基因与环境的交互作用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基因与环境的交互作用 Gene-Environment Interaction:
Definitions and Study Designs
南京医科大学
陈峰
Outline
1 2 3 4 5
定义 病例-对照研究中G×E交互作用的估计 单纯病例研究中G×E交互作用的估计 不完全病例对照研究中G×E交互作用的估计 相乘交互作用与相加交互作用
Environment:
Disease of interest
5
南京医科大学流行病与卫生统计学系
Gene-Environment interaction
Exposure + variant genotype Exposure alone variant genotype alone Unexposure Wild genotype
Log likelihood = -194.49004
-----------------------------------------------------------------y | Odds Ratio Std. Err. z P>|z| [95% Conf. Interval] ------+----------------------------------------------------------e | 3.703704 .9482896 5.11 0.000 2.242312 6.117533 g | 6.944444 4.324431 3.11 0.002 2.049174 23.53402 eg | 1.35 1.319659 0.31 0.759 .1987297 9.170748 ------------------------------------------------------------------
12
南京医科大学流行病与卫生统计学系
基因/环境的OR
E=0 G=0 1
E=1
E=0 1
E=1
e
e
e e
G=1
e
g
e
e g
e
g
e
e g
无交互作用
有交互作用
13
南京医科大学流行病与卫生统计学系
交互作用
交互作用
ORI OReg OReORg exp( )
2
南京医科大学流行病与卫生统计学系
1 Gene-Environment interaction: definition
A possible definition of gene-environment interaction is that it occurs when a genetic and environmental exposure work together to cause a disease outcome in some or all case. If either exposure is absent then the disease will not occur in these cases.
交互作用的logistic模型
logit P e E gG EG
exp( e ) cd 0 ORe dc0
bd 0 exp( g ) ORg db0 OReg adc0 b0 exp( ) ORI a0 d 0 cb ORe ORg
协同作用(Synergistic interaction)
ORI<1表示有负向的交互作用
拮抗作用(Antagonistic interaction)
ORI=1表示没有交互作用。
10 南京医科大学流行病与卫生统计学系
口服避孕药和 factor v leiden 基因突变与静脉血 栓栓塞的病例对照研究
20
南京医科大学流行病与卫生统计学系
基因变量为多分类时
Genotype：CC、CT、TT。 需要用哑变量(dummy variables)表示。 CC CT TT G1 0 1 0 G2 0 0 1
logit P e E g1G 1 g 2G2 1G1E 2G2 E
> 0 表示有正向的交互作用，协同作用 < 0 表示有负向的交互作用，拮抗作用
= 0 表示没有交互作用。
14 南京医科大学流行病与卫生统计学系
数据格式(频数)
y 1 1 1 1 0 0 0 0 f 25 10 84 36 2 4 63 100 g 1 1 0 0 1 1 0 0 e 1 0 1 0 1 0 1 0 eg 1 0 0 0 1 0 0 0
OReg
a0 d 0 1 b0 c0
ad ORI bc
25 南京医科大学流行病与卫生统计学系
单纯病例研究中，基因与环境交互作用
G ＋ ＋ － － E ＋ － ＋ －
病例数
a b c d
ad ORI bc
26
南京医科大学流行病与卫生统计学系
寻常型银屑病的 HLA-DQA1*0104与精神紧张的交互作用
15 南京医科大学流行病与卫生统计学系
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Stata命令与结果
. logistic y e g eg [fw=f]
Logit estimates Number of obs LR chi2(3) Prob > chi2 Pseudo R2 = = = = 324 59.57 0.0000 0.1328
在环境暴露(E)和遗传因素(G)之间互相独立，
且所研究的疾病发病率很低时，即使没有对照 组也可以估计G与E之间的交互作用。
24
南京医科大学流行病与卫生统计学系
如果人群中基因型与环境暴露之间是独立的
G E
病例数 对照数
＋ ＋
－ －
＋ －
＋ －
a b
c d
a0 b0
c0 d0
adc0 b0 ORI ORe ORg a0 d 0 cb
G ＋ ＋ － －
E ＋ － ＋ －
病例数 对照数 25 10 84 36 2 4 63 100
OR OReg ORg ORe 1
OR值 34.7 6.9 3.7 1
ORI= 1.35
总计
155
169
资料引自Vandenbroucke JP等. Lancet. 1994;344:1453-7.
11 南京医科大学流行病与卫生统计学系
病例数 对照数 25 10 84 36 2 4 63 100
OR值 34.7 6.9 3.7 1
总计
155
169
资料引自Vandenbroucke JP等. Lancet. 1994;344:1453-7.
9 南京医科大学流行病与卫生统计学系
交互作用
交互作用
ORI
OReg ORe ORg
ORI>1表示有正向的交互作用
21
南京医科大学流行病与卫生统计学系
正确应用
交互作用的发现，需要较大样本(费用高)。
当病例和对照具有不同遗传背景时 ( 人群分层 混杂),导致参数估计的偏性。
对于对照组来讲 , 基因信息较难得到 ( 采血困 难) 。 建议采用：单纯病例研究 (case-only) 、病例父 母亲对照(case-parental control)、病例同胞对照 (case-sibling control)等非传统病例-对照研究。
南京医科大学流行病与卫生统计学系
22
wk.baidu.com
3 单纯病例研究中G×E交互作用的估计
单纯病例研究(case-only study) G
＋ ＋ － －
E
＋ － ＋ －
病例数
对照数
a b c d
a0 b0
c0
d0
23 南京医科大学流行病与卫生统计学系
单纯病例研究(case-only study)
Piegorsch WW, Weinberg CR, Taylor JA (1994)
4
南京医科大学流行病与卫生统计学系
Factors to be considered
Gene
“high risk genotype” and “low-risk genotype” Physical, Chemical, Biological, Behavior pattern, Life event
6
南京医科大学流行病与卫生统计学系
2 病例-对照研究中G×E交互作用的估计
环境因素E
暴露：E＝1；
未暴露：E＝0
基因因素G
突变基因型：G＝1；野生基因型：G＝0
疾病D
患者：D=1；
对照：D=0
7
南京医科大学流行病与卫生统计学系
基因/环境的OR
G
E
病例数
对照数
OR
ad 0 OReg da0
3
南京医科大学流行病与卫生统计学系
Gene-Environment interaction: definition A different effect of an environmental exposure on disease risk in persons with different genotypes A different effect of a genotype on disease risk in persons with different environmental exposures
16
南京医科大学流行病与卫生统计学系
交互作用的SAS程序
data interaction;
input y f g e; y=1-y; ge=e*g; cards; 1 25 1 1 1 10 1 0 1 84 0 1 1 36 0 0 0 2 1 1 0 4 1 0 0 63 0 1 0 100 0 0 ;
Effect e g ge
Odds Ratio Estimates Point 95% Wald Estimate Confidence Limits 3.704 6.944 1.350 2.242 2.049 0.199 6.118 23.534 9.169
18
南京医科大学流行病与卫生统计学系
Tab Adjusted ORs(95%CI) for the joint effect of COX-2 T8473C polymorphism and smoking status
Cases (n=322) Controls N=323
Smoking status
Cox-2T8473C
OR(95%CI)
No
No Yes
CC+CT
TT CC+CT
34
109 54
72
151 42
1.00(ref.)
1.45(0.90~2.34) 3.15(1.74~5.70)
Yes
TT
125
58
＋
＋ －
＋
－ ＋
a
b c
a0
b0 c0
bd0 ORg db0 cd0 ORe dc0
－
－
d
d0
8
1
(reference)
南京医科大学流行病与卫生统计学系
口服避孕药和 factor v leiden 基因突变与静脉血 栓栓塞的病例对照研究
G + + E + + OR OReg ORg ORe 1 95%CI 7.83～310.0 1.83～31.80 2.18～6.32
5.28(3.10~9.00)
Adjusted by age, sex.
19
南京医科大学流行病与卫生统计学系
交互作用的logistic模型
logit P E Smk GCox2 logit P E Smk GCox2 Smk * Cox2
logit P 1age 2 gender E Smk GCox2 logit P 1age 2 gender E Smk GCox2 Smk * Cox2
proc logistic;
model y=e g ge; weight f; run;
17
南京医科大学流行病与卫生统计学系
SAS输出结果
The LOGISTIC Procedure Analysis of Maximum Likelihood Estimates
Parameter Intercept e g ge DF 1 1 1 1 Estimate -1.0217 1.3093 1.9379 0.3000 Standard Error 0.1944 0.2560 0.6227 0.9775 Wald Chi-Square 27.6292 26.1512 9.6850 0.0942 Pr > ChiSq <.0001 <.0001 0.0019 0.7589
Definitions and Study Designs
南京医科大学
陈峰
Outline
1 2 3 4 5
定义 病例-对照研究中G×E交互作用的估计 单纯病例研究中G×E交互作用的估计 不完全病例对照研究中G×E交互作用的估计 相乘交互作用与相加交互作用
Environment:
Disease of interest
5
南京医科大学流行病与卫生统计学系
Gene-Environment interaction
Exposure + variant genotype Exposure alone variant genotype alone Unexposure Wild genotype
Log likelihood = -194.49004
-----------------------------------------------------------------y | Odds Ratio Std. Err. z P>|z| [95% Conf. Interval] ------+----------------------------------------------------------e | 3.703704 .9482896 5.11 0.000 2.242312 6.117533 g | 6.944444 4.324431 3.11 0.002 2.049174 23.53402 eg | 1.35 1.319659 0.31 0.759 .1987297 9.170748 ------------------------------------------------------------------
12
南京医科大学流行病与卫生统计学系
基因/环境的OR
E=0 G=0 1
E=1
E=0 1
E=1
e
e
e e
G=1
e
g
e
e g
e
g
e
e g
无交互作用
有交互作用
13
南京医科大学流行病与卫生统计学系
交互作用
交互作用
ORI OReg OReORg exp( )
2
南京医科大学流行病与卫生统计学系
1 Gene-Environment interaction: definition
A possible definition of gene-environment interaction is that it occurs when a genetic and environmental exposure work together to cause a disease outcome in some or all case. If either exposure is absent then the disease will not occur in these cases.
交互作用的logistic模型
logit P e E gG EG
exp( e ) cd 0 ORe dc0
bd 0 exp( g ) ORg db0 OReg adc0 b0 exp( ) ORI a0 d 0 cb ORe ORg
协同作用(Synergistic interaction)
ORI<1表示有负向的交互作用
拮抗作用(Antagonistic interaction)
ORI=1表示没有交互作用。
10 南京医科大学流行病与卫生统计学系
口服避孕药和 factor v leiden 基因突变与静脉血 栓栓塞的病例对照研究
20
南京医科大学流行病与卫生统计学系
基因变量为多分类时
Genotype：CC、CT、TT。 需要用哑变量(dummy variables)表示。 CC CT TT G1 0 1 0 G2 0 0 1
logit P e E g1G 1 g 2G2 1G1E 2G2 E
> 0 表示有正向的交互作用，协同作用 < 0 表示有负向的交互作用，拮抗作用
= 0 表示没有交互作用。
14 南京医科大学流行病与卫生统计学系
数据格式(频数)
y 1 1 1 1 0 0 0 0 f 25 10 84 36 2 4 63 100 g 1 1 0 0 1 1 0 0 e 1 0 1 0 1 0 1 0 eg 1 0 0 0 1 0 0 0
OReg
a0 d 0 1 b0 c0
ad ORI bc
25 南京医科大学流行病与卫生统计学系
单纯病例研究中，基因与环境交互作用
G ＋ ＋ － － E ＋ － ＋ －
病例数
a b c d
ad ORI bc
26
南京医科大学流行病与卫生统计学系
寻常型银屑病的 HLA-DQA1*0104与精神紧张的交互作用
15 南京医科大学流行病与卫生统计学系
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Stata命令与结果
. logistic y e g eg [fw=f]
Logit estimates Number of obs LR chi2(3) Prob > chi2 Pseudo R2 = = = = 324 59.57 0.0000 0.1328
在环境暴露(E)和遗传因素(G)之间互相独立，
且所研究的疾病发病率很低时，即使没有对照 组也可以估计G与E之间的交互作用。
24
南京医科大学流行病与卫生统计学系
如果人群中基因型与环境暴露之间是独立的
G E
病例数 对照数
＋ ＋
－ －
＋ －
＋ －
a b
c d
a0 b0
c0 d0
adc0 b0 ORI ORe ORg a0 d 0 cb
G ＋ ＋ － －
E ＋ － ＋ －
病例数 对照数 25 10 84 36 2 4 63 100
OR OReg ORg ORe 1
OR值 34.7 6.9 3.7 1
ORI= 1.35
总计
155
169
资料引自Vandenbroucke JP等. Lancet. 1994;344:1453-7.
11 南京医科大学流行病与卫生统计学系
病例数 对照数 25 10 84 36 2 4 63 100
OR值 34.7 6.9 3.7 1
总计
155
169
资料引自Vandenbroucke JP等. Lancet. 1994;344:1453-7.
9 南京医科大学流行病与卫生统计学系
交互作用
交互作用
ORI
OReg ORe ORg
ORI>1表示有正向的交互作用
21
南京医科大学流行病与卫生统计学系
正确应用
交互作用的发现，需要较大样本(费用高)。
当病例和对照具有不同遗传背景时 ( 人群分层 混杂),导致参数估计的偏性。
对于对照组来讲 , 基因信息较难得到 ( 采血困 难) 。 建议采用：单纯病例研究 (case-only) 、病例父 母亲对照(case-parental control)、病例同胞对照 (case-sibling control)等非传统病例-对照研究。
南京医科大学流行病与卫生统计学系
22
wk.baidu.com
3 单纯病例研究中G×E交互作用的估计
单纯病例研究(case-only study) G
＋ ＋ － －
E
＋ － ＋ －
病例数
对照数
a b c d
a0 b0
c0
d0
23 南京医科大学流行病与卫生统计学系
单纯病例研究(case-only study)
Piegorsch WW, Weinberg CR, Taylor JA (1994)
4
南京医科大学流行病与卫生统计学系
Factors to be considered
Gene
“high risk genotype” and “low-risk genotype” Physical, Chemical, Biological, Behavior pattern, Life event
6
南京医科大学流行病与卫生统计学系
2 病例-对照研究中G×E交互作用的估计
环境因素E
暴露：E＝1；
未暴露：E＝0
基因因素G
突变基因型：G＝1；野生基因型：G＝0
疾病D
患者：D=1；
对照：D=0
7
南京医科大学流行病与卫生统计学系
基因/环境的OR
G
E
病例数
对照数
OR
ad 0 OReg da0
3
南京医科大学流行病与卫生统计学系
Gene-Environment interaction: definition A different effect of an environmental exposure on disease risk in persons with different genotypes A different effect of a genotype on disease risk in persons with different environmental exposures
16
南京医科大学流行病与卫生统计学系
交互作用的SAS程序
data interaction;
input y f g e; y=1-y; ge=e*g; cards; 1 25 1 1 1 10 1 0 1 84 0 1 1 36 0 0 0 2 1 1 0 4 1 0 0 63 0 1 0 100 0 0 ;
Effect e g ge
Odds Ratio Estimates Point 95% Wald Estimate Confidence Limits 3.704 6.944 1.350 2.242 2.049 0.199 6.118 23.534 9.169
18
南京医科大学流行病与卫生统计学系
Tab Adjusted ORs(95%CI) for the joint effect of COX-2 T8473C polymorphism and smoking status
Cases (n=322) Controls N=323
Smoking status
Cox-2T8473C
OR(95%CI)
No
No Yes
CC+CT
TT CC+CT
34
109 54
72
151 42
1.00(ref.)
1.45(0.90~2.34) 3.15(1.74~5.70)
Yes
TT
125
58
＋
＋ －
＋
－ ＋
a
b c
a0
b0 c0
bd0 ORg db0 cd0 ORe dc0
－
－
d
d0
8
1
(reference)
南京医科大学流行病与卫生统计学系
口服避孕药和 factor v leiden 基因突变与静脉血 栓栓塞的病例对照研究
G + + E + + OR OReg ORg ORe 1 95%CI 7.83～310.0 1.83～31.80 2.18～6.32
5.28(3.10~9.00)
Adjusted by age, sex.
19
南京医科大学流行病与卫生统计学系
交互作用的logistic模型
logit P E Smk GCox2 logit P E Smk GCox2 Smk * Cox2
logit P 1age 2 gender E Smk GCox2 logit P 1age 2 gender E Smk GCox2 Smk * Cox2
proc logistic;
model y=e g ge; weight f; run;
17
南京医科大学流行病与卫生统计学系
SAS输出结果
The LOGISTIC Procedure Analysis of Maximum Likelihood Estimates
Parameter Intercept e g ge DF 1 1 1 1 Estimate -1.0217 1.3093 1.9379 0.3000 Standard Error 0.1944 0.2560 0.6227 0.9775 Wald Chi-Square 27.6292 26.1512 9.6850 0.0942 Pr > ChiSq <.0001 <.0001 0.0019 0.7589