表观遗传学和表型

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回忆偏差：是指在询问或调查某种过去经 历的事件或暴露史时，因回忆缺乏准确性 和完整性而产生的系统偏差。但，对环境 因子的有偏差的主要影响的存在并不意味 着基因和环境相互作用的有偏估计。
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预期设计 在预期研究中，可以将选择和回忆偏差最 小化。DNA样本和暴露信息是从对人群的 很多年的追踪中得到的。因为引起病例组 的种群被定义，所以这种研究可以最小化 选择偏差；因为关于暴露的信息时在诊断 之前被收集的，所以可以消除回忆偏差。 但是，这只有一个最开始的评估，而没有 涉及到后续的测量，一个暴露的单个的测 量可能不能很好的反映暴露随时间变化的 模式。
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2、统计模型



除了上述的一些描述相互作用的定性模型 外，还有一些评估相互作用统计显著性的 方法。 对于二分环境和基因型的最简单的情况， 涉及了检验联合环境暴露后的相对风险比 单独环境或基因时，是变大还是变小？ 另一个常用的检验是比例差而不是相对风 险，基因和环境的联合影响与期望的不同， 这个期望是指，单独环境和基因情况下的 比例相加。
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3、生物可靠性


在一个大数目基因型和很多环境暴露的数 据集中筛选可能的基因—环境相互作用大 大增加了在传统的统计显著性水平发现假 阳性结果。 因为大多数研究对检测中等的相互作用力 量不足，因此需要一个较小的p-value来抵 消这个问题，这就将导致真阳性相互作用 作为显著性的一个较低的概率。
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一些应用
1、评估复杂混合物推理 复杂混合物中的哪些引起疾病，比如：空 气污染、饮食或吸烟等。如果环境因子对 一个或多个特殊基因变异的影响不一样， 则通过基因的功能分离复杂混合物中的原 因元素。 某些研究已证明，红色肉的摄入与结肠瘤 在NAT2载体等位基因有强相关
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2、化学预防的遗传药理学（个性化预防） 药理学是基因和环境相互作用的一个特殊 的研究领域，其中，环境暴露（药物）通 常被很好的测量。有Fra Baidu bibliotek于识别具有不良药 物反应或治疗失败的个体。 3、传染疾病 更好的理解导致疾病的环境原因是传染病 的因子，假设是相应传染疾病的唯一决定 性因子
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在无关个体中的关联研究
1、追溯“病例—对照”研究 环境和生活方式的数据以及用于DNA和生 物标志物研究的样本都是从病例组中疾病 的诊断后获得的。 2、预期研究 环境和生活方式数据从研究的最开始获得， 用于DNA和生物标志物研究的样本也是从 研究开始的时候获得。
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追溯研究 追溯研究主要限制因素是，会存在一些偏 差。比如：选择偏差和回忆偏差。 选择偏差体现在：种族的不同，会导致假 的相互作用关系（种族分层：在一个种群 中不同的等位基因频率的多子群的存在性。 在采样子群中不同等位基因频率与每个子 群中的疾病独立，并且他们导致连锁不平 衡或疾病相关的错误结论）。 通过基因分型非原因基因变异评估病例和 对照组的种群子结构的方法被提出，可以 用来改正这种现象
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研究基因—环境相互作用的原因



获得对可归因种群风险的更好的评估； 通过在遗传易感个体中测试环境因子，加 强环境因子和疾病的关联； 用集中在与疾病相关的生物路径，与生物 路径相关的环境因子的易感基因信息，有 助于解剖人类疾病机制； 用生物路径的信息设计新的预防和治疗策 略；
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描述基因—环境相互作用
讨论内容

基因和环境在人类疾病中的相互作用
表观遗传学对表型的影响

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一、基因和环境相互作用



研究基因和环境的相互作用目的：描述遗传 和环境因子是怎样联合影响人类疾病的发展。 可以用一些模型描述基因—环境的相互作用， 这些模型考虑了环境暴露修饰遗传影响的多 种方式。 研究设计的选择、样本大小和基因分型技术 都影响基因—环境相互作用的分析和解释

最简单的是二分基因型（基因变异携带者 和非携带者）和二分暴露（暴露和非暴 露），这四种可能的组合以2X4表的形式表 现，相对风险可以表现在图上
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在这种简单情况下，有几个描述不同疾病 的遗传易感和环境暴露的相互作用的不同 模式
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对于环境暴露和遗传都可以分为多类 这种“多比较”问题在关联研究中测试 SNPs相对比较普遍，但是，对于基因—环 境相互作用，我们面对的“比较”问题是 涉及多个基因、多种暴露和多种相互作用 的模型。另外，用统计的方法控制假阳性 比例，基因—环境相互作用在两个或更多 研究中的重复性将很重要。

遗传倾向可以从家族史、表型或DNA序列 的直接分析推得；环境因子可以在流行病 学研究中用自我报告的信息被测量。但很 多遗传倾向的研究得到很少的关于环境和 生活方式的信息；相似，不相关个体的流 行病学研究获得很少的直接评估遗传变异 的DNA信息。因此要整合二者的数据进行 相互作用的研究。
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1、定性模型


虽然对影响基因调控的变异的科学还在起 步阶段，但对改变基因功能的基因变异的 限制分析很有吸引力。 定义一个合理的先验有很大的主观性，一 个人的合理候选可能是另一个人的低概率 假设
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对基因—环境相互作用的研究设计

基于家系的研究：
多代间的家谱分析提供了对一个假设的初步评估， 这个假设是指一个变异的外显率随时间改变， 这就暗示：生活方式和环境的改变影响基因外 显率。 局限性：这种性质的评估只能用于相对的高渗透 基因突变，也就是说，引起清楚地家族聚集性 的足够高的外显率的基因变异。 整合环境数据到家谱中，或其他的基于家系的 研究（同胞对设计或病例—父母设计）允许对 特殊的基因—环境相互作用的直接确定。
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预期研究的基本问题是，病例组的充足的 样本大小仅仅是对于跟踪种群的一般的疾 病可以获得，所以对于稀有疾病，追溯研 究是唯一的选择。 一个典型的阵列研究经过很多年仅仅能收 集到一个疾病中等发生率的几百个病例， 并且因为大多数研究都是对中年人进行跟 踪，因此疾病具有相对早发性，这将有代 表性不足的缺点。
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二、表观遗传学对表型的影响


Gartner研究发现除了环境和基因型对表型 产生影响以外，还有另一个元素对表型有 影响，这就是表观遗传学观点。 表观遗传学：在基因组中除了DNA和RNA 序列以外，还有许多调控基因的信息，它 们虽然本身不改变基因的序列，但是可以 通过基因修饰，蛋白质与蛋白质、DNA和 其它分子的相互作用，而影响和调节遗传 的基因的功能和特性，并且通过细胞分裂 和增殖周期影响遗传。