Миф о генетическом паспорте и о генетическом детерминизме

Миф о генетическом паспорте и о генетическом детерминизме, а также предсказательная способность и экономическая эффективность клиникогенетической паспортизации 8 апреля 2010 г. Доклад на заседании СПб отделения РОМГ Никита Николаевич Хромов-Борисов Кафедра медицинской информатики СПб. ГМУ им. акад. И. П. Павлова Тел. : (812) 234 -18 -40 – дом. 8 -952 -204 -89 -49 – моб. Nikita. Khromov. Borisov@gmail. com 1

Генетический паспорт 2

Основные темы для обсуждения • 1. Болезни с элеменами наследственной предрасположенности (БЭНП) суть количественные признаки. Поэтому ведущая роль в их изучении принадлежит популяционной генетике, генетике количественных признаков и генетической эпидемиологии. • 2. Принцип неопределенности в исследованиях генетических предрасположенностей. • 3. Синдром статистической снисходительности. • 4. Непреодолимо низкие разрешающая (диагностическая) и предсказательная (прогностическая) способности исследований генетических предрасположенностей. • 5. Неоправданно низкая экономическая эффективность практического применения результатов исследований генетических предрасположенностей. 3

Hunter D. J. , Khoury M. J. , Drazen J. M. , Letting the Genome out of the Bottle — Will We Get Our Wish? N. Engl. J. Med. 358; 2, 2008. p. 105 -107 • Исполнит ли наши желания геном, выпущенный из бутылки? 4

Владислав Сергеевич Баранов, член-корреспондент РАМН, заслуженный деятель науки РФ, профессор, главный специалист по медицинской генетике Комитета по здравоохранению Правительства Санкт-Петербурга, руководитель лаборатории пренатальной диагностики НИИ акушерства и гинекологии им. Д. О. Отта РАМН 5

Генетический паспорт – основа индивидуальной и предикативной медицины. Под ред. член-корр. РАМН, засл. деятеля науки РФ, д. м. н. , проф. В. С. Баранова. Спб. : Изд-во Н-Л, 2009. – 528 с. • Нетрудно предвидеть, что в обозримом будущем генетический паспорт найдет широкое применение в клинической практике, а многие генетические анализы и диагностические тесты станут столь же рутинными, как и стандартные лабораторные исследования (анализ крови, мочи, определение группы крови и резус-фактора, тесты на инфекционные болезни и пр. ) – стр. 439. • Девизом медицинской науки сегодняшнего дня становится лозунг «Наша наследственность – наше будущее» . • В России должна быть разработана государственная программа «всеобщей генетизации» . . . – стр. 51. 6

Евгений Константинович Гинтер, академик РАМН, ГУ МГНЦ РАМН (Москва) 7

Евгений Гинтер: «Генетический паспорт – это профанация» «Аи. Ф Здоровье» , № 3 от 15 января 2009 http: //www. aif. ru/health/article/23908 • Генетические паспорта в таком виде, в каком они существуют сегодня, не нужны абсолютно. • И в нашем центре мы этим не занимаемся. • Сейчас во всем мире занимаются этим только частные коммерческие структуры. • И если уж совсем откровенно, думаю, ни в одной такой структуре ни одного грамотного, квалифицированного врача-генетика нет, а если и есть, то он занимается профанацией. 8

• Скажу больше, генетический паспорт в том виде, в котором его сейчас выдают коммерческие структуры, может принести существенный вред. • Человеку говорят, что у него есть предрасположенность к сахарному диабету или к ишемической болезни сердца. • И что дальше? • Ничего, кроме банальных советов вести здоровый образ жизни, не курить, делать физкультуру, не есть слишком жирную пищу, дать ему не смогут. • Но эти рекомендации, известные с доисторических времен, хороши для любого, даже на сто процентов здорового человека. • Зачем же запугивать людей, вгонять их в депрессию? 9

Уроки ACE Противоречия, недоразумения, заблуждения, иллюзии и соблазны 10

Nawaz S. K. , Hasnain S. Pleiotropic effects of ACE polymorphism. Biochemia Medica 2009; 19(1): 36– 49 • Ангиотензин-превращающий фермент - АПФ (ACE - Angiotensin converting enzyme) (EC 3. 4. 15. 1) является хлорид- и цинкзависимой карбоксипептидазой. • У человека существуют две основные изоформы АПФ: соматическая - с. АПФ и тестикулярная (герминальная) – т. АПФ. 11

Castellon R. Hamdi H. K. Demystifying the ACE Polymorphism: From Genetics to Biology Current Pharmaceutical Design, 2007, 13, 1191 -1198. Изоформы АСЕ 12

Natesh R. , Schwager S. L. U. , Sturrock E. D. , Acharya K. R. Crystal structure of the human angiotensin-converting enzyme–lisinopril complex. Nature Vol. 421, 2003. 551 -554. Пространственная структура t. ACE 13

Варианты локализации АПФ • • в эндотелии кровеносных сосудов легких, мозга, васкулярного периферического ложа, где АТII и брадикинин способствуют поддержанию тонуса резистивных сосудов; в сердечной ткани, где АПФ оказывается причастным к регуляции сократительной функции миокарда, росту кардиомиоцитов и развитию сердечной гипертрофии; в сыворотке крови, где активность АПФ относительно невелика, поддерживается выделением из тканей (прежде всего из легких) и служит генерализованному образованию АТII; АПФ обнаруживается также в мононуклеарных клетках, Т-лимфоцитах и фибробластах; в эпителиальных клетках, таких как ресничная кайма почек, плаценты, кишечника и др. , вовлеченных в адсорбционные и транспортные процессы; разнообразна локализация АПФ в тканях мозга: в эндотелии сосудов мозга, телах и аксонах нервных клеток; наиболее высокая активность АПФ обнаружена в семенной жидкости и репродуктивных органах. 14

15

Множественность физиологических фукций АПФ • Он не только контролирует кровяное давление, но и принимает участие в процессах оплодотворения, формирования иммунных клеток, развития атеросклероза. • Его высокая экспрессия в иммунных клетках макрофагах предотвращает формирование злокачественных опухолей. • Поэтому применение ингибиторов ACE может спровоцировать рак и болезнь Альцгеймера. 16

RAS – Ренин-ангиотензиновая система 17

Castellon R. Hamdi H. K. Demystifying the ACE Polymorphism: From Genetics to Biology Current Pharmaceutical Design, 2007, 13, 1191 -1198. Множественная субстратная специфичность ACE 18

Ангиотензины I и II 19

Hamming I. , Cooper M. E. , Haagmans B. L. , Hoope M. N. , Korstanj R. , Osterhaus A. D. M. E. , Timens W. , Turner A. J. , Navis G. , van Goor H. The emerging role of ACE 2 in physiology and disease. J. Pathol. 2007; 212: 1– 11 20

Молекулярная биология АПФ • Обе формы (и с. АПФ и т. АПФ) кодируются одним геном ACE. • Ген ACE расположен в хромосоме 17 в локусе 17 q 23. • Длина гена ACE составляет 21 т. п. н. и составлен он из 26 экзонов и 25 интронов. 21

Расположение (локализация) гена ACE 22

Структура гена ACE и варианты м. РНК За транскрипцию двух м. РНК отвечают разные сайты инициации траскрипции. За экспрессию каждой изоформы отвечает свой промотор. 23

Инсерционно-делеционный диморфизм (ID) в гене ACE • В 1990 г. Rigat et al. обнаружили инсерционноделеционный диморфизм, заключающийся во вставке или выпадении Alu- элемента длиной в 287 п. н. (NCBI ref. SNP ID: rs 1799752), расположенного в 16 интроне гена ACE. • Соотвествующие алллеи: I – инсерция и D – делеция. 24

Инсерционно-делеционный диморфизм (ID) в гене ACE 25

Johnson A. D, Gong Y. , Wan D. , Langaee T. Y. , Shin J. , Cooper-De. Hoff R. M. , Schork N. J. , Binkley P. , Pepine C. J. , Johnso J. A. , Sadee W. Promoter polymorphisms in ACE (angiotensin I–converting enzyme) associated with clinical outcomes in hypertension. Clin. Pharmacol. Ther. 2009; 85(1): 36– 44. Стркутура гена ACE и расположение исследованных аллелей. Здесь rs 13447447 – Alu-элемент в 15 интроне. 26

Проблема: ошибки генотипирования 27

Первая проблема: Ошибки генотипирования аллелей I и D в гене ACE • Вследствие преимущественной амплификации аллели D гетерозиготы I/D ошибочно классифицировались как гомозиготы D/D с частотой 5 -10% • Т. е. иногда в составе гетерозигот I/D аллель I недоаплифицируется. 28

Tomita H. , Ina Y. , Sugiura Y. , Sato S. , Kawaguch H. , Morishita M. , Yamamoto M. , Ueda R. Polymorphism in the angiotensin-converting enzyme (ACE) gene and sarcoidosis. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1997; 156: 255– 259. Пример ошибочного определения с использованием внутреннего праймера, специфичного для инсерции. Дорожка 1 – стандарт для I/I и дорожка 2 – стандарт для D/I. Дорожки 3 – 6 – образцы, индентифицированные как D/D с использование праймера, специфичного для инсерции. Дорожка 5 – образец D/I, ранее ошибочно классифицированный как D/D. 29

Айтхожина Н. А. , Людвикова Е. К. Полиморфизм промоторной области гена ангиотензиногена и гена ангиотензин I-превращающего фермента при артериальной гипертонии и ишемической болезни сердца в Казахских этнических группах. Генетика - 2003. – Том 39, № 2. – С. 293 -299. Генотипы Частоты (численности) Первая пара праймеров Дополнительная амплификация с внутренними праймерами для инсерции I I/I 0, 34 (27) 0, 34 (26) I/D 0, 20 (16) 0, 37 (28) D/D 0, 46 (36) 0, 29 (22) n 1, 00 (79) 1, 00 (76) < 10 -6 0, 07 Согласие с равновесием Харди-Вайнберга (РХВ), Pval 30

Проблема: равновесие Харди. Вайнберга (РХВ) 31

Диагностика равновесия Харди-Вайнберга (РХВ). Программа HWDIAG v. 2. 0 (21. 08. 2005) http: //www. sph. emory. edu/BRI-WCI/hwdiag. html Слева: ложное статистически высоко значимое (P < 10 -6) отклонение от РХВ вследствие ошибочного генотипирования диморфизма ID в гене ACE. Справа: статистически незначимое (P = 0, 070) отклонение от РХВ после генотипирования с внутренними праймерами. Ось абсцисс: доля гомозигот I/I. Ось ординат: доля гомзигот D/D. 32

Милосердова О. В. , Сломинский П. А. , Лимборская С. А. Зависимые от возраста изменения частот аллелей и генотипов инсерционно-делеционного полиморфизма гена ангиотензин-превращающего фермента. Генетика - 2002. - Т. 38, N 1. - С. 105 -107. Возраст I D < 10 [2, 9 ± 3, 4] 52% 48% 30 – 40 44% 56% 50 - 60 38% 62% > 80 32% 68% Противоречие: по другим данным аллель D якобы является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний 33

ACE и возраст. Генетика 38(1): 105 -107(2002) Группа < 10 II ID DD РХВ, Р 18 16 16 0, 012 deficit 0, 0092 30 -40 12 20 18 0, 25 50 -60 13 50 37 0, 67 7 18 25 0, 21 > 80 Коэффициент инбридинга FIS =0, 100, 350, 58 Проверка однородности: P = 0, 015 34

Численности генотипов по диморфизму G 1245 T (Sp 1) в гене Col 1 A 1 в двух выборках больных тяжелым остеопорозом из «популяции Санкт. Петербурга» Численности генотипов Авторы РХВ, Pval G/G G/T T/T Всего Мищенко и др. , 2006 32 17 8 57 Москаленко и др. , 2004 23 24 23 70 0, 026 Всего 55 41 31 127 Однородность групп, Pval и BF < 10 -6 0, 12 P = 0, 014 BF 01 = 0, 38 BF 10 = 2, 6 Обозначения: РХВ - равновесие Харди-Вайнберга; BF – Бейзов фактор Отклонение от РХВ обусловлено избытком гомозигот (реальный инбридинг или ошибки генотипирования? ). 35

Проект формата для представления генетических данных и результатов их анализа Мищенко и др. , 2006 Генотипы Москаленко и др. , 2004 Всего Nij fij G/G 32 0, 360, 560, 75 23 0, 180, 330, 51 55 0, 310, 430, 57 G/T 17 0, 140, 300, 49 24 0, 190, 340, 52 41 0, 210, 320, 45 T/T 8 0, 040, 140, 31 23 0, 180, 330, 51 31 0, 140, 250, 37 57 1, 00 70 1, 00 127 1, 00 Всего Согласие с РХВ точное Pval 0, 12 0, 026 < 10 -6 FIS 0, 020, 280, 52 0, 090, 310, 52 0, 150, 330, 49 Однордность групп точное Pval 0, 014 BF 01 0, 38 BF 10 2, 6 FIS – коэффициент инбридинга (индекс фиксации). В подстрочниках указаны точные 99%-е ДИ для полиномиальных вероятностей (долей), вычисленные с помощью программы Stat. Xact-8 (Cytel, USA) 36

• Мищенко Е. Б. , Котова С. М. , Санькова Т. П. , Дорохова И. И. • Анализ ассоциации минеральной плотности костной ткани и остеопоретических переломов с COLIA 1 Sp 1 -полиморфизмом у больных остеопорозом и их родственников в Санкт-Петербурге. • Медицинская генетика, 2006. – Т. 5. - № 12. – С. 40 -44. • Москаленко, М. В. , Асеев М. В. , Котова С. М. , Баранов В. С. • Анализ ассоциации аллелей генов Col 1 A 1, VDR и CALCR с развитием остеопороза. • Экологическая генетика, 2004. – Т. II, № 1. – С. 38 -43. 37

Вывод: когда наблюдается статистически значимое отклонение от РХВ, то прежде всего надо проверить, не есть ли это результат ошибок генотипирования 38

Проблема: множественные сравнения 39

Попарные сравнения, программа SANCT • • • • Row-wise comparisons (P-values): Old Young Middle Old Child 0, 016 0, 0030 0, 32 1 Young 0, 24 1 Middle 0, 22 1 Old 1 α[adj] = 0, 05/6 = 0, 0083 α[adj] = 0, 01/6 = 0, 0017 Column-wise comparisons (P-values): DD ID II II 0, 016 0, 0079 1 ID 0, 38 1 DD 1 α[adj] = 0, 05/3 = 0, 017 α[adj] = 0, 01/3 = 0, 0033 40

Анализ отдельных ячеек в таблице, программа SANCT Группа Child II 18 ID+DD 32 excess Young+ Middle +Old 32 168 Группа Child Young Middle II ID DD 0, 019 0, 210 0, 0023 0, 027 0, 017 0, 182 Old 0, 043 0, 41 • Нижние P-значения вычислены с поправками на множественность сравнений 41

Пионеры • Иващенко Т. Э. , Глазков П. В. , Хромов. Борисов Н. Н. , Баранов В. С. • Популяционное исследование тринуклеотидных повторов CTG в гене миотониновой протеинкиназы I. • Генетика, 1997. Т. 33, № 9, С. 1287 -1290. 42

Анализ структуры в таблицах сопряженности • Хромов-Борисов Н. Н. , Лаззаротто Г. Б. , Кист Т. Б. Л. • Биометрические задачи в популяционных исследованиях. • Методы популяционной биологии (Материалы докладов VII Всероссийского популяционного семинара (Часть 2). 16 -21 февраля 2004 г. Сыктывкар. С. 62 -86. 43

Вывод: игнорирование проблемы множественных сравнений (или проверки множественных гипотез) приводит к ложным заключениям о якобы статистически значимых эффектах 44

Krege J. H. , Kim H. -S. , Moyer J. S. , Jennette J. C. , Peng L. , Hiller S. K. , Smithies O. Angiotensin-converting enzyme gene mutations, blood pressures, and cardiovascular homeostasis. Hypertension 1997; 29; 150 -157. P < 10 -15 P = 0, 20 Гомеостатическая адаптация успешно нормализует кровяное давление у мышей с измененным числом копий гена ACE 45

Cole J. , Quach D. L. , Sundaram K. , Corvol P. , Capecchi M. R. , Bernstein R. E. Mice lacking endothelial angiotensin-converting enzyme have a normal blood pressure. Circ. Res. 2002; 90: 87 -92. Сконструирован вариант ACE, который экспрессируется только в гепатоцитах. Оказалось, что у таких мышей кровяное давление осталось нормальным. 46

Hamdi H. K. , Castellon R. A genetic variant of ACE increases cell survival: a new paradigm for biology and disease. Biochem. Biophys. Res. Comm. 318 (2004)187– 191 Дифференциальная выживаемость эпителиальных клеток человека. P < 0, 001 47

Hamdi H. K. , Castellon R. A genetic variant of ACE increases cell survival: a new paradigm for biology and disease. Biochem. Biophys. Res. Comm. 318 (2004)187– 191. Дифференциальная экспрессия гена ACE в культуре эндотелиальных клеток с генотипам ACE-II и ACE-DD. Numb - компонет клеточной сигнальной системы Notch, играет ключевую роль в поддержании нервных клеток. Nanog – другой гомеодоменный белок, присутствует только в эмрионных стволовых клетках (ЭСК) и играет ключевую роль в поддержании их плюрипотентности. Klotho – ключевой регулятор старения клеток. u. PA – урокиназа, обладает антиапоптотической активностью u. PAR – рецептор урокиназы. G 3 PDH – контроль. 48

Luft F. C. Geneticism of Essential Hypertension 2004; 43; 1155 -1159 • • Guyton A. C. , Coleman T. G. Quantitative analysis of the pathophysiology of hypertension. Circ. Res. 1969; 24 (5 Suppl): 1– 19. Guyton, Coleman et al. , разработали аналоговую модель циркуляции крови и регуляции кровяного давления. Здесь показан только один из 16 компонентов этой модели. Желающие могут попытаться внести в эту далеко неполную схему уточнения генетического характера. Сложность этих процессов заставляет усомниться в том, что влиянием немногих аллелей удастся объяснить генетическую детерминацию изменений кровяного давления. 49

Rigat B. , Hubert C. , Alhenc-Gelas F. , Cambien F. , Corvol P. , Soubrier F. J. An insertion/deletion polymorphism in the Angiotensin I-converting enzyme gene accounting for half the variance of serum enzyme levels. Clin. Invest. 1990. 86: 1343 -1346. Концентрации иммуннореактивного ACE (μg/liter) у индивидуумов с генотипами II, ID, и DD. Вертикальные линии представляют средние значения со стандартными отклонениями для каждой группы. 50

Danser A. H. J. , Batenburg W. W. , Meiracker A. H. , Danilov S. M. ACE phenotyping as a first step toward personalized medicine for ACE inhibitors. Why does ACE genotyping not predict therapeutic efficacy of ACE inhibition? Pharmacol. Ther. 113 (2007) 607– 618. Концентрация ACE в сердечной ткани (слева) и в плазме крови (справа) у нидивидуумов с генотипами I/I, I/D, и D/D. Вклад полиморфизма I, D в изменчивость по содержанию ACE составил 22% и 31%, соответственно. 51

Rice G. I. , Jones A. L. , Grant P. J. , Carter A. M. , Turner A. J. Circulating activities of angiotensin-converting enzyme, its homolog, angiotensin-converting enzyme 2, and neprilysin in a family study. Hypertension 2006; 48; 914 -920. Диаграмма рассеяния значений активности ACE у индивидуумов с разными генотипами. Обседовано 537 субъектов из 133 семей (89 родословных). Коэффициент наследуемости h 2 = 0, 25. Горизонтальные линии – медианы, вертикальные отрезки – 95%-е доверительные интервалы для медианы. 52

http: //smed. ru/guides/363/? q=%E 0%ED%E 3%E 8%EE&search_type=tree#article Референсные значения Возраст < 12 13 – 16 Взрослые Активность, Ед/л 9, 4 – 37 9 – 33, 4 6, 1 – 26, 6 У здоровых индивидуумов в норме уровень концентрации ACE между индивидуумами может колебаться в 5 раз, а внутрииндивидуальная вариабельность намного ниже. http: //medbiol. ru/medbiol/ace/00008 b 43. htm 53

Rice G. I. , Jones A. L. , Grant P. J. , Carter A. M. , Turner A. J. Circulating activities of angiotensin-converting enzyme, its homolog, angiotensin-converting enzyme 2, and neprilysin in a family study. Hypertension 2006; 48; 914 -920. • Корреляция между уровнем содержания ACE и систолическим и диастолическим артериальным давлением. • Показаны линии регрессии и значения коэффициентов детерминации. 54

Danser A. H. J. , Deinum J. , Osterop A. P. R. M. , Admiraal P. J. J. , Schalekampb M. A. D. H. Angiotensin I to angiotensin II conversion in the human forearm and leg. Effect of the angiotensin converting enzyme gene insertion/deletion polymorphism. J. Hypertens. 1999, 17: 1867 -1872. • Конверсия и деградация анигиотензина I не зависят от ID диморфизма в гене ACE. • Пустые кружочки – пациенты, не принимавшие диуретик; закрашенные кружочки - пациенты, принимавшие диуретик. • Горизонтальные отрезки – средние значения. 55

Милосердова О. В. , Сломинский П. А. , Тарская Л. А. , Соренсен М. , Спицын В. А. , Лимборская С. А. Полиморфные маркеры генов ангиотензиногена и ангиотензин-превращающего фермента у якутов. Отсутствие ассоциации с уровнем кровяного давления. Генетика, Том 37, №, 2001. С. 712 -715. Варьирование систолического давления у якутов с различными гентипами по гену ACE. 56

Jeffery S. , Saggar Malik A. K. , Crosb. Y A. , Blan. D M. , Eastwood J. B. , Amoah-Danquah J. , Acheampong J. W. , Plange-Rhule J. A dominant relationship between the ACE D allele and serum ACE levels in a Ghanaian population J. Med. Genet. 1999; 36: 869 -870 Table 1 Serum ACE in U/l for each ACE genotype II ID 24 26 48 82 60 27 48 62 42 56 42 31 47 74 57 42 15 35 45 57 19 31 25 25 24 36 43 55 98 62 25 44 28 62 27 26 61 52 82 21 33 52 56 71 74 62 68 33 32 38 97 34 44 37 32 37 30 39 36 35 29 132 103 77 Mean 34. 5 (13. 6) 51. 3 (23. 8) (SD) Median 31 (19 -74) 47. 5 (15 -132) (range) DD 50 21 20 43 37 33 24 46 53 89 83 70 50 125 20 69 21 65 35 77 90 65 117 82 100 38 41 38 53. 3 (29. 5) 23 35 8 60 31 46 (8 -125) 57

Инсерционно-делеционный диморфизм в гене ACE и активность АПФ, программа Instat+ http: //www. rdg. ac. uk/ssc/software/instat. html 58

Kraft P. , Zeggini E. , Ioannidis J. P. A. Replication in genome-wide association studies. In press • Обычно случайные эффекты оценивают с помощью 95%-х ДИ (доверительных интервалов) только для средних значений изучаемого эффекта. • Но не следует забывать, что в идеале надо исследовать и само распределение эффектов в популяции в целом. • Для этого используют предсказательные интервалы (ПИ). 59

95%-е интервалы предсказания для гомозигот II 60

95%-е интервалы предсказания для гетерозигот ID 61

95%-е интервалы предсказания для гомозигот DD 62

Репрезентативность выборки • Один из важнейших вопросов, решаемых аналитической статистикой: • Достаточно ли имеющихся статистических данных для того, чтобы выводы, сделанные на их основе, были точными и надежными? • Другими словами, представительна ли (репрезентативна ли) имеющаяся выборка? 63

Сколько же • Сколько лягушек придется перецеловать, пока не найдешь свою принцессу ? • Босс В. Лекции по математике. Т. 4: Вероятность, информация, статистика. М. : Ком. Книга, 2005. – 216 с. 64

Статистика с доверием • Дает ли статистика нам право доверять ей? • Как проверить, является ли игральная кость правильной? 65

Имитация ЗБЧ, программа SUStats http: //www. jsc. nildram. co. uk/examples/sustats/SUStats. html 66

Donahue M. P. , Allen A. S. , Genetic association studies in cardiology Am. Heart J. 2005; 149: 964 - 70. 67

Остеопороз • • • J. Brent Richards, Fotini K. Kavvoura, , Fernando Rivadeneira, Unnur Styrkársdóttir, Karol Estrada, Bjarni V. Halldórsson, Yi-Hsiang Hsu, M. Carola Zillikens, Scott G. Wilson, Benjamin H. Mullin, Najaf Amin, Yurii S. Aulchenko, L. Adrienne Cupples, Panagiotis Deloukas, Serkalem Demissie, Albert Hofman, Augustine Kong, David Karasik, Joyce B. van Meurs, Ben A. Oostra, Huibert A. P. Pols, Gunnar Sigurdsson, Unnur Thorsteinsdottir, Nicole Soranzo, Frances M. K. Williams, Yanhua Zhou, Stuart H. Ralston, Gudmar Thorleifsson, Cornelia M. van Duijn, Douglas P. Kiel, Kari Stefansson, André G. Uitterlinden, John P. A. Ioannidis, Tim D. Spectorfor the GEFOS (Genetic Factors for Osteoporosis) Consortium. Collaborative Meta-analysis: Associations of 150 Candidate Genes With Osteoporosis and Osteoporotic Fracture. Ann Intern Med. 2009 October 20; 151(8): 528– 537. 68

• Идентифицировано 150 генов-кандидатов и 36 016 их вариантов ( «снипов» ). • МПКТ определена у 19 195 участников (14 277 женщин) из 5 европейских стран. • Для большинства вариантов генов ( «снипов» ), ранее объявленных связанными с остеопорозом, их связь с этим заболеванием не подтверждается. • Связь с отеопрозом подтверждена лишь для 9 генов (ESR 1, LRP 4, ITGA 1, LRP 5, SOST, SPP 1, TNFRSF 11 A, TNFRSF 11 B, and TNFSF 11). • Подобное может оказаться справедливым и для других болезней с элементами наследственной прдрасположенности (БЭНП). • Не исключено, что 9 указанных локусов будут иметь клиничекое применение, если удастся безопасно влиять на их функцию. 69

Элементы теории диагностики 70

Истинное состояние здоровья и результаты теста Генотип Болезнь Нет болезни (D = 0) Есть болезнь (D = 1) «Обычный» Специфичность X Ошибка II рода (Ложный -) «Предрасполагающий» X Ошибка I рода (Ложный +) Мощность 1 - ; Чувствительность 71

Массовый маммографический скрининг • Banks E. , Reeves G. , Beral V. , Bull D. , Crossley B. , Simmonds M. , Hilton E. , Bailey S. , Barrett N. , Brier P. , English R. , Jackson A. , Kutt E. , Lavelle J. , Rockal L. , Wallis M. G. , Wilson M. , Patnick J. • Influence of personal characteristics of individual women on sensitivity and specificity of mammography in the Million Women Study: cohort study • BMJ 2004; 329; 477 72

Atte. Stat http: //attestatsoft. com/download. htm Маммография Рак молочной железы Всего есть нет + 629 3 885 4 514 − 97 117 744 117 841 Всего 726 121 629 • • • Критерий хи-квадрат: 2 = 14119, 4; P = 10 -300 Распространенность (вычисленная): Распространенность Prev = 0, 0059 ≈ 0, 6% Чувствительность: Sen = 0, 820, 870, 91 Специфичность: Spe = 0, 9660, 9680, 970 122 355 73

Проверьте свою интуицию • Допустим, что у женщины (не дай бог) маммография дала положительный результат. • Как Вы думаете, какова вероятность того, что этой женщины действительно рак молочной железы? 74

Предсказательная полезность диагностического теста • Получив у данного пациента положительный (или отрицательный) результат данного диагностического теста, • мы более всего заинтересованы получить ответ на основной прагматический вопрос: • Какова вероятность того, что у этого пациента действительно имеется (или действительно отсутствует) данная болезнь? • Статистическая оценка такой вероятности называется предсказательной полезностью теста. • Синонимы: предсказывающая, прогнозирующая, прогностическая; ценность, важность, значение теста. • По-английски: Predictive value (of a test). • Пост-тестовая вероятность 75

Теорема Бейза в действии • Вероятность того, что человек с положительным результатом диагноза действительно болен (или заболеет) данной болезнью 76

PPV и NPV - предсказательные способности положительного и отрицательного результатов • Прогностичность положительного результата: • PPV = a/(a + b) = • = 629 : 4514 = • = 0, 14 • PPV = 0, 120, 140, 16 ≈ 14% • Прогностичность отрицательного результата: • NPV = d/(c + d) = • = 117744 : 117841 = • = 0, 9992 • NPV = 0, 99890, 99920, 9994 77

Utility of the apolipoprotein E genotype in the diagnosis of Alzheimer’s disease • Mayeux R. , Saunders A. M. , Shea S. , Mirra S. , Evans D. , Roses A. D. , Hyman B. T. , Crain B. , Tang M. , Phelps C. H. • N. Engl. J. Med. 1998; 338: 506 -511. 78

В исследовании принимали участие также следующие исследователи и Центры по болезни Альцгеймера: • Baylor College of Medicine: S. Appel, R. Doody, J. Kirkpatrick, J. Li; Case Western Reserve University: P. Whitehouse, D. Geldmacher, J. Stuckey; Columbia University: M. Shelanski, J. Goldman, B. Tycko; Duke University Medical Center: M. Pericak-Vance, C. Hulette; Emory University: M. Gearing, H. Kim; Harvard Medical School: J. Growdon, D. Reardon, T. Hedley-Whyte; Indiana University: B. Ghetti, M. Farlow, H. Hendrie, F. Unverzagt; Johns Hopkins University: D. Price, C. Kawas; Mayo Clinic: R. Petersen, S. Waring, J. Parisi, S. Thibodeau; Mount Sinai School of Medicine: K. Davis, D. Marin, H. Haroutunian, D. Greenberg; New York University: S. Ferris, B. Quinn, B. Reisberg, M. de Leon; Oregon Health Sciences University: J. Kaye, G. Murdoch, M. Ball; Rush–Presbyterian–St. Luke’s: D. Bennett, E. Cochran; University of California–Davis: W. Jagust, B. Reed, W. Ellis; University of California–Los Angeles: H. Vinters, J. Cummings; University of California–San Diego: L. Thal, R. Katzman, D. Galasko, M. Sundsmo; University of Kansas: W. Koller, K. Lyons; University of Kentucky: W. Markesbery, D. Wekstein, M. Kindy; University of Michigan: S. Gilman, N. Foster, R. Albin, A. Sima, J. Fink; University of Pennsylvania: J. Trojanowski, C. Clark; University of Pittsburgh: S. De. Kosky, M. Kamboh, R. Ferrell; University of Rochester: P. Coleman, D. Ryan; University of California–Irvine: C. Finch, J. Buckwalter, C. Miller; University of Texas Southwestern Medical Center: R. Rosenberg, C. White III, M. Weiner; University of Washington–Seattle: M. Raskind, E. Peskind, J. Leverenz, D. Nochlin; Washington University Medical Center: J. Morris, E. Grant, A. Goate. 79

• Обследованы клинические диагнозы и диагнозы, полученные на основе аутопсий, у 3177 пациентов из 26 клинических центров для больных болезнью Альцгеймера при оценки слабоумия. • Все патологические и клинические диагнозы были проведены без знания о генотипах по гену APOE. • У 252 пациентов (8%) не были доступны данные о клинических диагнозах и у 143 пациентов (5%) не были доступны данные о патологических диагнозах. • У оставшихся 2782 пациентов генотипы по гену APOE были доступны для 1850 пациентов и дополнительные 338 генотипов были определены путем анализа замороженных или зафиксированных тканей. • Таким образом, полная информация была доступна для 2188 пациентов (69%). 80

• Патологическая (аутопсийная) диагностика было принята за эталон (стандарт) 81

Соответствие между наличием аллели APOE*ε 4 и патологическим диагнозом болезни Альцгеймера у 2188 пациентов с деменцией (приобретенным слабоумием) Генотип по гену APOE Патологический диагноз Болезнь Альцгеймера Другие причины слабоумия Количество больных Наличие одной или обеих аллелей ε 4 1142 133 Отсутствие аллеи ε 4 628 285 Всего 1770 418 Чувствительность диагностики БА по наличию аллели APOE*ε 4 Специфичность диагностики БА по наличию аллели APOE*ε 4 1142: 1770≈65% 0, 620, 650, 67 285: 418≈68% 0, 620, 680, 74 82

Ощутите разницу, программа PPVNPV. xls www. cardiff. ac. uk/medic/aboutus/departments/ primarycareandpublichealth/resources/PPVNPV. xls Маммография APOE 83

Nawaz S. K. , Hasnain S. Pleiotropic effects of ACE polymorphism. Biochemia Medica 2009; 19(1): 36– 49. Заболевания, связанные ( «ассоциированные» ) с диморфизмом ID в гене ACE Связь установлена Связь отсутствует Связь спорная Диабетическая нефропатия Диабет типа 2 Гипертензия Атеросклероз Дибетическая ретинопатия ИБС и сердечные приступы Болезнь Альцгеймера; аллель D - защитная Рак желудка Рак кишечника Болезнь Паркинсона Системная красная волчанка Продолжительность жизни Рак молочной железы Рак ротовой полости Лечение остеопороза 84

Гены-кандидаты некоторых частых мультифакторных заболеваний и наследственной предрасположенности к некоторым патологическим состояниям, которые тестируются в лаборатории ПД НИИ АГ им. Д. О. Отта СЗО РАМН • ACE – из двух аллелей I и D аллель D указана как «неблагоприятная» • Привычное невынашивание • ИБС • Артериальная гипертензия • Гипертоническая болезнь • Атеросклероз коронарных сосудов • Сахарный диабет тип 2 • Диабетическая нефропатия при СД 1 • Ожирение и метаболический синдром • Гестоз 85

Генетический паспорт – основа индивидуальной и предикативной медицины • • Наследственная тромбофилия - стр. 342. Долгожительство – старение – стр. 391 – аллель D. Выносливость у спортсменов – стр. 405 – аллель I. Предрасположенности к быстроте реакции, силе и координационным способностям спортсменов – стр. 406 – аллель D. 86

Nawaz S. K. , Hasnain S. Pleiotropic effects of ACE polymorphism. Biochemia Medica 2009; 19(1): 36– 49. • Диморфизм ID в гене ACE и диабет • Крупномасштабное наблюдение в течение 10 лет (9, 6 – 10, 6) за 24309 европеодными женщинами, изначально не имевшими диабета, показало отсутствие какой-либо связи с диморфизмом ID в гене ACE. • Этот результат был подтвержден во многих других исследованиях различных этнических групп. • Так что этот диморфизм вряд ли можно считать фактором риска для диабета. • Conen D. , Glynn R. J. , Buring J. E. , Rridker P. M. , Zee R. Y. Renin–angiotensin and endothelial nitric oxide synthase gene polymorphisms are not associated with the risk of incident type 2 diabetes mellitus: a prospective cohort study. J. Intern. Med. 2008, 263; 376– 385. 87

Одна из предпосылок принципа неопределенности: разнонаправленная плейотропия 88

Hemming M. L. , Selkoe D. J. Amyloid β-protein is degraded by cellular angiotensinconverting enzyme (ACE) and elevated by an ACE inhibitor J. Biol. Chem. 2005, Vol. 280, No. 45, p. 37644– 37650 • В опытах in vitro обнаружено, что АПФ способен разрушать амилоидные бета-пептиды. • Отсюда следует, что АПФ может оказаться фактором, защищающим от болезни Альцгеймера. 89

Bertram L. , E. Tanzi R. E. Thirty years of Alzheimer’s disease genetics: the implications of systematic meta-analyses. Nature Revs. Neuroscie. Vol. 9, 2008, 768 -778. 90

91

Nawaz S. K. , Hasnain S. Pleiotropic effects of ACE polymorphism. Biochemia Medica 2009; 19(1): 36– 49. • Диморфизм I/D в гене ACE и болезнь Альцгеймера (БА) • Действительно была обнаружена положительная связь (ассоциация) между аллелью I и БА. • Этот эффект был неоднократно подтвержден масштабными мета-анализами, суммировавшими результаты 39 иследований с 6 037 больными БА и 12 099 здоровыми. 92

Lehmann D. J. , Cortina-Borja M. , Warden D. R. , Smith A. D. , Sleegers K. , Prince J. A. , van Duijn C. M. , G. Kehoe P, G. Large meta-analysis establishes the ace insertiondeletion polymorphism as a marker of Alzheimer’s disease. Am. J. Epidemiol. 2005; 162: 305– 317. Отношения шансов (OR) для развития болезни Альцгеймера у гомозигот D/D против носителей аллели I (I/I + I/D). Горизонтальные линии суть 95%-е доверительные интервалы. У гомозигот I/I повышен риск заболевания болезнью Альцгеймера. OR = 1, 11, 21, 4 В подстрочниках указаны границы 95%-х ДИ. P = 0, 0004 93

Разнонаправленная плейотропия • Celiac. com 01/27/2010 – • Новейшие исследования показывают, что одни и те же генетические варианты (аллели, гаплотипы, генотипы), которые придают человеку предрасположенность к возникновению и развитию одного набора заболеваний, могут придавать ему меньшую предрасположенность к возникновению и развитию других болезней. 94

Вывод: щелкни кобылку в нос – она махнет хвостом Козьма Прутков 95

Очевидно проще и надежнее осуществлять «фенотипирование» АПФ (т. е. определение его активности), нежели генотипирование гена ACE 96

Баранов и др. , 2009, с. 242 • ID полиморфизм [в гене ACE] не является функциональным. • В большинстве исследований достоверных различий в частотах аллелей и генотипов этого полиморфизма у больных АГ (артериальной гипертензией) не обнаружено. 97

Генно-детерминированная профилактика Баранов и др. , 2001, с. 16; Баранов, 2009, с. 47. • Назначение ингибиторов АСЕ и антагонистов рецепторов к ангиотензину II • … следует рассматривать как наиболее адекватную медикаментозную профилактику дисфункции и гипертрофии левого желудочка, гипертонической болезни, ИБС и застойной сердечной недостаточности у лиц с D/D-генотипом ACE. 98

Предпосылки для индивидуальной медицины 99

Генетический детерминизм «Что записано в геном, того не вырубишь и топором» 100

Принцип неопределенности в исследованиях генетических предрасположенностей 101

Предпосылки принципа неопределенности • Предрасполагающие аллели встречаются и у больных и у здоровых. • Различие лишь в частоте этих аллелей между группами больных и здоровых. • То есть заведомо, наличие в генотипе данного человека предрасполагающей аллели не свидетельствует о неизбежном наличии у него болезни в настоящем или о ее возникновении в будущем. 102

Иванов и др. Генетика, 2006, с. 105 • Каждый ген влияет на многие признаки, а каждый признак определяется многими генами. • Источники неопределенности: • Пенетрантность, • Экспрессивность, • Плейотропия 103

Непредсказуемость генетических предрасположенностей • Зная генотип, нельзя однозначно предсказать фенотип, и наоборот: • Зная фенотип, невозможно однозначно предсказать генотип. • Справедливость Принципа неопределенности в генетике предельно очевидна: • даже зная всю последовательность генома данного человека, мы никогда не сможем предсказать многие из его признаков, ну хотя бы, например, окружность его талии. 104

Лев Московкин о V съезде ВОГи. С http: //leo-mosk. narod. ru/works/09_06_22_VOGIS. htm • Реплика Константина Скрябина по поводу клинико-генетической паспортизации: человек может прожить всю жизнь и не заболеть этой болезнью, но ходить очень грустный – вот я завтра заболею. 105

Предсказательная способность клинико-генетической паспортизации 106

Рекомендации • Khoury M. J. , Mc. Bride C. M. , Schully S. D. , Ioannidis J. P. A. , Feero W. G. , Janssens A. C. J. W. , Gwinn M. , Simons-Morton D. G. , Bernhardt J. M. , Cargill M. , Chanock S. J. , Church G. M. , Coates R. J. , Collins F. S. , Croyle R. T. , Davis B. R. , Downing G. J. , Du. Ross A. , Friedman S. , Gail M. H. , Ginsburg G. S. , Green R. C. , Greene M. H. , Greenland P. , Gulcher J. R. , Hsu A. , Hudson K. L. , Kardia S. L. R. , Kimmel P. L. , Lauer M. S. , Miller A. M. , Offit K. , Ransohoff D. F. , Roberts J. S. , Rasooly R. S. , Stefansson K. , Terry S. F. , Teutsch S. M. , Trepanier A. , Wanke K. L. , Witte J. S. , Xu J. • The Scientific Foundation for Personal Genomics: Recommendations from a National Institutes of Health–Centers for Disease Control and Prevention Multidisciplinary Workshop • Genet. Med. 2009: 11(8): 559 – 567 107

Использование генетических ассоциаций для оценки риска и предсказания болезни • Даже если генетическая ассоциация оказывается статистически высоко значимой, то непременно встает вопрос, насколько полезной будет эта информация для оценки риска и предсказания болезни? • Необходимо измерять чувствительность, специфичность, ценность положительного предсказания (PPV) и ценность отрицательного предсказания (NPV). 108

Теорема Бейза в действии 109

Условный пример • • • Пусть распространенность болезни с элементами наследственной предрасположенности (БЭНП) в некоторой популяции равна P(D+) = 1%. Допустим, что у больных доля носителей генотипа (аллели, гаплотипа) g 1, предрасполагающего к данной БЭНП, равна P(g 1|D+) = 20% и она в 2 раза выше, чем у индивидуумов без этой БЭНП: P(g 1|D-) = 10%. Этому соответствуют значения RR = 2 и OR = 4, 4 и разность рисков RD = 10%. По формуле Бейза вероятность БЭНП у носителя генотипа g 1 примерно в 2 раза превышает ее распространенность: PPV 1 = P(D+|g 1) = 1, 98%. Очевидно, что на основе столь малого значения можно делать предсказания о наличии или развитии данной БЭНП у конкретного индивидуума. 110

Предсказательная ценность нескольких независимых предрасполагающих генетических маркеров Число предрасполагающих Доля носителей PPV локусов в генотипе предрасполагающего генотипа G+ в популяции 1 0, 020 0, 1 2 0, 039 0, 01 3 0, 075 0, 001 4 0, 14 0, 0001 5 0, 24 10 -5 6 0, 39 10 -6 7 0, 71 10 -7 8 0, 84 10 -8 9 0, 91 10 -9 10 0, 95 10 -10 111

Отношения шансов (OR) для диабета 2 типа, соответствующие числу предрасполагающих алллей в генотипе 112

Риски БЭНП на основе генетического тестирования (a) – распределение носителей предрасполагающих генотипов в популяции. (b) – значение OR постоянно: OR = 1, 5. (с) – значения OR варьируют от 1, 05 до 2, 0, а частоты предрасполагающих генотипов варьируют от 1% до 60% Распространенность болезни принята равной 10%. 113

Люди с высоким риском очень редки • Эти графики показывают, что действительно, чем больше у носителя предрасполагающих генотипов, тем выше риск заболевания. • Теоретически можно идентифицировать людей с очень высоким риском заболевания, но практически они будут встречаться чрезвычайно редко. • У большинство людей риск заболевания лишь слегка выше (или даже ниже), чем средний риск заболевания в популяции. 114

Проблема: взаимодействия • Надо подчеркнуть, что в этих примерах не рассматриваются ген-генные взаимодействия и влияния средовых факторов. • И их учесть в человеческих популяциях очень трудно. • Причем зачастую такие взаимодействия нелинейны. 115

Kraft P. , Wacholder S. , Cornelis M. C. , Hu F. B. , Hayes R. B. , Thomas G. , Hoover R. , David J. Hunter D. J. , Chanock S. Beyond odds ratios — communicating disease risk based on genetic profiles. Nature Rev. Genetics Vol. 10, 2009, 264 -269. Сильная статистическая связь между генотипом и болезнью не может служить показателем предсказательной ценности 116

Что такое «отношение шансов» (OR)? • Это трехэтажное отношение: • 1. Вероятность есть отношение количества исходов n, благоприятствующих данному событию (A) к общему количесту исходов N: P(A) = n/N • 2. Шансы (Odds) суть ставки за и против, т. е. отношение вероятности данного события P(A) к вероятности противоположного события P(non. A) = 1 – P(A): Odds = P(A) : [1 -P(A)] • 3. Отношение шансов (OR – Odds Ratio) есть отношение шансов за и против события A к шансам за и против события B: • OR = {P(A) : [1 -P(A)]}/{ P(B) : [1 -P(B)]} 117

Что такое отношение рисков (RR)? • Это есть отношение двух условных вероятностей (долей), например, доля носителей предрасполагающего генотипа g в группе больных P(g|D+) к доле носителей этого генотипа в контрольной группе P(g|D-): • RR = P(g|D+) / P(g|D-) 118

Mäki M. , Mustalahti K. , Kokkonen J. , Kulmala P. , Haapalahti M. , Karttunen T. , Ilonen J. , Laurila K. , Dahlbom I. , Hansson T. , Höpfl P. , Knip M. Prevalence of celiac disease among children in Finland. N. Engl. J. Med. – 2003. Vol. 348. – P. 2517 -2524. Тест на аутоантитела Гаплотипы Положительный Отрицательный Всего DQ 2+DQ 8 54 1357 1465 остальные 2 2214 2216 Всего 56 3571 3627 Однородность групп Pvak 2· 10 -20 BF 2· 10 -18 Размеры эффекта OR 944875 RR 2, 22, 52, 7 RD 0, 500, 580, 62 119

Кривые рабочей (оперативной) характеристики диагностического теста: ROC-кривые ROC – Receiver Operating Characteristics 120

AUC – площадь под ROC-кривой Используется в тысячах работ, статистически состоятельная мера качества диагностического теста 121

Варианты AUC 100% True Positive Rate AUC = 100% AUC = 50% 0 % 0 % False Positive Rate 100% True Positive Rate 100% 0 % AUC = 90% 0 % False Positive Rate 100% 0 % AUC = 65% 0 % False Positive Rate 100% 122

van Hoek M. , Dehghan A. , Witteman, J. C. M. , van Duijn C. M. , Uitterlinden A. G. , Oostra B. A. , Hofman A. , Sijbrands E. J. G. , Janssens A. C. J. E. Predicting type 2 diabetes based on polymorphisms from genome-wide association studies. A population-based study. Diabetes 57: 3122– 3128, 2008 • Показано, что 9 из 18 известных генетических вариантов связаны с диабетом 2 типа. • Их объединение имеет низкую предсказательную ценность для предсказания диабета 2 типа. • Генетические варианты лишь слегка улучшают предсказание диабета 2 типа по сравннеию с обычными клиническими показателями. • AUC = 0, 570, 600, 63 - для предсказания, основанного только на генетических маркерах; 0, 630, 660, 68 для возрасат, пола и ИМТ; и 0, 660, 680, 71 – для сочетания генетических маркеров и клинических показателей. 123

ROC-кривые для предсказания заболеваемости диабетом 2 типа, основанные на 18 генетических маркерах, клинических показателях (возраст, пол и ИМТ), и на обоих Влияние возраста, пола и ИМТ на риск заболевания диабетом 2 типа в данной популяции перевешивает вклад генетичеcких вариантов. 124

Janssens A. C. J. W. , Khoury M. J. Assessment of Improved Prediction Beyond Traditional Risk Factors: When Does a Difference Make a Difference? Circ Cardiovasc. Genet. 2010; 3; 3 -5 Пример ROC-кривой и AUC для предсказания диабета типа 2. BMI – и ндекс массы тела; FPG – уровень глюкозы натощак 125

Lu Q. , Elston R. C. Using the optimal receiver operating characteristic curve to design a predictive genetic test, examplified with type 2 diabetes. Am. J. Hum. Genet. 2008, 82, 641– 651. AUC 1 = 0, 580 – тест, основанный на трех SNP; AUC 2 = 0, 657 – новый тест, объединяющий предыдущие SNP, 4 новых SNP и 4 средовых фактора; AUC 3 = 0, 671 – новый тест с дополнением 5 новых SNP. DUC 12 = AUC 1 - AUC 2 = 0, 077; DUC 13 = AUC 1 – AUC 3 = 0, 091; DUC 23 = AUC 2 – AUC 3 = 0, 014; ROC-кривые для диабета 2 типа 126

Swets J. A, Dawes R. M. , Monahan J. Better decisions through science. Scientific American, October 2000, 82 -87. Диагностика рака простаты 127

ПСА Уровень ПСА, нг/мл Случай Контроль ≤ 4, 0 221 1439 4, 1 – 9, 9 926 233 10, 0 – 19, 9 654 38 20, 0 – 49, 9 457 14 50, 0 – 99, 9 229 2 ≥ 100 317 1 AUC = 0, 900, 920, 93 Prev = 8% = 0, 08 128

Принципиальная неизбежность неопределенности 129

Moonesinghe R. , Khoury M. J. , Liu T. , Ioannidis J. P. A. Required sample size and nonreplicability thresholds for heterogeneous genetic associations. PNAS 2008 vol. 105 no. 2 617– 622. • Значительная доля истинных связей (ассоциаций) может оставаться невоспроизводимой. • Имитационные модели доказывают неизбежную неопределенность (невоспроизводимость) при анализе генетических предрасположенностей. • Объемы выборок в современных исследованиях постепенно все увеличиваются, достигая в некоторых случаях 40 000 субъектов. • Вычисления показывают, что такие объемы выборок и даже еще большие совершенно необходимы для подтвержения эффектов малого или умеренного размера. 130

Hernández D. , de la Rosa A. , Barragán A. , Barrios Y. , Salido E. , Torres A. , Martín B. , Laynez I. , Duque A. , De Vera A. , Lorenzo V. , González A. The ACE/DD genotype is associated with the extent of exercise-induced left ventricular growth in endurance athletes. J. Am. Coll. Cardiol. 2003; 42; 527 -532. Эхокардиографическое обследование здоровых, некурящих, непринимавших анаболические стероиды выносливых атлетов: (36 бегунов на средние и длинные дистании, 4 пловца, 11 велосипедистов и 10 триатлонистов). DT : E-волна времени торможения (DT) у атлетов с генотипами D/D и I/D. P = 0, 008. 131

Подготовиться к Олимпиаде в Сочи российским спортсменам могут помочь генетические паспорта. http: //www. gzt. ru/print/298187. html • Полный генетический паспорт стоит около 30 тыс. рублей. • «Стопроцентную точность, кому чем заниматься, мы дать не можем, но можем определить вероятность того, где ребенок добьется максимальных успехов. • По мере возможности мы пытаемся внедрить этот метод в профессиональный спорт, потому что увеличить эффективность работы можно было бы очень существенно. • Очевидно, что если повсеместно начать тестировать российских школьников, выбирающих тот или иной вид спорта, и изначально иметь представление об их потенциале, то число будущих олимпийских чемпионов увеличится на порядок. 132

http: //www. rususa. com/news. asp-nid-39986 -catid-6 • Ученые признают, что генетическое прогнозирование носит вероятностный характер, оцениваемый от 40% до 80%. 133

Аршавин и Валуев получили генетические паспорта 134

Медицинский центр «Жизнь» http: //www. lifemedical. ru/? p=1 • Полученную генную информацию хранить можно на бумаге, флешке или чипе. Это и будет ваш генетический паспорт. Имея его – можно идти по ЖИЗНИ В СОГЛАСИИ СО СВОИМИ ГЕНАМИ. • Сегодня сделать генетический паспорт достаточно просто: для этого в Приморском районе существует специальный медицинский центр «Жизнь» . • К. б. н. , научный руководитель МЦ «Жизнь» , Глотов О. С. 135

http: //www. runewsweek. ru/sport/8918/ 07. 06. 2008 • В Лаборатории молекулярной физиологии любой желающий за 8000 руб. может пройти тест и узнать, к какому виду спорта у него есть предрасположенность. • По словам Ильдуса Ахметова через несколько лет деятельность лаборатории будет направлена в первую очередь на детей, ведь определить предрасположенность организма к тому или иному виду спорта можно на самой ранней стадии - сразу же после рождения ребенка. 136

http: //www. ogoniok. com/5050/19/ http: //www. sports. ru/tribuna/blogs/newsweek/63712. html http: //www. runners. ru/lentanews/259 -sema. html • • • «все элитные спортсмены – генетически одаренные, уникальные люди. Как бы вы ни трудились, вам не стать олимпийским чемпионом, если нет предрасположенности» , – говорит Newsweek старший сотрудник лаборатории спортивной генетики СПб НИИ физической культуры Ильдус Ахметов. 137

ЗАО «Постгеномные и нанотехнологические инновации • • • 1 Профиль СПОРТ-минимум: "Анализ предрасположенности к занятиям спортом" (минимальный список) (18 полиморфизмов) Стоимость профиля (включает анализ + заключение спортивного генетика к. м. н. ) - 5700 руб. 2 Профиль СПОРТ: "Анализ предрасположенности к занятиям спортом" (расширенный список) (32 полиморфизма) Стоимость профиля (включает анализ + заключение спортивного генетика к. м. н. ) - 7800 руб. 3 Профиль СПОРТ-плюс: "Анализ предрасположенности к занятиям спортом и распространенным заболеваниям" (55 полиморфизмов) Стоимость профиля (включает анализ + заключение спортивного генетика к. м. н. ) - 11250 руб. 4 Профиль МЫШЦЫ: "Увеличение мышечной массы и силы" (18 полиморфизмов) Стоимость профиля (включает анализ + заключение спортивного генетика к. м. н. ) - 5700 руб. 5 Профиль ФИГУРА: "Создание программы для коррекции фигуры (похудания)" (24 полиморфизмов) Стоимость профиля (включает анализ + заключение спортивного генетика к. м. н. ) - 6600 руб. 138

Доверяя проверяй • Имеется большое опасение об отсутствии контроля за применением генетических тестов и тот факт, что эти тесты предлагаются обществу с очень бедной доказательной базой. • Caroline Wright обследовала 29 компаний и уровень информации, которую они предоставляют непосредственно потребителям. • Она показала, что ни одна из них не предоставляет сведения о клиническом обосновании и очень немногие сообщают о рисках. • Научные публикации цитируются только в 50% случаев. 139

• Margaret Pepe пришла к выводу, что биомаркеры с низкими значениями RR неизбежно не будут удовлетворять стандартам для правдивых и надежных тестов. • Cecile Janssens с коллегами подробно изучили тесты на связь генотип-болезнь, которые предлагаются несколькими компаниями непосредственно потребителям. • Они показали, что значимые связи были найдены только для 38% связей генотип-полиморфизм. 140

• Janssens et al. (2008) нашли также, что из 56 тестируемых генов 24 (43%) не подтвержедны мета-анализами. • Из остальных 260 мета-анализов 60 (38%) были статистически значимы лишь номинально. 141

Экономическая эффективность клиникогенетической паспортизации 142

Rembold C. M. Number needed to screen: development of a statistic for disease screening. BMJ – 1998. – Vol. 317. – P. 307– 312. • Полезным и наглядным показателем эффективности и продуктивности генотипирования является NNG (Number Needed to be Genotyped) – количество подлежащих генотипировнию: 143

Экономическая эффективность генотипирования БЭНП • Пусть распространенность болезни с элементами наследственной предрасположенности (БЭНП) в некоторой популяции равна • P(D+) = 1%. • Допустим, что разность рисков RD = 0, 1 • Тогда NNG = 1/(0, 1 0, 01) = 1000. • Это означает, что надо генотипировать примерно 1000 человек, чтобы этим методом выявить на одного больного человека больше, чем эталонным (стандартным) методом. • Пусть цена одного анализа составляет 100 у. е. • Тогда для выявления одного больного надо затратить примерно 100 тыс. у. е. • При генотипировании по k маркерам затраты возрастут в k раз. 144

Популяционное мышление Эрнст Майр 145

Метод «подсчета баллов» , Баранов и др. , 2009, с. 20 -21. • Условно «нормальной» (частой) аллели присваивается 0 баллов, а каждой «фукционально ослабленной» (редкой) аллели – 1 балл. • Согласно оценкам клиницистов нашего института, гомозиготам по мутации F 5 Leiden … следует давать максимально высокий балл риска – 4 балла, гетерозиготам – 3 балла. 146

Инсерционно-делеционный диморфизм в гене ACE и активность АПФ, программа Instat+ http: //www. rdg. ac. uk/ssc/software/instat. html 147

Plomin R. , Haworth C. M. A. , Davis O. S. P. Common disorders are quantitative traits. Nature Rev. Genet. Ao. P, published online 27 october 2009; • Полигенно наследуемые признаки являются количественными, и вклад средовых факторов начинает преобладать. 148

Полигенное наследование Гены могут действовать независимо и аддитивно. Одни гены могут изменять проявление других генов – межгенные взаимодействия (эпистаз). Разные аллели одного и того же гена также могут взаимодействовать – внутригенные взаимодействия. Распространены также эпигенетические эффекты. Цитоплазматическая наследственность и ее взаимодействия с ядерной. 149

Болезни с элементами наследственной предрасположенности (БЭНП) суть предельные варианты количественных признаков • Мы предсказываем, что рано или поздно внимание исследователей полигенных предрасположенностей будет более сосредоточено на количественных аспектах болезней, а не на качественных. • Более провокационо можно сказать, что с точки зрения полигенного наследования предрасположенностей к болезням не существуют частые болезни, но лишь предельные (экстремальные) значения (варианты) количественных признаков. • Plomin R. , Haworth C. M. A. , Davis O. S. P. Common disorders are quantitative traits. Nature Rev. Genet. Ao. P, published online 27 october 2009; 150

Алексей Матвеевич Оловников. • Старение как универсальная хроническая "болезнь количественных признаков" : клеточное старение и РНКзависимая ионная модуляция продуктивности генов. • Биомедицинский журнал Medline. ru • Том 4, СТ. 28 (стр. 31) • Февраль, 2003 г. 151

Старение есть универсальная генетическая "болезнь количественных признаков". • В ходе старения человека и животных не обнаружена экспрессия принципиально новых макромолекул. • Все, что происходит при старении, это именно не качественное, а количественное изменение различных признаков, число которых огромно. • Если старение есть действительно болезнь • количественных признаков, то уместно в • рамках биогеронтологических исследований • обратиться • именно к тем ключевым молекулярным • механизмам, которые лежат в основе • регуляции • у эукариот именно количественных признаков. 152

Наследуемость: Коэффициент наследуемости • «Это все гены виноваты» . • Аспектом, который сбивает с толку непосвщенных, является концепция наследуемости. • Например, наследуемость (h 2) ожирения очень высока, о чем свидетельствует высокая конкордантность среди идентичных близнецов по сравнению с неидентичными близнецами. • Однако ожирение явно определяется прежде всего средой, на что указывает его возрастающая распространенность в богатых странах. 153

Слова, слова. . . (терминология) • «Неблагоприятная» аллель (гаплотип, генотип) – слишком сильное выражение, которое может водить в заблуждение (как авторов, так и пользователей), создавать иллюзию того, что действительно найдено что-то несомненно плохое для здоровья человека. • Лучше, наверное, более нейтральное слово «предрасполагающая» аллель (Гинтер, 2003). 154

Слова, слова. . . (терминология) • БНП - Болезни с наследственной предрасположенностью (Иванов и др. ). • БЭНП - болезни с элементами наследственной предрасположенности. • МФЗ – мультифакториальные (или мультифакторные, или многофакторные? ) заболевания. • Наверное лучше называть их многопричинными – МПЗ. • И их причинами являются как полигены, так и многочисленные и неконтролируемые факторы среды (понимаемой широко). 155

Настоятельно рекомендую 156

• Для выявления связи «генотип-болезнь» более приемлемы когортные исследования. Они более затратные, но более надежные, нежели сравнения по схеме «случай-контроль» . • Результаты должны подтверждаться исследованиями 23 -х последовательных поколений обследуемых (Голубовский). • Наличие или отсутствие заболевания не является качественным признаком. На самом деле МПБ суть количественные признаки (Plomin; Оловников – для старения), и здесь Принцип неопределенности очевиден. 157

• Основными показателями степени риска возникновения МПБ у носителя данного генотипа является соответствующая пост-тестовая (предсказательная) вероятность PPV (positive predictive value), для которой необходимо вычислять доверительные интервалы (ДИ) (Zaykin et al. ), а также NNG – количество подлежащих генотипированию и экономическая эффективность. • Такие исследования должны повторяться многократно и независимо в нескольких лабораториях, подобно клиническим испытаниям, а их результаты должны быть свободно доступны согласно ГОСТР 52379 -2005 (Надлежащая клиническая практика – GCP). 158

Открой личико • Katrina Kelner, Deputy Editor for Life Sciences, Science • Журнал “Science” принял такую политику в отношении открытости данных: • «После публикации, все данные, необходимые для понимания, оценки и проверки выводов статьи, должны быть доступны всем читателям журнала» . 159

ярлычки • Слепую, фанатичную веру во всесилие генов, Питер Медовар (Peter Medawer) назвал «генетицизмом» (Medawar PB. The Future Of Man. New York: Mentor Books; 1961). • А Ричард Левонтин (Richard Lewontin) – генетическим детерминизмом. • Бездумное увлечение изучением ДНК Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский окрестил «ДНК-канием» . 160

Распространенное заблуждение • P-значение не есть вероятность нулевой гипотезы H 0 ! • P-значение есть вероятность получить наблюдаемое значение статистики критерия (T) и все его остальные (ненаблюдаемые) значениz, еще более экстремальные (или еще менее вероятные) • при условии, • что справедлива нулевая гипотеза • P{T|H 0} ≠ P{H 0|T } 161

Калибровка p-значения • • Sellke T. , Bayarri M. J. , Berger J. O. Calibration of p Values for Testing Precise Null Hypotheses The American Statistician, Vol. 55, No. 1. (2001), pp. 62 -71. При 162

Цена Р-значения Р-значение Нижняя граница Верхняя граница для вероятности нулевой гипотезы воспроизведения P(Ho) Р-воспр. 0, 05 > 30% < 50% 0, 01 > 10% < 70% 0, 001 > 2% < 90% 163

Воспроизводимость доверительных интервалов и P-значений ***< ? -15. 2 ** ? * -15. 2 ? * ** -15. 2 * * ***< -15. 2 ? ? -15. 2 -20 . 001. 074. 798. 818. 006. 096. 011. 125. 905. 082. 020. 006. 127. 011. 025. 001. 012. 001. 280. 620. 330. 076. 086. 109 H 0 -10 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 mdiff 0 Difference in verbal ability 10 20 30 Successive experiments Cumming, G. (2008). Replication and p intervals: p values predict the future only vaguely, but confidence intervals do much better. Perspectives on Psychological Science, 3, 286 -300. Программа ESCI PPS p intervals http: //www. latrobe. edu. au/psy/esci/ 40 164

Диалог • - Надо забыть о P < 0, 05 (точнее о 0, 001 < P < 0, 05). • - Тогда надо закрыть всю нашу науку. • - Да, такую науку надо закрывать. 165