للأفراد المسيطرين متماثل الزيجوت
q2 = النسبة المئوية للأفراد المتنحيين متماثلي اللواقح
2pq = النسبة المئوية للأفراد غير المتجانسين

يجد الأفراد الذين لديهم كفاءة في الرياضيات أن العمل بالصيغ المذكورة أعلاه سهل للغاية. ومع ذلك ، بالنسبة للأفراد الذين ليسوا على دراية بالجبر ، فإن الأمر يتطلب بعض التدرب على مشاكل العمل قبل أن تتقنها. لقد قدمت أدناه سلسلة من مشكلات التدريب التي قد ترغب في تجربتها. لاحظ أنني قمت بتقريب بعض الأرقام في بعض المسائل إلى المكان العشري الثاني.

المشكلة رقم 1 لقد قمت بأخذ عينات من السكان حيث تعلم أن النسبة المئوية للنمط الجيني المتنحي متماثل اللواقح (aa) تبلغ 36٪. باستخدام 36٪ ، احسب ما يلي:

  1. تردد & # 8220aa & # 8221 التركيب الوراثي.
  2. تردد الأليل & # 8220a & # 8221.
  3. تردد الأليل & # 8220A & # 8221.
  4. ترددات الطرز الوراثية & # 8220AA & # 8221 و & # 8220Aa. & # 8221
  5. ترددات نمطين محتملين إذا كانت & # 8220A & # 8221 هي المهيمنة تمامًا على & # 8220a. & # 8221

المشكلة رقم 2. فقر الدم المنجلي مرض وراثي مثير للاهتمام. الأفراد الطبيعيون متماثلو الزيجوت (SS) لديهم خلايا دم طبيعية يمكن إصابتها بسهولة بطفيلي الملاريا. وبالتالي ، فإن العديد من هؤلاء الأفراد يصابون بمرض شديد من الطفيلي ويموت الكثير منهم. الأفراد المتماثلون لسمات الخلايا المنجلية (ss) لديهم خلايا الدم الحمراء التي تنهار بسهولة عند إزالة الأكسجين. على الرغم من أن الملاريا لا يمكن أن تنمو في خلايا الدم الحمراء هذه ، غالبًا ما يموت الأفراد بسبب الخلل الجيني. ومع ذلك ، فإن الأفراد الذين يعانون من حالة متغايرة الزيجوت (Ss) لديهم بعض خلايا الدم الحمراء المنجلية ، ولكن بشكل عام لا تكفي للتسبب في الوفاة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن للملاريا البقاء على قيد الحياة بشكل جيد داخل خلايا الدم الحمراء & # 8220 المعيبة جزئيًا & # 8221. وبالتالي ، تميل الزيجوت المتغايرة إلى البقاء على قيد الحياة بشكل أفضل من أي من الظروف المتماثلة اللواقح. إذا ولد 9٪ من السكان الأفارقة بنوع حاد من فقر الدم المنجلي ، فما النسبة المئوية من السكان الذين سيكونون أكثر مقاومة للملاريا لأنهم متغاير الزيجوت (Ss) لجين الخلية المنجلية؟

المشكلة رقم 3. هناك 100 طالب في الفصل. قام ستة وتسعون بعمل جيد في الدورة بينما قام أربعة بتفجيرها تمامًا وحصلوا على درجة F. آسف. في حالة الاحتمال الكبير أن تكون هذه السمات وراثية وليست بيئية ، إذا كانت هذه الصفات تتضمن أليلات سائدة ومتنحية ، وإذا كانت الأربعة (4٪) تمثل تكرار الحالة المتنحية متماثلة اللواقح ، فيرجى حساب ما يلي:

  1. تردد الأليل المتنحي.
  2. تردد الأليل السائد.
  3. تواتر الأفراد متغاير الزيجوت.

المشكلة رقم 4. ضمن مجموعة الفراشات ، يكون اللون البني (B) هو المسيطر على اللون الأبيض (ب). و 40٪ من الفراشات بيضاء. بالنظر إلى هذه المعلومات البسيطة ، والتي من المحتمل جدًا أن تكون في الاختبار ، احسب ما يلي:

  1. النسبة المئوية للفراشات غير المتجانسة في السكان.
  2. تواتر الأفراد المسيطرين متماثل الزيجوت.

المشكلة رقم 5. يوجد عدد كبير إلى حد ما من مدربي علم الأحياء لديهم 396 فردًا أحمر الجانب و 557 فردًا ذو وجه أسمر. افترض أن اللون الأحمر متنحي تمامًا. يرجى حساب ما يلي:

  1. ترددات الأليل لكل أليل.
  2. ترددات النمط الجيني المتوقعة.
  3. عدد الأفراد غير المتجانسين الذين تتوقع وجودهم في هذه المجموعة السكانية.
  4. ترددات النمط الظاهري المتوقعة.
  5. تصادف أن تكون الظروف جيدة حقًا هذا العام للتكاثر ، وفي العام المقبل هناك 1،245 شابًا & # 8220 محتملاً & # 8221 معلمًا في علم الأحياء. بافتراض أنه تم استيفاء جميع شروط هاردي-واينبرغ ، فكم من هذه الشروط تتوقع أن تكون ذات جوانب حمراء وكم عدد الجوانب السمراء؟

المشكلة رقم 6. تحتوي مجموعة كبيرة جدًا من فئران المختبر العشوائية على 35 ٪ من الفئران البيضاء. اللون الأبيض ناتج عن النمط الوراثي المتنحي المزدوج & # 8220aa & # 8221. حساب الترددات الأليلية والوراثية لهذه المجموعة السكانية.

المشكلة رقم 7. بعد التخرج ، تستأجر أنت و 19 من أقرب أصدقائك (لنقل 10 ذكور و 10 إناث) طائرة للذهاب في جولة حول العالم. لسوء الحظ ، تحطمتون جميعًا (بأمان) على جزيرة مهجورة. لا أحد يجدك وتبدأ مجتمعًا جديدًا معزولًا تمامًا عن بقية العالم. يحمل اثنان من أصدقائك (أي متغاير الزيجوت من أجل) أليل التليف الكيسي المتنحي (ج). بافتراض أن تواتر هذا الأليل لا يتغير مع نمو السكان ، فما معدل حدوث التليف الكيسي في جزيرتك؟

المشكلة رقم 8. يمكنك أخذ عينة من 1000 فرد من مجموعة كبيرة من السكان لفصيلة دم MN ، والتي يمكن قياسها بسهولة نظرًا لوجود الهيمنة المشتركة (أي يمكنك اكتشاف الزيجوت المتغايرة). يتم كتابتها وفقًا لذلك:

فصيلة الدم الطراز العرقى عدد الأفراد التردد الناتج
م مم 490 0.49
MN MN 420 0.42
ن NN 90 0.09

باستخدام البيانات الواردة أعلاه ، احسب ما يلي:

  1. تردد كل أليل في المجتمع.
  2. لنفترض أن التزاوجات عشوائية ، ترددات التزاوجات.
  3. احتمالية كل تركيب وراثي ناتج عن كل تهجين محتمل.

المشكلة رقم 9. التليف الكيسي هو حالة متنحية تصيب حوالي 1 من كل 2500 طفل في سكان القوقاز في الولايات المتحدة. يرجى حساب ما يلي:

  1. تواتر الأليل المتنحي في السكان.
  2. تواتر الأليل السائد في السكان.
  3. النسبة المئوية للأفراد متغاير الزيجوت (الناقلون) في السكان.

المشكلة رقم 10. في مجتمع معين ، لا يوجد سوى الأليلات & # 8220A & # 8221 و & # 8220B & # 8221 في نظام ABO ، ولا يوجد أفراد من النوع & # 8220O & # 8221 من الدم أو مع أليلات O في هذه المجموعة المعينة. إذا كان لدى 200 شخص نوع الدم A ، و 75 منهم من النوع AB ، و 25 من النوع B ، فما الترددات الأليلية لهذه المجموعة السكانية (أي ، ما هي p و q)؟

المشكلة رقم 11. تعود القدرة على تذوق PTC إلى أليل واحد مهيمن & # 8220T & # 8221. لقد أخذت عينة من 215 فردًا في علم الأحياء ، ووجدت أن 150 فردًا يمكنهم اكتشاف الطعم المر لـ PTC و 65 لا يمكنهم اكتشاف ذلك. احسب كل الترددات المحتملة.


قياس الكثافة السكانية

إحدى طرق قياس الكثافة السكانية هي ببساطة إحصاء جميع الأفراد. هذا ، مع ذلك ، يمكن أن يكون شاقًا. بدلاً من ذلك ، يمكن الحصول على تقديرات جيدة للكثافة السكانية عبر طريقة المربعات. في الطريقة الرباعية ، يتم حساب جميع الأفراد من نوع معين في بعض الحبكة الفرعية من المساحة الإجمالية. ثم يتم استخدام هذه البيانات لمعرفة العدد الإجمالي للأفراد عبر الموطن بأكمله.

الطريقة التربيعية مناسبة بشكل خاص لقياس الكثافة السكانية للأنواع الموزعة بشكل موحد إلى حد ما على الموائل. على سبيل المثال ، تم استخدامه لتحديد الكثافة السكانية لأنواع التربة مثل الديدان الخيطية. كما أنها تستخدم بشكل شائع لقياس الكثافة السكانية للنباتات.

لمزيد من الكائنات الحية المتنقلة ، فإن طريقة الالتقاط والاستعادة يمكن استخدامها. باستخدام هذه التقنية ، يتم القبض على عدد من الأفراد وتمييزهم وإطلاق سراحهم. بعد مرور بعض الوقت ، وقت كافٍ للسماح باختلاط السكان ، يتم القبض على مجموعة ثانية من الأفراد. يمكن تقدير الحجم الإجمالي للسكان من خلال النظر في نسبة الأفراد في مجموعة الالتقاط الثانية التي تم تمييزها. من الواضح أن هذه الطريقة لا تعمل إلا إذا كان بإمكان المرء أن يتوقع أن يتحرك الأفراد في المجتمع كثيرًا ويختلطوا. لن تنجح ، على سبيل المثال ، في الأنواع الإقليمية ، حيث يميل الأفراد إلى البقاء بالقرب من أراضيهم.

يصف معدل المواليد للسكان عدد الأفراد الجدد المنتجين في تلك المجموعة لكل وحدة زمنية. معدل الوفيات ، ويسمى أيضًا معدل الوفيات ، يصف عدد الأفراد الذين يموتون في عدد السكان لكل وحدة زمنية. The immigration rate is the number of individuals who move into a population from a different area per unit time. The emigration rates describe the numbers of individuals who migrate out of the population per unit time.

The values of these four population parameters allow us to determine whether a population will increase or decrease in size. The "intrinsic rate of increase ص " of a population is defined as ص = (birth rate immigration rate +)-(death rate + emigration rate ).

لو ص is positive, then more individuals will be added to the population than lost from it. Consequently, the population will increase in size. لو ص is negative, more individuals will be lost from the population than are being added to it, so the population will decrease in size. لو ص is exactly zero, then the population size is stable and does not change. A population whose density is not changing is said to be at حالة توازن .


Genetic Drift vs. Gene Flow

The concept of genetic drift is often confused with the concept of gene flow in biology. Gene flow is the movement of genes between populations, species, or between organisms. For instance, bacterial cells are able to transfer genes between different cells as a method of gaining antibiotic resistance. Populations of organisms exhibit gene flow when individuals from one population migrate and breed with a new population.

Gene flow does not analyze the allele frequency of genes. Rather, it is a concept which describes the movement of genes between populations. By contrast, genetic drift describes the random selection of genes within a population, not attributable to natural selection forces.


شاهد الفيديو: الأمراض الوراثية (قد 2022).