Γενετική επιδημιολογία

Γενετική επιδημιολογία, η μελέτη του τρόπου με τον οποίο τα γονίδια και οι περιβαλλοντικοί παράγοντες επηρεάζουν τα ανθρώπινα χαρακτηριστικά και την ανθρώπινη υγεία και ασθένειες. Η γενετική επιδημιολογία αναπτύχθηκε αρχικά από τη γενετική του πληθυσμού, συγκεκριμένα από την ανθρώπινη ποσοτική γενετική, με εννοιολογική και μεθοδολογική συμβολή από την επιδημιολογία.

Ένας από τους πρώτους υποστηρικτές της γενετικής επιδημιολογίας, ο Αμερικανός γενετιστής Newton Morton, καθόρισε το πεδίο ως ένα πεδίο που αφορά την αιτιολογία, την κατανομή και τον έλεγχο της νόσου σε ομάδες συγγενών ατόμων και τις κληρονομικές αιτίες ασθενειών σε πληθυσμούς. Αυτός ο ορισμός αργότερα διευρύνθηκε για να συμπεριλάβει το ρόλο του περιβάλλοντος, λόγω της συνειδητοποίησης ότι οι γενετικοί παράγοντες αλληλεπιδρούν συχνά με περιβαλλοντικούς παράγοντες για να επηρεάσουν τις ασθένειες στους ανθρώπους. Το 2003, οι επιστήμονες Muin J. Khoury, Julian Little και Wylie Burke επινόησαν τον όρο επιδημιολογία ανθρώπινου γονιδιώματος για να συμπεριλάβουν ένα σύστημα μελέτης που χρησιμοποιεί τις μεθόδους επιδημιολογίας για να κατανοήσουν την επίδραση της γονιδιωματικής διακύμανσης τόσο στην υγεία όσο και στην ασθένεια, ξεπερνώντας έτσι το επιρροή των μεμονωμένων γονιδίων, τα οποία παρέμειναν ο πρωταρχικός στόχος της γενετικής επιδημιολογίας.

Η σύγχρονη γενετική επιδημιολογία περιλαμβάνει όλες τις ασθένειες, είτε είναι κοινές και πολύπλοκες είτε υποτίθεται ότι είναι απλούστερες, όπως οι λεγόμενες μονογονικές (μονογονιδιακές) διαταραχές. Πολλές εξελίξεις στην επιδημιολογία των γενετικών ασθενειών έχουν εμπλακεί φαινομενικά απλές κληρονομικές διαταραχές (π.χ. κυστική ίνωση, δρεπανοκυτταρική νόσος). Ωστόσο, αυτές οι εξελίξεις έδειξαν επίσης ότι ακόμη και οι μονογονικές διαταραχές μπορεί να είναι πολύ περίπλοκες, λόγω επιγενετικών παραγόντων και αλληλεπιδράσεων γονιδίων νόσων με περιβαλλοντικούς παράγοντες. Εκτός από την ευρεία εστίαση στη γενετική νόσο, η γενετική επιδημιολογία περιλαμβάνει μια ποικιλία από πτυχές της επιδημιολογίας, συμπεριλαμβανομένων μελετών επιπολασμού, κλινικής επιδημιολογίας, σχέσεων γονότυπου-φαινοτύπου και εξέλιξης της ασθένειας και των αποτελεσμάτων.

Ιστορικές εξελίξεις

Ιστορικά, το πεδίο της γενετικής επιδημιολογίας έχει ρίζες στους τομείς της ιατρικής σχετικά με τις αιτίες και την κληρονομικότητα της νόσου. Πριν από τη δεκαετία του 1950, πριν από την επίσημη καθιέρωση του πεδίου, επιστήμονες που ίσως θα χαρακτηριστούν ως πρώιμοι γενετικοί επιδημιολόγοι προσπαθούσαν να ξεδιπλώσουν τη σχέση μεταξύ της φύσης (γενετικής) και της καλλιέργειας (περιβάλλοντος) στις ανθρώπινες ασθένειες. Αυτές οι δραστηριότητες ήταν σε αντίθεση με τις δραστηριότητες των πρώτων επαγγελματιών της ιατρικής γενετικής και της γενετικής συμβουλευτικής. Η πρώτη τείνει να προσανατολίζεται προς κλινικές και περιγραφικές πτυχές ασθενειών με πιθανή γενετική εμπλοκή, ενώ η δεύτερη πραγματοποίησε γενετική συμβουλευτική με βάση αυτά που ήταν τότε γνωστά για τα πρότυπα κληρονομιάς ορισμένων ασθενειών. Οι πρώτοι επαγγελματίες της γενετικής επιδημιολογίας, από την άλλη πλευρά, συχνά αναζητούσαν συσχετίσεις μεταξύ ασθενειών, όπως μεταξύ έλκους στομάχου και γενετικών χαρακτηριστικών ομάδων αίματος. Επιπλέον, στις αρχές της δεκαετίας του 1960, όταν η γενετική επιδημιολογία άρχισε να διαμορφώνεται, η κληρονομιά της ευγονικής ήταν ακόμη εμφανής στα ονόματα των ιατρικών περιοδικών και οργανισμών.

Η πρώιμη ιστορία των προσπαθειών για επίλυση του προβλήματος της κληρονομικότητας έναντι του περιβάλλοντος - δηλαδή της φύσης έναντι της φροντίδας - στην πρόκληση της ανθρώπινης νόσου υποβλήθηκε σε μετατόπιση της σημασίας του ενός έναντι του άλλου. Τόσο οι επιστημονικές όσο και οι κοινωνικές ανησυχίες ήταν υπεύθυνες για την οδήγηση αυτών των αλλαγών στην προοπτική με την πάροδο του χρόνου, σύμφωνα με την οποία η επιστημονική κοινότητα και η κοινωνία θεωρούσαν είτε τη φύση είτε την ανατροφή ως τον πιο σημαντικό καθοριστικό παράγοντα στην πρόκληση ασθενειών. Στη σύγχρονη εποχή, η αντιπαράθεση για τη φύση έναντι της ανατροφής αντικαταστάθηκε σταδιακά από μια άποψη που περιλαμβάνει ρόλους τόσο για τη φύση όσο και για τη φροντίδα στις ανθρώπινες ασθένειες. Πράγματι, τόσο γενετικοί όσο και περιβαλλοντικοί παράγοντες έχουν βρεθεί ότι επηρεάζουν την ευαισθησία στις ασθένειες.

Από το τελευταίο μέρος του 20ού αιώνα, η σημασία των γενετικών καθοριστικών παραγόντων των ανθρώπινων ασθενειών αναγνωρίζεται όλο και περισσότερο. Εν τω μεταξύ, οι ανθρώπινοι γενετιστές έχουν περιγράψει το ρόλο διαφόρων περιβαλλοντικών εκθέσεων στις ανθρώπινες ασθένειες. Υπάρχει επίσης αυξανόμενη αποδοχή της ιδέας, που ισχυρίστηκε το 2003 από τους Khoury, Little και Burke, ότι οι περισσότερες ανθρώπινες ασθένειες, αν όχι όλες, είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ της υποκείμενης γενετικής ευαισθησίας και των εκθέσεων σε διάφορα συστατικά του περιβάλλοντος, συμπεριλαμβανομένων χημικούς, διαιτητικούς, μολυσματικούς, φυσικούς και συμπεριφορικούς παράγοντες. Το τελευταίο θα περιλαμβάνει τις επιρροές των πολιτιστικών παραγόντων στην ανθρώπινη συμπεριφορά και την αλληλεπίδρασή τους με άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες.

Προσεγγίσεις στη γενετική επιδημιολογία

Στη γενετική επιδημιολογία χρησιμοποιούνται διάφορες προσεγγίσεις, όπως προσεγγίσεις βάσει πληθυσμού, μελέτες ελέγχου περιπτώσεων και μελέτες επικράτησης. Οι προσεγγίσεις βάσει πληθυσμού, για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη συλλογή δεδομένων για κλινικά χαρακτηριστικά και αποτελέσματα σε ασθενείς με συγκεκριμένες ασθένειες και διαταραχές. Η γνώση των διανεμητικών χαρακτηριστικών των κοινωνικοοικονομικών και άλλων δημογραφικών μεταβλητών ενός πληθυσμού μελέτης μπορεί να παράσχει πρόσθετες πληροφορίες για την ασθένεια.

Άλλες προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνται περιλαμβάνουν μελέτες σύνδεσης, οι οποίες επικεντρώνονται στην τάση ορισμένων γονιδίων και άλλων γενετικών παραγόντων να κληρονομούνται ως μονάδα (μάλλον μάλλον ανεξάρτητα). Για πολυπαραγοντικές ασθένειες (ασθένειες που εμπλέκουν πολλαπλά γονίδια), μελέτες που περιλαμβάνουν δίδυμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αποδειχθούν στοιχεία για ένα ρόλο για γενετικούς παράγοντες σε μια ασθένεια, ενώ μελέτες συσχέτισης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση γονιδίων ευαισθησίας. Χρησιμοποιούνται επίσης οικογενειακές μελέτες για κίνδυνο ασθένειας σε συγγενείς πρώτου βαθμού και συχνά περιλαμβάνουν συγκρίσεις οικογενειακού κινδύνου με κίνδυνο στον πληθυσμό (δηλ. Επιπολασμός) και, εάν υπάρχουν έλεγχοι (π.χ. σε μελέτες περίπτωσης), με τον κίνδυνο συγγενείς ατόμων ελέγχου.

Μια σημαντική συμβολή της επιδημιολογίας στην ανάπτυξη της γενετικής επιδημιολογίας ήταν η εισαγωγή παραδοσιακών επιδημιολογικών μεθόδων στο μείγμα σχεδίων μελέτης. Η ανθρώπινη ποσοτική γενετική χρησιμοποίησε μελέτες για δίδυμα, αδέλφια, μισά αδέλφια, και σε ορισμένες περιπτώσεις υιοθετούν για να διερευνήσουν τις γενετικές και περιβαλλοντικές πηγές διακύμανσης των ανθρώπινων χαρακτηριστικών και ασθενειών. Η εφαρμογή επιδημιολογικών μεθόδων όπως μελέτες ελέγχου περιπτώσεων και μελέτες κοόρτης έχει επεκτείνει περαιτέρω αυτές τις μεθόδους για ταυτόχρονη εξέταση παραγόντων γενετικού και περιβαλλοντικού κινδύνου. Σε οποιαδήποτε από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται, η έμφαση σε μια προσέγγιση που βασίζεται στον πληθυσμό καθίσταται σημαντική, είτε πρόκειται για τη συλλογή δεδομένων επικράτησης σε προγράμματα παρακολούθησης είτε για την ενίσχυση της ικανότητας δοκιμής του πόσο αντιπροσωπευτικό είναι ένα συγκεκριμένο δείγμα μέσω της κατανόησης των χαρακτηριστικών των μεγαλύτερων πληθυσμός.

Συνεισφορές στη δημόσια υγεία

Η γενετική επιδημιολογία έχει συμβάλει σημαντικά στην ιατρική και τη δημόσια υγεία. Ένα παράδειγμα είναι η χρήση προσυμπτωματικού ελέγχου νεογέννητων για την ανίχνευση κληρονομικών διαταραχών στους απογόνους. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, μια μελέτη κλινικής παρέμβασης που διεξήχθη κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1980 σχετικά με τη δρεπανοκυτταρική νόσο άνοιξε το δρόμο για την επέκταση των προγραμμάτων διαλογής νεογέννητων ώστε να συμπεριλάβει την ασθένεια στα προγράμματα περισσότερων κρατών. Η μελέτη ήταν μια τυχαιοποιημένη δοκιμή για τον προσδιορισμό των προληπτικών (προληπτικών) επιδράσεων της χορήγησης πενικιλλίνης σε παιδιά που διαγνώστηκαν με δρεπανοκυτταρική νόσο. Η μείωση τόσο της συχνότητας εμφάνισης πνευμονιοκοκκικών λοιμώξεων όσο και της θνησιμότητας σε βρέφη που έλαβαν πενικιλλίνη σε σύγκριση με την ομάδα που δεν έλαβε θεραπεία οδήγησε στο συμπέρασμα ότι τα παιδιά πρέπει να ελέγχονται κατά τη νεογέννητη περίοδο για δρεπανοκυτταρική νόσο και να λαμβάνουν πενικιλίνη στις αρχές του πρώτου έτους της ζωής για την πρόληψη των λοιμώξεων. Στα τέλη του 20ου και στις αρχές του 21ου αιώνα, η έρευνα αποκάλυψε ότι τα οικογενειακά χαρακτηριστικά σχετίζονται με ορισμένες ψυχιατρικές διαταραχές και εξάρτηση από ουσίες σε ενήλικες και παιδιά. Αυτή η συνειδητοποίηση βοήθησε τους γενετικούς επιδημιολόγους να εντοπίσουν συγκεκριμένους περιβαλλοντικούς παράγοντες που συμβάλλουν στις διαταραχές, υποδεικνύοντας ότι η πρόληψη της έκθεσης σε τέτοιους παράγοντες θα μπορούσε να μειώσει τον κίνδυνο ανάπτυξης των διαταραχών.

Καθώς οι ανθρώπινοι γενετιστές και οι επιδημιολόγοι αναζητούν βέλτιστες στρατηγικές για τον εντοπισμό γονιδίων νόσων και ξεπερνούν τους μεθοδολογικούς περιορισμούς στην ανατομή των γενετικών συστατικών των πολύπλοκων ασθενειών, το έργο τους συνεχίζει να βοηθά στη μετάφραση των αποτελεσμάτων της γονιδιωματικής έρευνας σε αποτελεσματικά μέτρα δημόσιας υγείας.

Διακρίσεις από σχετικά πεδία

Υπάρχουν ορισμένες πτυχές που διακρίνουν τη γενετική επιδημιολογία από άλλους τομείς της γενετικής. Το πρώτο είναι η πληθυσμιακή φύση της γενετικής επιδημιολογίας, η οποία, μαζί με κοινές μεθοδολογικές προσεγγίσεις, είναι ένας από τους βασικούς δεσμούς της με την επιδημιολογία. Δεύτερον, οι τρόποι σύλληψης του πεδίου δίνουν έμφαση στην αναζήτηση συνδυασμένων και διαδραστικών επιδράσεων γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Τέλος, η γενετική επιδημιολογία περιλαμβάνει την εξέταση της βιολογικής βάσης των ασθενειών σε αναπτυσσόμενα μοντέλα αιτιώδους νόσου.

Επιπλέον, η γενετική επιδημιολογία διαφέρει από το πεδίο της μοριακής επιδημιολογίας, η οποία αναπτύχθηκε από την περιβαλλοντική επιδημιολογία. Το σκεπτικό για την εμφάνιση μοριακής επιδημιολογίας ήταν η ανάγκη εντοπισμού βιοδεικτών περιβαλλοντικών εκθέσεων ως εφαρμογής μοριακής βιολογίας στην επιδημιολογία.