SCOTT WEISS: Deci aceasta este o schiță a ceea ce voi vorbi și vom începe prin a ajunge la această întrebare de ce este atât de dificilă genetica umană a trăsăturilor complexe. Și apoi parcurgeți fiecare dintre pașii pe care i-ați face dacă ați face cu adevărat această muncă. Prima întrebare pe care vi s-ar pune la o cerere de grant NIH este fenotipul dvs. ereditabil? Așadar, unele dovezi ale ereditabilității, sau efectuarea unui studiu pentru a determina ereditabilitatea, este adesea primul pas într-un studiu genetic. Și așa că vom vorbi puțin despre ereditabilitate și despre modul în care definiți asta, și apoi vom identifica fenotipurile bolii -- deci aceasta este o problemă critică -- diferența dintre un subfenotip și un fenotip intermediar, cum doriți să le priviți. lucruri, apoi dezvoltați designul studiului dvs. Și în lucrarea despre care tocmai vă spuneam, această lucrare care apare în știință, acești oameni s-au uitat la două izolate genetice relative -- populația din Finlanda și populația Saguenay-Lac-Saint-Jean din nord-estul Quebecului, canadieni francezi. Deci, acestea sunt populații în care au avut un număr limitat de fondatori și, prin urmare, gândul este că sunt mai omogene din punct de vedere genetic și ar putea fi mai ușor să găsiți gene în aceste populații. Dar care este marea îngrijorare, dacă ai găsit o genă la finlandezi? Care ar fi cea mai mare preocupare a ta în legătură cu asta? PUBLIC: Că ar fi replicabil? SCOTT WEISS: Exact. Poate că acea genă s-ar putea să nu se replice sau să nu fie o genă semnificativă într- o populație de consanguină într-o țară precum Statele Unite, unde există o mulțime de variații etnice și diversitate. Deci, poate fi mai ușor să găsiți gene în izolatele genetice, dar poate fi mai dificil în ceea ce privește generalizarea lor. Așa că dați-mi alte exemple de izolate genetice relative din întreaga lume -- populații care ar fi considerate izolate genetice relative? PUBLIC: [INAUDIBIL] PUBLIC: Islanda. SCOTT WEISS: Islanda. Da, absolut, Islanda. Deci, acolo funcționează Decode-- Decode este concurentul nostru numărul unu în cercetarea BPOC. Sunt singura companie care face de fapt chestii cu BPOC. Ce altceva? Unde ai mai putea merge? PUBLIC: America de Sud. [INAUDIBIL] în general din Islanda [INAUDIBIL] în America de Sud. Bănuiesc că populațiile tribale din America de Sud și [INAUDIBIL].. SCOTT WEISS: Poate... care ar putea fi dezavantajul unei populații tribale sau dezavantajul unei mici populații de insulă precum Tristan da Cunha, care este locul în care au mers pentru prima dată pentru a face genetică izolarea muncii în astm? PUBLIC: Numărul mic de oameni. SCOTT WEISS: Da, un număr mic de oameni. Deci aveți un număr limitat de meioze într-o astfel de populație. Nu vei obține prea multe combinații. Deci pur și simplu rămâneți fără benzină pentru că nu aveți o dimensiune suficient de mare a eșantionului. PUBLIC: Elvețian. Familii elvețiene sus în Alpi undeva. SCOTT WEISS: Posibil. Finlandezi, elvețieni, nordul Țărilor de Jos, evreii ashkenazi, Costa Rica. PUBLIC: De ce? De ce Costa Rica? SCOTT WEISS: De ce Costa Rica? Pentru că Costa Rica este înconjurată de vulcani. A fost singurul loc din America Centrală în care spaniolii... nu există un aflux spaniol uriaș pentru că nu era aur acolo. Deci, există un număr limitat de fondatori spanioli în secolul al XV-lea. I-au împins pe indieni la periferie și au stabilit Valea Centrală din Costa Rica. Deci ai acești 200 de fondatori în secolul al XIV-lea, foarte puține căsătorii mixte și înregistrări bisericești perfecte - pedigree foarte mari. Este probabil cel mai apropiat, lângă populația Saguenay--Lac-Saint-Jean din Quebec, de izolate genetice din emisfera vestică. Și de fapt facem un studiu mare acolo. De fapt, avem șase pedigree mari cu peste 120 de persoane în fiecare pedigree. Tocmai am terminat colecția acestor pedigree. Suntem pe cale să facem o scanare a genomului pe care Tom o face de fapt pentru noi. PUBLIC: [INAUDIBIL] majoritatea oamenilor sunt izolați de geografie, așa cum ați menționat, cu excepția evreilor ashkenazi. Deci, pentru a extinde, cred, definiția izolatului genetic pentru a include lucruri precum economice-- cum ar fi, lucruri care de obicei [? se întâmplă oamenilor?], ca familiile regale pe vremuri. S-au căsătorit între ele doar din cauza statutului social [INAUDIBIL].. Dar acum sunt lucruri în care oamenii cu un anumit statut economic [INAUDIBIL] în anii următori [INAUDIBIL] văd un anumit set de oameni în care se căsătoresc și-- SCOTT WEISS: Da, este Se pare, cred, că geografia este de fapt o mult mai bună-- [VOCI INTERPUSE] PUBLIC: --se întâmplă cu familiile regale în care oamenii au șansa de a procrea și proximitatea [INAUDIBILĂ] ? SCOTT WEISS: Cred că geografia este mult mai bună. Din punct de vedere istoric, este un ghid mult mai de încredere pentru un izolat genetic decât orice convenție socială. Cred că , exact din motivele pentru care Zach-- AUDIENTĂ: Nu sunt grupuri precum evreii ashkenazi AUDIENTĂ: Există o presiune socială atât de puternică. PUBLIC: Da, ca ei [INAUDIBIL].. SCOTT WEISS: S-ar putea să fie excepția de la regulă, dar cred că populații precum Islanda, Costa Rica, Tristan da Cunha, Finlanda... PUBLIC: Ce zici de Amish? SCOTT WEISS: Amish s- ar încadra în acel grup. Mormonii... poate un pic mai puțin. Marele avantaj al mormonilor nu este atât că sunt un izolat genetic relativ, ci că au familii foarte mari și au înregistrări bisericești foarte bune. Deci, acestea sunt alte caracteristici care sunt utile. Dar ideea din spatele izolatului genetic este că aveți un set relativ omogen de alele care circulă în populație. Mormonii se căsătoresc între ele, și deci pot exista... Nu știu dacă i-ai considera cu adevărat un izolat genetic, în timp ce cred că Amish și Hutteriții și Ashkenazi... aceștia sunt oameni în care există un anumit set de codifică convențiile sociale pe care acei oameni sunt mult mai probabil să se căsătorească. PUBLIC: Motivul pentru care întreb este pentru că se pare că tendința ar putea fi, mai ales în zilele noastre, cu transportul așa cum este, că găsirea de populații izolate geografic va scădea și [INAUDIBIL].. SCOTT WEISS: Acesta nu este singurul mod pentru a face acest lucru. Și cred că este important să facem distincția între legătură și cartografierea fină, iar aceste două lucruri pot fi oarecum diferite. Avantajele unei populații consanguine sunt doar că gradul de dezechilibru de legătură va fi relativ îngust. În unele dintre aceste populații izolate genetic, gradul de dezechilibru al legăturii poate fi foarte mare. Asta înseamnă că puteți face partea de legătură destul de eficient, dar partea de asociere este mai dificilă, deoarece aveți aceste blocuri LB mari cu care trebuie să lucrați și este posibil să nu puteți ajunge la genă. Deci, oricum, vom trece prin chestiile astea. Aceștia sunt toți pașii pe care i- ați face într-un studiu tipic și vom parcurge doar fiecare dintre aceștia. Așa că voi folosi astmul ca exemplu, pentru că aceasta este boala pe care o cunosc cel mai bine și aici ideea este că prevalența astmului bronșic în țările dezvoltate occidentale a crescut foarte mult. Deci crezi că acesta este un lucru genetic sau crezi că este altceva? Deci, pe parcursul perioadei de 20 de ani , '80 până în 2000, am avut mai mult decât o dublare a numărului de cazuri. Deci, pe o perioadă de 20 de ani , dublarea numărului de cazuri? PUBLIC: Genetică? SCOTT WEISS: Genetică sau mediu? PUBLIC: Mediu. SCOTT WEISS: De ce? PUBLIC: Mediu [INAUDIBIL].. SCOTT WEISS: Deci există trei potențiale-- care sunt cele trei mecanisme genetice ale populației care ar putea apărea așa ceva-- o explicație genetică? Așa că îți voi acorda cel puțin jumătate de credit, dar cu siguranță nu ai dreptate 100%. Primul mecanism genetic ar fi mutația spontană. Ai avut o mutație spontană și a provocat această epidemie de boli. Este posibil? Ei bine, ai spus deja nu, nu se poate. Și ai dreptate, nu este, dar trebuie să știi care este rata de mutație spontană, care este de aproximativ 1 ori 10 la minus 8 perechi de baze pe generație. Deci este destul de scăzut. Mutăm spontan tot timpul, dar nu mutăm spontan suficient de repede pentru a dubla numărul de cazuri într-o perioadă de 20 de ani. Deci, care este al doilea mecanism genetic posibil? Selecția naturală, nu? La fel va face selecția naturală... PUBLIC: [INAUDIBIL]. SCOTT WEISS: Ei bine, în special cu o boală precum astmul, unde nu există nicio presiune de selecție și nici avantaje și dezavantaje de reproducere - cunoașteți cu toții o mulțime de oameni cu astm bronșic și sunt capabili să se reproducă la fel ca toți ceilalți. Deci nu ar putea fi selecția naturală. Și care este al treilea mecanism genetic al populației care ar putea... PUBLIC: [INAUDIBIL] al treilea. SCOTT WEISS: Deriva genetică. Deci ai avut niște astmatici mutanți care au intrat în populația americană și, peste 20 de ani , s-au căsătorit cu toți acești alți oameni și au dublat rata astmului -- plauzibil sau neplauzibil? PUBLIC: Neplauzibil. SCOTT WEISS: Nu, nu se poate întâmpla. Deci ai dreptate, nu poate fi genetic. Așa că vă acord jumătate de credit. Adică, majoritatea geneticienilor nu gândesc așa, dar ar trebui să gândească așa. Realitatea este că toate aceste gene operează într-un context de dezvoltare și de mediu. Toate genele tale o fac. Deci, adevăratul model de bază pentru cauzalitatea bolii este interacțiunea genă cu mediu . Deci s-ar putea foarte bine să fi existat o schimbare dramatică în mediu, iar acum aceasta interacționează cu alte gene cu care nu era... cu care nu interacționau înainte , iar acum aveți această explozie marcată într-un număr de cazuri. Și aceasta este aproape - cu siguranță este cea mai cuprinzătoare explicație, dar ar trebui să derive din unele schimbări de mediu, mai degrabă decât din unele schimbări primare ale genelor. Dar s-ar putea cu ușurință să existe o interacțiune între oricare ar fi expunerea la mediu și unele dintre polimorfismele de bază care pot fi legate de boli și care sunt diferite acum decât erau aici când rata bolii era mult mai mică. Atat de mare problema de sanatate. Nu vreau să mă opresc asupra acestui lucru, pentru că nu este scopul acestui curs, dar toate acestea înseamnă că oamenii îți vor da bani pentru a studia asta și nu erau atât de dornici să facă asta acum 20 sau 30 de ani. Un alt punct important este că această boală este o boală a copiilor. Așa că o să vă gândiți la... De obicei le spun oamenilor, acestea sunt date privind vârsta de debut într-o populație închisă din comitatul Olmsted. Care este renumitul centru medical din comitatul Olmsted, Minnesota? PUBLIC: Mayo? SCOTT WEISS: Nu trebuia să răspunzi la asta. Ar trebui să răspundă la asta. PUBLIC: [INAUDIBIL]. SCOTT WEISS: Clinica Mayo. Deci, Clinica Mayo este... toată lumea din comitatul Olmsted merge la Clinica Mayo. Acum prinți și șeici saudiți și oameni faimoși din întreaga lume și cine este regele Iordaniei, regele Hussein? A mers acolo pentru... așa că mama lui Zach, o altă persoană faimoasă, a mers la Clinica Mayo. Deci primesc o mulțime de oameni din afară, dar aceste date se bazează pe oamenii care locuiesc în comitatul Olmsted. Acum, dacă locuiești în Olmsted County, nu mergi nicăieri. Doar stai acolo și stai acolo. Deci aceasta este o populație destul de stabilă. Și au reușit să captureze toate cazurile incidente de astm și să le documenteze pentru că toți mergeau la Centrul Medical Mayo și aveau înregistrările lor. Deci, 90% dintre toți oamenii care au fost diagnosticați ca astmatici în comitatul Olmsted au fost diagnosticați înainte de vârsta de șase ani. Deci acesta este un punct foarte, foarte important. Deci, acesta este opusul bolii Alzheimer, pentru că dacă te gândești la genetică, acest lucru este grozav pentru geneticieni, deoarece trebuie să aștept doar șase ani de la nașterea copilului și o să știu dacă au boala. fenotip sau nu. Dacă aș aștepta cazurile de Alzheimer, ar fi În așteptarea lui Godot. Aș aștepta mult timp înainte de a-mi primi cazurile. Acum există modalități de ocolire a asta pentru bătrânii, corect. Și ce au făcut geneticienii? Cum au găsit gena BRCA1? Ce au făcut ei pentru a spori probabilitatea de a găsi... dacă te uiți la oameni mai în vârstă, cum te îmbogățești pentru o cauză genetică a unei boli? Ce faci? PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Educația nu are nimic de-a face cu asta, mă tem. Ce caracteristică a cazurilor te-ar face să crezi că este mai probabil să fie genetică? PUBLIC: Istoricul familiei. SCOTT WEISS: Ce? PUBLIC: Istoricul familiei. SCOTT WEISS: Istoricul familial, dar ce anume... antecedentele familiale... vârsta de debut. Cauți cauze genetice ale atacurilor de cord, îi vei lua pe cei care au infarct miocardic la vârsta de 50 de ani. Așa că Ed Silverman, care este liderul mondial în genetica BPOC, în laboratorul meu, caută devreme. -cazuri de BPOC cu debut. Așa că primește cazuri în care vârsta de debut este mai mică decât vârsta de 52 de ani. Deci este tânăr. Așa că, dacă te-ai uita la cazurile de Alzheimer, ai spune, ei bine, vrem toate cazurile persoanelor cu Alzheimer înainte de vârsta de 60 de ani. Și așa a găsit Mary-Claire King BRCA1. Ea a analizat toate cazurile de cancer de sân cu debut precoce , oameni care au avut cancer de sân la 20 de ani, 30 de ani, 40 de ani, în loc să se uite la femei mai în vârstă aflate în postmenopauză , care este aproape sigur o altă boală. Deci, dacă te uiți la bătrâni, una dintre modalitățile inteligente prin care geneticienii își îmbogățesc susceptibilitatea genetică este să se uite la vârsta fragedă de debut. PUBLIC: Deci ei selectează, potențial, un caz special într-o anumită boală? SCOTT WEISS: Absolut drept. Este un pic ca, într- un fel pervers, este un pic ca izolatul geniculat. S- ar putea să găsiți o genă care este specifică pentru acel tip special de boală cu debut precoce. Așadar, găsiți o genă pentru boala Alzheimer cu debut precoce, dar nu pentru boala Alzheimer în vârstă, care apare practic la toată lumea până la 90 de ani. Deci aveți dreptate. Dar suntem încă în, cred, ceea ce geneticienii ar spune în stadiile incipiente ale acestui lucru. Și pentru că suntem încă în stadii incipiente, cei mai mulți dintre noi am fi fericiți dacă am găsi vreo genă. Așa că vei fi în știință, dacă găsești acea genă cu debut precoce și nimeni nu te va critica pentru că nu este gena pentru toate cancerele de sân sau pentru toate bolile Alzheimer. PUBLIC: [? Deci, încă?] un alt exemplu de fructe cu agățat jos. SCOTT WEISS: Exact. Deci puțin mai multe despre boală... majoritatea copiilor sunt alergici. Alergia este probabil principalul motiv pentru care a apărut epidemia de astm și asta înseamnă că au acest tip particular de proces inflamator în care antigenul prezentat celulelor dendritice din căile respiratorii activează aceste limfocite T CD4 pozitive, care apoi elaborează această serie de citokine inflamatorii, care merg la aceste celule inflamatorii, care apoi se infiltrează în căile respiratorii și declanșează o reacție inflamatorie cu tuse, respirație șuierătoare, receptivitatea căilor respiratorii etc. Toate acestea sunt binecunoscute, dar sugerează o serie întreagă de alte fenotipuri potențiale pe care le-ați putea privi. Și, de asemenea, ajunge la acest concept de ontogeneză a sistemului imunitar, în care celulele T nule, la un moment dat, se diferențiază în aceste celule Th1 și Th2, care sunt determinate - fenotipul lor este determinat de ce citokine elaborează de fapt. Și am un semn de întrebare aici, dar, de fapt, acest pas special, care este diafonia și interacțiunea dintre aceste două tipuri de celule care sunt controlate de două gene specifice care elaborează citokine - IL-10 și TGF beta și am genotipizat ambele gene în astm și BPOC și sunt importante în ambele boli. Acum este important să înțelegeți că am denaturat puțin lucrurile pentru că v-am spus că astmul este o boală Th2, iar bolile Th2 au crescut. Există această creștere a rinitei alergice, alergii alimentare, astm bronșic etc. Această genă nouă despre care vă spuneam acum câteva minute - va apărea vineri în Science - acea genă este exprimată în piele și în epiteliul intestinal și în epiteliul căilor respiratorii , ceea ce sugerează că ar putea fi important în toate aceste tipuri diferite de boli alergice care, din nou, a sporit interesul oamenilor pentru genă și importanța ei potențială. Dar este, de asemenea, important să recunoaștem că și bolile Th1 au crescut. Așa că dați-mi câteva exemple de unele boli Th1. Deci, epidemiologia-- și motivul pentru care aduc în discuție acest lucru este că majoritatea comunității imunologice se concentrează pe-- de aceea este important, dacă vei fi un genetician bun, trebuie să-ți cunoști cu adevărat boala. Nu poți să faci semn cu mâna și să spui... și cred că vârsta aia a geneticianului generalist, a geneticienilor așa ceva, o, știi, voi studia această boală și voi studia acea boală. -- nu cu trăsături complexe. Asta nu va merge. Va trebui să vă cunoașteți boala pentru că trebuie să cunoașteți mediul înconjurător, va trebui să cunoașteți istoria naturală, va trebui să cunoașteți fenotipurile intermediare și trebuie să înțelegeți cu adevărat biologie la fel. Ideea aici este aceste boli Th1-- dă-mi un exemplu de boală Th1. PUBLIC: Ei bine, mă gândesc la asta... ați putea să-mi spuneți bolile autoimune, cum ar fi boala inflamatorie intestinală, care sunt acestea [INAUDIBILE]? SCOTT WEISS: Sunt Th1. Deci boala Crohn-- boala Th1. Artrita reumatoidă juvenilă-- Boala Th1. Psoriazis-- Boala Th1. Diabetul juvenil -- Boala Th1. Și motivul... deci, dacă prevalența acestora a crescut, iar prevalența acestora a crescut, oamenii se gândesc că se întâmplă ceva mai sus aici, care are legătură cu celulele Treg, celulele care reglează celulele T în termeni. a diferențierii lor, pentru că nu se poate afla doar la acest nivel defectul imunologic. Așa că ridică posibilitatea că există gene -- un Foxp3 getter, T-bet, o grămadă de alte gene care sunt apropiate de limfocitele Th1, Th2, C4 care pot fi importante în toate aceste boli autoimune. Și oamenii abia acum încep să se uite la asta. Și, evident, factorii de mediu și genetici care influențează diferențierea sistemului imunitar sau cum tolerează oamenii de fapt antigenul străin - acesta este genul de întrebare foarte simplă și complicată la care, dacă ai putea găsi un răspuns la asta, ai ai câștiga un premiu Nobel. Deci la asta începe să lucreze laboratorul meu. Deci asta este doar pentru a vă arăta, din nou, ceea ce v-am spus deja, că există o grămadă de factori, mai ales bacterii și viruși și paraziți care influențează această diferențiere Th1/Th2. Și se presupune că factorii de mediu care influențează aceste lucruri sunt importanți. Și ar dori să cunoască atât genele, cât și factorii de mediu care sunt implicați în această boală specială. S- a întâmplat să existe o mulțime de factori de mediu care sunt corelați cu aceste tipuri de schimbări. Și am enumerat o grămadă de ele aici. Devenim foarte interesați de acesta. Am fost în China în 1996 pentru a face un studiu de genetică a astmului și am observat cât de diferit era mediul acolo. Și această categorie din stânga ar rezuma ceea ce ați vedea dacă ați fi în China rurală și ce ați vedea în ceea ce privește expunerile la mediu. Rate foarte, foarte scăzute de astm în China rurală -- este de aproximativ 1%. Și este o creștere progresivă a gradientului în ceea ce privește prevalența bolii pe măsură ce mergi spre Beijing sau Shanghai - rate mult, mult mai mari. PUBLIC: Permiteți-mi să vă pun câteva întrebări. Nu este greșit faptul că populațiile chineze-- am crezut că familiile sunt [INAUDIBILE]? SCOTT WEISS: Nu. Vezi, asta e din nou... un pic de cunoștințe este un lucru rău. Dacă ajungi în China rurală, de fapt, unde agricultura este ceea ce face toată lumea -- deși guvernul central ar spune că există o politică a doi copii sau o politică a unui singur copil, în China rurală, ei au la fel de mulți copii cați... - s- ar putea să nu-i înregistreze la Securitatea Socială, dar dacă au nevoie de trei copii pentru a conduce ferma sau patru copii, au câte copii doresc. Așa că am găsit o mulțime de familii cu patru sau cinci, șase, opt copii. PUBLIC: Bine, iată-ne, [INAUDIBIL].. SCOTT WEISS: Deci de ce s-a presupus că este dificil să faci acest tip de muncă? Care este motivul pentru care este dificil? Și cred că acestea sunt câteva dintre motive. Și unele dintre ele se referă la problemele de proiectare a studiilor -- lucrurile despre care vorbeam. Una este toată ideea de eterogenitate genetică. În special, dacă modelul de bază aici este interacțiunea genă cu mediu , probabil că ați putea obține același fenotip - și aceste fenotipuri sunt determinate de mai multe gene. Puteți obține același fenotip, fie cu IgE ridicată, fie cu reactivitate a căilor respiratorii în populația A, cu o constelație foarte diferită de gene și expuneri la mediu, și puteți obține același lucru în populația B cu gene diferite. Deci, acesta este eterogenitatea geniculată este un motiv pentru a vă concentra asupra unui izolat genetic. Dar atunci trebuie să vă faceți griji cu privire la întrebarea de generalizare. Deci, de fapt, în astm există patru gene clonate pozițional, numărând lucrarea care va apărea vineri în Science, și dintre cele patru, prima este singura pe care oamenii au încercat cu adevărat să o reproducă și s-a amestecat. rezultate. Sunt unii oameni care l-au replicat și alții care nu. Deci, este una dintre acele gene care probabil se încadrează în această categorie de, ei bine, nu este o genă majoră. Este o genă minoră. Este una dintre cele 200 de gene care determină astmul, dar nu este una dintre primele 10 din fiecare populație. PUBLIC: Ce presupuneți despre această nouă genă va fi [INAUDIBILĂ]. SCOTT WEISS: Bănuiala mea despre această nouă genă este că este un jucător important. Dar spunând asta, ideea pe care l-am spus scriitorului de știință care făcea asta este că despre asta se referă știința este să reproduc asta, să văd cât de important este cu adevărat și să văd ce se întâmplă de fapt. Adică, cred că poți obține un indiciu dacă ai pus mâna pe o zonă în care există sau nu un potențial loc major , uitându-te la replicabilitatea vârfurilor de legătură într-o anumită regiune pentru o trăsătură complexă - în alte cuvinte, dacă aveți o regiune în care există un vârf de legătură, și există 10 studii diferite și 10 populații diferite și există întotdeauna un vârf în aceeași regiune, atunci sunt șanse ca acolo să existe o genă majoră care probabil să se producă. pentru a se aplica la o grămadă de populații diferite. Ei bine, aceasta este -- revenind la articolul Science -- aceasta este o regiune în care un număr de oameni au găsit un vârf acolo. Cealaltă problemă aici este că, spre deosebire de tulburările cu o singură genă, unde există un mod cunoscut de moștenire, aici găsești totul sub chiuveta din bucătărie. Așadar, obțineți unele dintre aceste gene care sunt autosomal recesive, iar unele au dominanță autozomală, iar altele sunt... așa că obțineți o grămadă de lucruri amestecate într-un singur fenotip, ceea ce face foarte dificil. Și apoi mai este această problemă a fenocopiilor. Deci, ce este o fenocopie? PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Dați-mi un exemplu din propria experiență clinică cu cineva care este... o fenocopie care nu se datorează unui... ei bine, așa cum pot obține aceste boli de la gene, le puteți obține din expuneri în mediu inconjurator. Și dacă ai un tip care fumează patru pachete pe zi și are 50 de ani și are un atac de cord grozav? Ei bine, poate când îl interoghezi și nu are antecedente familiale, dar fumezi patru pachete pe zi. Ei bine, poți avea un atac de cord dacă fumezi patru pachete pe zi și nu trebuie să ai deloc gene pentru atac de cord. Poți doar... deci asta e o fenocopie. Va arăta ca cineva care este susceptibil genetic pentru că a avut un atac de cord la 50 de ani, dar totul se datorează expunerii la mediu. Și penetrare completă. Deci, aceasta este o problemă chiar și în tulburările cu o singură genă, deoarece sunt clar exemple -- hemocromatoză, fibroză chistică -- un spectru foarte diferit de boli în acestea -- știm că gena CFTR provoacă fibroza chistică. Aveți unii oameni care au o funcție pulmonară complet normală , nicio boală pulmonară deloc și tot ce au este o insuficiență pancreatică ușoară , și mai aveți și alți oameni care sunt total debilitati din cauza ei. Deci o parte din asta poate fi penetrare. O parte din aceasta poate fi expunerea la mediu. Dar penetranța incompletă este importantă. Atunci ai această problemă a mai multor gene. Oamenii au foarte-- publicul laic are un foarte delir-- ei cred că genele sunt imuabile. Dacă ai acele gene, asta este. Nu poate fi schimbat. Și, de asemenea, sunt monolitice. Sunt foarte mari, în timp ce realitatea este că oricine-- ai 33.000 de gene în genom, ia o boală precum astmul, care nu este foarte complicat-- poate sunt 200-250-- Eu nu Știu, multe... care sunt probabil importante. Poate 10 pentru a juca un rol în majoritatea populației. Și se întâmplă o mulțime de lucruri legate de mediu, și asta face foarte complicat, și de aceea tipi ca tipul ăsta vor câștiga bani mari pentru că vor putea modela toate căile diferite și toate genele diferite împreună. într-un model mai realist de biologie a sistemelor sau într-un mod real de a privi acest lucru. Dar ideea aici este, practic, să uite că e complicat să faci chestia asta. Dar din nou, revenind la ceea ce am spus mai devreme, devine mult mai ușor. Deci 2002-- o poziție am clonat gena pentru astm. 2003 - două gene clonate pozițional din astm. 2004 -- a apărut deja prima lucrare și probabil vor mai fi patru sau cinci. Deci vor fi patru sau cinci anul acesta, un an după aceea, vor fi probabil 10. Și dintr-o dată acum, aveți 20 de gene identificate pentru boală prin clonarea pozițională. Și aceasta este istoria geneticii trăsăturilor complexe și va fi... se întâmplă chiar acum. Chiar în acest moment, peste tot în lume, laboratoare ca al meu sunt chiar în mijlocul bătăliei, făcând chestiile astea. Acesta este, pur și simplu, cel mai interesant moment pentru a face genetică umană. Și va continua o vreme, dar cine știe pentru cât timp? Deci, mai este și această altă problemă a pleiotropiei, care poate avea o singură genă și poate face o mulțime de lucruri diferite. Ai gena CFTR care îți dă boli pulmonare, insuficiență pancreatică și fertilitate. Totul are de-a face cu mucoasa și epiteliile și cu diferite sisteme de organe în care s- a exprimat acest gen special. Deci una dintre genele pe care le analizăm... ți-a vorbit Jeff despre CRHR1? Ți-a arătat datele despre CRHR1 săptămâna trecută? Deci acea genă este exprimată... este acea genă exprimată în plămâni? Da sau nu? PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Nu. Nu este exprimat în plămâni. Este receptorul pentru CRF sau CRH și este exprimat în creier. Deci, în ce altă boală ar putea acea genă să fie importantă? Este endocrinolog. Îi este interzis să răspundă. PUBLIC: [INAUDIBIL] PUBLIC: Ce? PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: De fapt, provine din hipotalamus. PUBLIC: Ce boală clinică? Ei bine, eu doar... [INAUDIBIL] hipertensiune. SCOTT WEISS: Hipertensiune? PUBLIC: Nu este... SCOTT WEISS: Există cauze endocrine ale hipertensiunii. PUBLIC: [INAUDIBIL] curs încă? SCOTT WEISS: Deci cineva avea fiziologie? PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: HPA? PUBLIC: OK, deci [INAUDIBIL]? PUBLIC: Nu, gândește-te la boli comune, omule. SCOTT WEISS: Boală comună. [INAUDIBLE] vă spun. Este depresie. S- a studiat o cantitate imensă în secțiunea creierului oamenilor care s-au sinucis și asta-- PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Vreau să spun, tot felul de lucruri arată că CRF și CRHR1, care este ligand și receptor, sunt importante. în tulburările afective. PUBLIC: Există vreun link către [INAUDIBLE]? SCOTT WEISS: Ei bine, există o asociere între tipul nostru [INAUDIBIL] și depresie, și Julia [INAUDIBILĂ] mexicano-american-- PUBLIC: Serios? SCOTT WEISS: Da. PUBLIC: Foarte misto. SCOTT WEISS: Da, deci asta e pleiotropie. Și apoi, evident, aveți această problemă a penetranței, care este... indivizi cu un genotip care exprimă de fapt trăsătura, iar genele IgE pot fi importante în febra fânului. Ele pot fi importante în astm. Și există unii oameni care nu au deloc IgE ridicate, deși au genele. Și acestea sunt câteva alte exemple de lucruri precum... Ideea de bază pe care încerc să-l subliniez aici este că acestea sunt motivele care au fost date pentru care este dificil să faci aceste lucruri. Dar am să-ți spun ceva. Într-adevăr, partea grea a fost dezvoltarea infrastructurii de bioinformatică, a instrumentelor, a instrumentelor de bioinformatică și a genotipării ieftine și de încredere. Acestea au fost cu adevărat lucruri care au fost importante. Și doar în puțin timp în care am făcut asta, costurile mele de genotipizare au crescut de la 1,20 USD pe genotip SNP, până anul viitor, voi fi doborât la aproximativ 0,15 USD-0,20 USD pe genotip SNP. Și există minim trei milioane de SNP-- trei până la cinci milioane-- în genomul uman. Acum nu voi scrie la trei milioane, dar trebuie să scriu -- în orice experiment, trebuie să fiu capabil să tastau 1.000 pe o regiune de 1020 de megabiți -- unul dintre aceste vârfuri de legătură. Așa că trebuie să fac o mulțime de genotipări și o mulțime de oameni, și este scump. Prima poziție în care am clonat gena pentru astm a durat șase ani și 15,6 milioane de dolari. Am putea face acest experiment astăzi pentru 2 milioane de dolari și o subvenție obișnuită NIH, iar asta a schimbat total domeniul. Acesta este genul de lucru care face cu adevărat posibil acest lucru. Așa că am spus deja că, dacă ai de gând să gândești ca un genetician, toată lumea trebuie să cunoască puțin despre genetica populației. Deci, trebuie să înțelegeți conceptele de dezechilibru de legături, derive, selecție naturală etc. Amintiți-vă că cineva l-a întrebat pe președintele Statelor Unite dacă crede în evoluție, iar răspunsul lui a fost, juriul încă nu este. PUBLIC: Serios? SCOTT WEISS: Da, asta a spus el. PUBLIC: Acesta este fostul tău coleg de clasă, nu? SCOTT WEISS: Corect. Am fost la liceu cu un președinte. Și, deci, aceasta este prima întrebare pe care vi se va pune dacă scrieți o grant. Primul lucru pe care trebuie să-l abordați este boala sau fenotipul de care sunteți interesat-- este ereditabil? Deci, există o mulțime de moduri diferite de a măsura acest lucru. Puteți calcula o estimare a eredității. Poți face studii pe gemeni. Puteți dezvolta acest concept de risc pentru rude, adică vă uitați la riscul din benzile pro împărțit la-- rudele împărțite la riscul în populație în general, sau puteți analiza agregarea familială. Dar ideea este că trebuie să strângi dovezile și, dacă nu știi că fenotipul tău este moștenit, va trebui să demonstrezi că este moștenit înainte ca cineva să-ți dea o bursă pentru a-l studia. pentru că asta spun geneticienii. Ei spun că vor să știe asta. Ei vor să afle răspunsul la această întrebare. Deci, cred că astmul bronșic nu are neapărat o ereditabilitate ridicată, dar în mod clar este o boală ereditară. Acestea sunt date dintr-un studiu pe gemeni de la Danish Twin Registry care a analizat concordanța astmului la gemeni identici și fraterni. Gemenii identici împărtășesc 100% din genotipul lor. Gemenii fraterni împart 50% din alelele lor. Toată lumea știe că gemenii împărtășesc și mediul. Deci, acesta este un alt factor care este în discuție aici. Dar realitatea este că există în mod clar dovezi ale eredității unei boli. Deveniți foarte diferit... Problema aici este că estimările de ereditate depind întotdeauna și de expunerile la mediu, deoarece adevăratul model de bază - și prevalența bolii - așa că adevăratul model de bază pentru toate aceste boli va fi în mod clar un interacțiunea genelor cu mediul. Deci, după ce ai decis că fenotipurile care te interesează sunt ereditare, trebuie să ieși și trebuie să spui: OK, am aceste fenotipuri și o să le genotipez. intr-o populatie. Poți să te uiți fie la fenotipurile bolilor -- avantajele acestui lucru sunt că oamenii vor să se uite la astm. Vor gene pentru astm. Vor să găsească, citați, gena pentru astm, fără ghilimele, despre care știm deja că este probabil un concept fals. Dar problema cu o mulțime de fenotipuri de boli este că, deși poate exista binar din punct de vedere clinic, pot exista probleme reale în ceea ce privește stabilirea unui diagnostic într-un mod care ar fi util pentru un studiu de cercetare. Problema cu astmul este că este un sindrom. Adică, nu există o singură modalitate de a diagnostica astmul, astfel încât să poți spune că faci acest test și pot garanta că toți cei care vor face acest test vor avea boala și toți cei care au un test negativ nu au. boala. PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Da, dar FEV1 nu vă spune dacă cineva are sau nu astm. Vă pot arăta oameni care au VEMS redus și au fibroză chistică sau au boală pulmonară interstițială sau au BPOC. Adică, pot avea o mulțime de lucruri diferite. Deci îi lipsește sensibilitatea și specificitatea FEV1. Și asta este valabil pentru fiecare test. Adică, IgE crescută... ei bine, ai fi putut crește IgE de la boli parazitare sau de la pneumonia eozinofilă sau de la alte 20 de lucruri diferite. Deci nu există un singur test și același lucru poate fi valabil pentru majoritatea trăsăturilor complexe. Pot exista unele fenotipuri care sunt puțin mai ușor de măsurat, cum ar fi, să zicem, ei bine, vreau să studiez obezitatea. Ei bine, cât de grasă este grăsimea? Sau oamenii care sunt grași așa sunt diferiți de cei care sunt grași așa? Adică, există tot felul de moduri diferite de a arăta gras sau de a fi gras. Deci oricare dintre aceste fenotipuri are complicații. Și vă pot spune asta din... când am intrat prima oară în asta, tot ce știam era fenotipul. Eram un fenotipist de talie mondială. Știam toate nuanțele fenotipului și tot ce este de știut despre fenotip. Și asta tinde să fie ceea ce se întâmplă atunci când vorbești cu clinicienii pentru că ei înțeleg asta mai mult. Deci aceste lucruri sunt foarte, foarte importante, dar nu te vor duce prea departe dacă nu știi toate celelalte lucruri. Trebuie să știi toate celelalte lucruri. Cred că ideea este că trebuie să știi asta și, din nou, este o... PUBLIC: Problema actuală este o mulțime de genomici care nu înțeleg. SCOTT WEISS: Exact. Ei bine, se întoarce la punctul pe care îl făceam mai devreme, care cred că este că genetica trece dintr-un domeniu în care genetica a fost generalistă la un domeniu în care geneticienii sunt specialiști. Primești oameni specializați în genetică respiratorie, genetică cardiovasculară, genetică a obezității, genetică a diabetului. Zilele persoanei care poate rătăci și face toate aceste lucruri... nu, nu cred că se va întâmpla asta. Peste cinci ani, șase ani, va trebui să poți intra acolo și să te concentrezi pe o anumită boală, pentru că va fi prea complicat ca să poți face altfel. Apoi, aveți acest alt tip de fenotipuri unde puteți spune, bine, bine, vrem să ne uităm la astm, dar cum rămâne cu privire la fenotipurile intermediare? Deci, dați-mi câteva exemple de fenotip intermediar legat de boala mea de interes? Care ar fi un fenotip intermediar? PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Absolut, FEV1. Ce altceva? Am avut-o pe o serie de diapozitive. Deci nivelul IgE, nu? Este o măsură a alergiei. Reactivitatea la testele cutanate, reactivitatea căilor respiratorii , scorul simptomelor, producția de spută, expirat și afară. Adică, lista continuă și mai departe. Puteți crea 100s. Deci, pentru obezitate, ar putea fi analizat indicele de masă corporală este fenotipul primar pentru a defini obezitatea, dar apoi ați putea să vă uitați la masa de grăsime absolută sau procentul de grăsime corporală, sau raportul dintre talie și șold, sau rezistența la insulină sau să faceți scanări CT ale cuiva. depunerea de grăsime abdominală. Adică, există un milion de moduri diferite de a merge la asta. Avantajul aici este că uneori acestea sunt mai obiective decât subiective, oh, e astm, nu e astm. Și poate fi mai aproape de genă, în sensul că ai nivelul IgE al cuiva, ai o idee despre genele care determină asta. Și poate fi cantitativ. Puteți face o abordare diferită din punct de vedere statistic a trăsăturilor cantitative, pe care o puteți utiliza dacă vă uitați la trăsăturile binare. PUBLIC: [INAUDIBIL], ca și cum cineva intră și te uiți la el și spui: OK, această persoană are un simptom de astm. Au dificultăți de respirație. [INAUDIBIL] apoi începeți să vă uitați la SCOTT WEISS: Toate aceste fenotipuri intermediare. PUBLIC: Și asta se corelează cu restrângerea diagnosticului de la, OK, nu prea aveți [INAUDIBLE], aveți asta sau aveți acest tip de astm sau este... SCOTT WEISS: Ei bine, așa prefer eu. să mă gândesc la asta. Și cred că probabil că o modalitate mai bună de a te gândi la asta este că trebuie să scapi -- aici este rău să gândești ca un medic și un clinician. În lumea medicinei clinice, este la fel ca religia. Ori ai boala, ori nu ai. Nu există așa ceva ca să fii puțin însărcinată. Esti insarcinata sau nu esti insarcinata. Trebuie să vă operați de bypass sau nu. Clinicienii trăiesc într-o lume binară. Oamenii de știință adevărați trăiesc în lumea distribuțiilor continue. Deci poți avea... când ești gras? Sunteți gras cu un indice de masă corporală de 23, 24, 25 26. Când aveți tensiune arterială mare când este 130 peste 80? Sau 140 peste 90? Sau când e asta? Și celălalt lucru este că modul de a gândi la acestea este un fel ca diagramele Venn suprapuse. Fenotipul clinic este de fapt un compus din aceste diagrame Venn suprapuse, care au toate determinanți genetici separați și lucruri care contribuie la ei, genetice separate - este ca și cum ați diseca un strat și curățați o ceapă, unde aveți toate aceste lucruri diferite. Dar cred că, în multe privințe, a fi clinician te poate ajuta ca cercetător de știință. Dar, în anumite privințe, poate să doară și pentru că începi să gândești în acești termeni absoluti. Așadar, cred că cel mai bun mod de a gândi este că aceste fenotipuri intermediare se suprapun pentru a crea fenotipuri clinice. Și da, ceea ce încercați să faceți este să stratificați într-un fel sau să clasificați oamenii într-un fel, astfel încât să creați omogenitate, astfel încât să puteți identifica de fapt determinanții genetici ai unei boli sau ai unui fenotip intermediar. Deci vrei să mergi în acea direcție. Dar cele mai multe dintre aceste lucruri nu au suficientă sensibilitate și specificitate pentru a fi cu adevărat de mare ajutor. Deci, aceasta este doar o listă a unora dintre fenotipurile pe care oamenii le-au analizat în astm. Și le-am studiat pe unele dintre cele pe care oamenii s-au concentrat în ceea ce privește vârfurile de legătură care au fost de fapt identificate. Dar acest lucru este interesant pentru că există în mod clar o părtinire în literatură, deoarece există o grămadă de aceste alte fenotipuri în care ați putea la fel de-- și aș putea crea o listă cu încă 30 dintre acestea la care oamenii nu s-au uitat. Așadar, asta ajunge la punctul în care există o mulțime de muncă aici pentru oricine vrea să facă chestiile astea, pentru că poți să ieși și eu am o persoană junior în laboratorul meu, el are o grămadă de fenotipuri de care este cu adevărat interesat, și el va ieși și va determina heritabilitatea lor, apoi va scrie o altă subvenție și va cartografia genele pentru ei și așa mai departe și așa mai departe, pentru că vrea să aibă propria lui zonă mică pe care să lucreze . Așa că următorul lucru... așa că acum suntem cam în punctul în care trebuie să mă mișc puțin mai repede sau nu vom face drum prin asta. Dar trebuie să ai un design de studiu și există o grămadă de moduri diferite de a face asta. Puteți face legătura. Puteți face asociere. Și printre studiile de legătură, puteți face câteva metode de partajare care nu sunt distribuite, sau puteți face distribuții continue și vă concentrați pe asta. Există două tipuri de studii de asociere genetică -- cea bazată pe familie și cea de control de caz. Punctul important aici este că sunt foarte diferite. Aici, trebuie să genotipezi trei persoane. Aici, trebuie să genotipezi doar două persoane. Diferite ipoteze-- aici, te uiți la alele sau genotipurile în cazurile legate de martori. Este frecvența genotipului, frecvența în cazuri, comparativ cu martorii aici. Te uiți la o alele transmise de la un părinte heterozigot la un descendent afectat. Deci, ipoteze foarte diferite, modele de studiu diferite și lucru important de recunoscut este că în orice studiu de asociere, asocierea dintre o variantă și un fenotip se poate datora unei relații cauzale. Poate fi un dezechilibru de legătură. Sau poate fi din cauza amestecului de populație, ceea ce înseamnă că, de obicei, în contextul studiului caz-control , nu al unui studiu bazat pe familie, aveți frecvențe alelelor diferite segregate în cazurile din controale, deoarece aveți diferite istoriile populației, istoriile evolutive, care au determinat acele frecvențe alelelor. Deci cel mai extrem exemplu ar fi că am avut 1.000 de cazuri italiene de astm și îl compar cu 1.000 de control elvețieni care nu au astm. Și chiar dacă aceste două grupuri sunt predominant caucaziene, istoria lor evolutivă poate fi diferită, iar frecvențele alelelor pot fi diferite ca urmare a acestui fapt. Deci, chiar și în cadrul unui grup etnic, puteți obține aceste frecvențe alelelor diferite. Și asta pentru că etnia sau etnia autodesemnată este doar un predictor slab al istoriei evoluției. PUBLIC: Care a fost exemplul tău sau exemplu [INAUDIBIL]. Așa că comparați asociațiile [INAUDIBILE] [INAUDIBILE] dintre germani și italieni, acele două populații. Destul de sigur, am găsit o asociere între consumul de paste și o bucată de genom pentru că, de fapt, ceea ce ați căuta este o legătură cu faptul că sunteți italian, doar prin faptul că italienii au un caracter distinct [ INAUDIBIL] polimorfisme, apoi germanii [INAUDIBIL] creează acest [? trecut?] atunci când, de fapt, [INAUDIBLE] se uită la diferite populații. SCOTT WEISS: Unii dintre băieții din laboratorul meu au scris un articol care demonstrează toate problemele potențiale ale studiului de asociere genetică de tipul caz-control. Și unul dintre lucrurile care este cu adevărat impresionant despre această lucrare din Science este că folosim cu toții asocierea genetică ca parte a procesului de cartografiere fină pentru a mapa un vârf de legătură. Dar... acest lucru este foarte important, dar pentru că, chiar dacă poți scăpa de problema amestecului de populație , dezechilibrul legăturii este întotdeauna o problemă. Și așa că nu vei ști niciodată sigur dacă ești la genă sau doar ești aproape de ea. Și deci va trebui să ai altceva pentru a arăta că ai găsit de fapt gena. Nu intri în știință doar cu asociere genetică. Și astfel oamenii din ziarul care apare săptămâna aceasta au exprimat gena în țesutul bronșic. Au făcut imunohistochimie pentru a arăta că gena este exprimată în epiteliu. Ei și-au replicat rezultatele într-o populație diferită, etc. Deci, lucrul cu [INAUDIBILUL] despre studiile de control de caz și chiar despre asocierea bazată pe familie este că aceste studii sunt foarte ușor de făcut. Și deci sunt multe în literatură. Deci este foarte important pentru tine să știi, revenind la acest diapozitiv, este foarte important pentru tine să cunoști aceste probleme potențiale, pentru că vrei să poți citi această literatură și să spui, da, acești băieți chiar au găsit ceva sau poate că au găsit. t. Așadar, avantajele acestei gene candidate sunt că este ieftin și ușor de comparat. Amintiți-vă, am spus că acum, patru gene clonate pozițional care au folosit acest tip de abordare a screening-ului genomului, patru care au fost identificate de când a fost cartografiat genomul uman. în 1996. Ei bine, asta înseamnă șapte ani. Asta nu este nici măcar o genă pe an. E destul de blând, sau slab. Și asta pentru că este foarte scump, tehnologic intensiv. Dar lucrul care este grozav la asta este să vină cu o genă nouă la sfârșitul timpului. Deci nu depinde de ceea ce știe cineva despre patobiologie. Și așa poți merge pe aici și poți spune, uite, știu că IgE este importantă în astm. Așa că știu că ar trebui să analizăm IL-13 IL-4, receptorul IL-4 alfa, CTLA-4, toate acele gene din calea care determină că IgE are sens - screening acele gene pentru că am spus deja că persoanele cu astm au IgE ridicate. Ei bine, verifici acele gene și da, de fapt, ele sunt... majoritatea acestor gene sunt gene de astm sau alergie. Nu este cu adevărat interesant, totuși. Adică, nu e ca și cum toată lumea ar sări și să spună, Doamne, IL-13 este o genă a astmului. Ei bine, biologul molecular spune, da, ei bine, noi știam asta acum 10 ani. Ce mai e nou? Ce e grozav la asta? Adică, există lucruri interesante în legătură cu asta pentru că de fapt poți ajunge la nivelul-- va schimba și biologia moleculară pentru că de fapt vei ajunge la nivelul la care spui, ei bine, sunt aceste trei variante din promotor, este această variantă din exonul 1 și acest haplotip anume determină efectul asupra nivelului de IgE. Așadar, biologia moleculară se va schimba pentru că oamenii nu vor fi doar-- nu vor scăpa cu eliminarea unei gene sau cu privire la un întreg efect de genă. Ei vor trebui de fapt să intre acolo și să determine variantele particulare care sunt importante în ceea ce privește mecanismele moleculare. Așa că nu vreau să denigrez acest lucru pentru că acesta este-- facem cu toții-- facem o mulțime din aceste lucruri pentru a ne menține ocupați în timp ce încercăm să facem aceste experimente foarte mari, care sunt foarte scumpe și durează mult. timp. Sari peste asta. Deci hai să vorbim puțin despre legături. Legătura este ideea de a lua acești markeri de microsateliți pe tot parcursul genomului. Este o proprietate a familiilor. Nu este o proprietate a indivizilor. Și căutați să vedeți dacă există o anumită regiune a genomului care conține o genă care este legată de fenotipul de interes care se segregă în aceste familii, folosind identitatea după descendență. Deci, ceea ce faceți este că, atunci când aveți un pedigree extins ca acesta, ceea ce puteți face este să puteți face o analiză de segregare pentru a dezvolta un model pentru a vedea cum boala se segregă de fapt în această populație. Dar asta este destul de dificil pentru trăsături complexe. Nu este ușor de făcut. De asemenea, puteți utiliza această abordare, abordarea partajării alelelor , care nu presupune niciun mod de moștenire. Spune doar că am colectat o grămadă de perechi de frați care sunt afectați și vom testa dacă aceste rude afectate au moștenit o regiune a identității genomului prin descendență mai des decât era de așteptat, sub o segregare mendeliană aleatorie. Și lucrul frumos la asta este că este ușor, dar nu este foarte puternic. Adică, problema este că aveți nevoie de o mulțime de perechi sib și chiar și atunci, chiar și cu peste 300 de perechi sib, nu obțineți o putere atât de mare folosind această abordare. Deci puterea crește dacă boala este mai ereditară și puteți face cu mai puține perechi de frați, dar realitatea este că, chiar și cu un număr mare de perechi de frați, este posibil să nu aveți prea multă putere dacă lambda este aici jos, ceea ce este pentru astm, probabil. Deci, cred că acesta este motivul pentru care oamenii s-au concentrat pe pedigree extins în aceste izolate genetice relative și de aceea suntem atât de încântați de Costa Rica. Finlandezii sunt în mod clar încântați de Finlanda. Și Decode face ceea ce face în Islanda. Dacă vom avea succes sau nu, nu știu. Dar abordarea de bază este că, indiferent dacă utilizați o populație consanguină sau un izolat genetic și dacă utilizați perechi de frați sau genealogii, aveți acești markeri de microsateliți STR repetați de obicei di- și trinucleotidici , cea mai mare parte a genomului? Serviciile folosesc aproximativ 400 dintre acești markeri, distanțați în mod egal aleatoriu de-a lungul genomului, și ceea ce faceți este să faceți doar o formă de regresie logistică, practic, în care faceți un scor LOD, un log al calculului raportului de cote între relația fenotipului din familie cu acești markeri. , și ceea ce faceți este să obțineți un vârf de legătură care este scorul de log pentru acea relație dintre markeri și fenotip. Și ceea ce spune este că există o genă sau mai multe gene în această regiune specială pe un cromozom care este asociată cu un anumit fenotip. Apoi trebuie să mergeți în jos și să puneți mai mulți markeri -- mai întâi alți markeri STR și apoi SNP-- și să mapați treptat acea regiune până când o ajungeți într-o regiune foarte mică de 1.000 de perechi de baze sau orice altceva. . Putem spune că este o genă sau una sau două gene în această regiune relativ mare. Deci, asta necesită multă genotipizare și multă muncă. Deci, experimentele noastre, acum, pe parcursul anului următor, avem toate aceste vârfuri de legătură în astm și BPOC. Fiecare experiment va costa aproximativ 200.000 USD. Vor fi 1.500-1.600 de SNP-uri în fiecare dintre aceste regiuni, iar pe parcursul anului următor vom face harta a trei sau patru regiuni . Și sperăm că vom fi în Știință. PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: SNPs 400 de perechi de baze, de ordinul a una la 1.000 -- aproximativ una la 1.000 de baze. Cam pentru asta tragem. Deci, acesta este doar un rezumat al tuturor analizelor genomului care au fost făcute în astm doar pentru a vă arăta că majoritatea au fost studii de perechi de frați. Majoritatea au fost relativ mici. Dar obținem o cantitate substanțială de replicare. Acestea sunt regiuni de-a lungul genomului... aceasta chiar aici, aceasta este gena care tocmai a fost cartografiată. Mai multe populații, inclusiv finlandezii, au înregistrat un vârf în această regiune. Și au primit această genă, apoi s-au dus la canadieni și au spus, o putem replica în populația ta? Lucrul interesant este că a fost astm la finlandezi, dar este IgE ridicat la canadieni. Deci, vă arată că această problemă a eterogenității fenotipice și a eterogenității genetice este o problemă mare aici. Deci nu este o replicare perfectă la nivel de fenotip între aceste două populații, dar au toate celelalte lucruri -- expresia și orice altceva -- care demonstrează că au cu adevărat gena. Dar cel la care lucrăm de fapt nu este aici. Nu l-am lăsat intenționat, dar este 12q și este unul dintre cele mai replicabile. Acum aici este aici. Este în acest slide chiar aici. Deci, aceasta este o regiune foarte bună și există un [INAUDIBLE] aici, dar are și o valoare p foarte scăzută. Deci ăsta este unul dintre cei mai buni. Acum puteți vedea deja din asta, fiecare dintre acestea... această regiune are cinci sau șase gene diferite în această regiune. Aici sunt grupurile de citokine, receptorii adrenergici beta 2 aici, IL-13 este aici, CD-14 este aici. Deci există o grămadă de gene mici aici. Nimeni nu știe dacă există sau nu o genă mare. Și s-ar putea ca acel vârf de legătură să fie dat doar de faptul că există o grămadă de gene mici în acea regiune. Acesta, cel în care lucrăm, acesta este de 30 de mega baze. Asta e o regiune uriașă. Dar puteți vedea doar dacă vă uitați la asta că-- unu, doi, trei, patru, cinci, șase, șapte, opt, nouă-- și mai este încă... Adică, acestea sunt 20 de regiuni, fiecare dintre ele aproximativ 20 până la 40 mega baze. Ar putea fi cinci sau șase gene în fiecare dintre aceste regiuni și cel puțin două dintre genele clonale poziționale-- erau două gene în regiune și nu se putea desluși din articole. De fapt, acest articol finlandez care este pe cale să apară... a fost identificată o a doua genă și nu au biologia moleculară despre asta în lucrare. Și nu sunt siguri ce face acea genă. PUBLIC: Deci, de fapt, vei face un genom [INAUDIBIL]. SCOTT WEISS: Probabil. PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Așadar, acestea sunt câteva dintre problemele în realizarea tipului de studii de legătură despre care am vorbit-- markeri multipli, fenotipuri multiple, comparații multiple. Fenotipurile sunt corelate, markerii nu sunt independenți... știi că trebuie să faci. Deci, există o mulțime de probleme statistice-- această lucrare este cu adevărat interesantă, cred, pentru că combină genetica, medicina clinică, genetica moleculară, statistica, evoluția-- toate aceste lucruri sunt amestecate împreună. Deci, o mulțime de probleme statistice importante în realizarea acestor screening-uri ale genomului. Deci, trebuie să genotipezi oamenii. Am spus deja că SNP-urile sunt variația genetică primară în genomul uman. Dar am găsit INDEL-uri, am găsit repetări, am găsit SNP-uri și INDEL-uri împreună. Adică, sunt tot felul de chestii. În general, SNP-urile apar între 1 și 1.000 și 1.000 și 2.000 de perechi de baze. Sunt aproximativ trei... poate trei până la cinci milioane în genomul uman. Și utilizând acestea ca sursă primară de variație genetică, încercăm de fapt să cartografiam aceste gene. Există o mulțime de întrebări despre cum alegeți SNP-urile? Am scris o lucrare împreună, Zach și cu mine, împreună cu unii dintre colegii noștri, despre etichetarea haplotipurilor SNP. Există și alte abordări pentru utilizarea dezechilibrului de legătură pentru a defini SNP-urile pe care doriți să le genotipați. Deci multe probleme acolo, în care bioinformatica interacționează cu genetica umană. Și nimeni nu știe cu adevărat... acesta nu este probabil 30 de milioane. Acesta este probabil trei. Dar nimeni nu știe cu adevărat câte dintre aceste SNP-uri codifică de fapt și cred că toată lumea știe că există mai mult decât codificarea SNP-uri care sunt importante. SNP-urile noastre motoare sunt importante, SNP-urile noastre de codare sunt importante, SNP-urile din 3 UTR prim sunt importante pentru că vor schimba legarea factorului de transcripție și vor schimba potențial nivelul mesajului -- toată o mulțime de diferite -- și orice SNP este probabil, în sine, nu va schimba atât de dramatic funcția unei gene. Deci, oamenii se îndreaptă spre această idee de a analiza datele la nivel molecular, analizând haplotipurile funcționale relevante . Dacă aveți câteva SNP-uri în promotor și altul care este un SNP C non-sinonim și un exon, altul care este la un site de îmbinare, altul care este în 3 UTR primare care determină nivelul de stabilitate al mesajului - combinați toate acele SNP-uri pentru a încerca să obținem un efect asupra întregii gene în ceea ce privește analiza acelei gene și impactul ei asupra fenotipului. Deci, acesta este doar un pic despre analiza datelor. Puteți privi fie trăsăturile cantitative continue, fie trăsăturile calitative. Există abordări parametrice și neparametrice în acest sens. Apoi folosești toate aceste lucruri pe care le găsești de fapt gena. Cred că oamenii nu fac -- munca inițială a fost făcută cu clonele [INAUDIBILE], dar acum am depășit ideea de a face asta, deoarece există destui markeri cu un proiect HapMap în genom pe care să le putem folosi în aproape orice. regiune acum în genom și putem veni cu SNP-uri validate în acea regiune, astfel încât să putem alege SNP-uri și să le genotipăm și să mergem direct - și acesta este ceea ce accelerează ritmul clonării poziționale în acest moment. Deci, acestea sunt câteva dintre lucrurile despre care... nu am vorbit cu adevărat despre asta. Aceasta este o introducere, această prelegere. Dar intr-adevar intri in asta - cum faci analiza haplotipului, analiza haplotipului ancestral sau cartografierea dezechilibrului legaturii, metodele moleculare sau exprimarea tesuturilor - toate aceste lucruri pot fi de ajutor in procesul de cartografiere fin . Am fost foarte interesați și avem un proiect cu Zach, în care am vrut să folosim expresia mouse-ului și analiza QTL-ului mouse-ului pentru a ne ajuta cu clonarea pozițională umană. Nu suntem siguri dacă proiectul nostru va fi finanțat, așa că nu știm dacă vom avea de fapt șansa să facem asta. La sfârșitul zilei, vrei să poți să te uiți la impactul variației polimorfe în gena pe care ai găsit-o și să vezi dacă acea polimorfă-- cât de mult din variația fenotipică este explicată de acel polimorfism. Și asta se întoarce la întrebarea, ei bine, ai găsit o genă prin clonare pozițională. Cum este într-adevăr o genă semnificativă? Ei bine, se reproduce la diferite populații în condiții diferite? Este important în diferite tipuri de astm? Pare să explice o cantitate semnificativă a variației? Deci acesta este un exemplu. Este un exemplu slab pentru că nu este unul chiar bun. Aceasta este o genă, CD-14, pe care am genotipizat-o în program în aplicații genomice. Această genă este gena care leagă LPS, sau lipopolizaharida, de membrana monocitului și apoi transduce acel semnal către celulele T pentru a produce citokine Th1. Așa că am găsit un polimorfism în această genă ca parte a programului în aplicații genomice. Este un polimorfism CDP. Deci iată varianta T. Iată heterozigotul. Și iată C. Și puteți vedea că dacă vă uitați la un model dominant, în care C sunt împreună, oricine are un genotip C este probabil să aibă mai multe teste cutanate pozitive decât cei care sunt T, T. Și acea genetică. variația este asociată cu variația nivelului de CD-14 solubil din sângele periferic. Deci, există o relație între genotip și fenotip intermediar și o relație cu alergie, în cele din urmă. PUBLIC: Îmi pare rău, asta ar trebui să arate o diferență între cele două? SCOTT WEISS: Este mic, dar a fost semnificativ. Ei bine, cred că ideea aici este că acesta este un SNP. Acest lucru se întoarce la punctul în care nu este nici măcar un haplotip în această genă și totuși există... și acestea sunt numere modeste. Nu sunt uriași. Dar era clar o diferență, probabil nivelul de diferență la care te-ai aștepta dacă ar fi fost doar un singur SNP. Adică, niciunul dintre aceste efecte nu va fi foarte mare la nivelul unei variante individuale. La nivelul unei gene cu un haplotip, cu o genă cu adevărat semnificativă, poate așa, dar cu siguranță nu un SNP. Așadar, acestea sunt câteva dintre abilitățile pe care, băieți, dacă doriți să faceți această lucrare, dacă veți veni la laboratorul meu, aș vrea să știți ceva despre asta. Ai vrea să știi ceva despre asta. Și cum să genotipez și să aplic acest lucru la boală, designul studiului, metodologia statistică, fenotiparea, expunerile la mediu și probabil ar trebui să adaug la această listă bioinformatica pentru că fără abilități bune de bioinformatică, vei fi pierdut. Și este greu de știut exact în ce spectru doresc oamenii să-- dacă ar putea face asta și nu ar avea niciodată nimic de-a face cu fenotiparea și să se concentreze doar pe variația funcțională a genelor pe care acești tipi le găsesc de fapt, sau s-ar putea să te situezi undeva. la mijloc, am oameni în laboratorul meu care fac doar asta și foarte puțini oameni care fac doar asta, dar am unii care stau la mijloc. Deci, unde se duce asta în viitor? Adică, cred că ceea ce determină domeniul este secvențierea de mare debit și genotiparea de mare debit combinată cu bioinformatica în prezența unei mulțimi de populații pentru a face acest tip de muncă. Asta este cu adevărat necesar este că trebuie să ai populații de fenotip bine. În laboratorul meu, acestea sunt toate populațiile diferite pe care le avem pentru astm. Avem aceste pedigree extinse. Avem perechi de frați afectați. Avem triouri și avem cazuri individuale și controale, astfel încât să putem testa genele în mai multe populații diferite și în diferite condiții. Deci, de ce nu mă opresc aici și aș fi bucuros să răspund la orice întrebări pe care le au oamenii despre oricare dintre lucrurile pe care le-am spus. PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Structura proteinelor? PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Ei bine, vreau să spun, cred că asta înseamnă că de fapt intri în... odată ce ai o relație cu o genă, ceea ce trebuie să faci este să te lași și să-ți dai seama care sunt variante ale acelei gene și ce fac ei, iar asta poate continua. Genetica umană poate contribui la aceasta la nivelul asocierii genetice. Deci, de exemplu, Lori Glimcher, care este imunolog la Școala de Sănătate Publică, a identificat o genă care controlează diferențierea celulelor T. Este TBX-21, sau T-bet este numele genei. Și ea a creat un șoarece knockout, iar atunci când eliminați această genă în șoarece, obțineți o reactivitate extraordinară a căilor respiratorii și o inflamație alergică. Arată ca o genă a astmului la șoarece. Și așa am secvențiat acea genă și apoi am început să ne uităm la... am găsit o variantă a genei care se află în regiunea codificatoare. Este un SNP C non-sinonim în regiunea de codificare. Este foarte rar. Apare doar la aproximativ 3% dintre oameni. Dar se dovedește că varianta regiunii de codificare determină ce pacienți care primesc steroizi inhalatori se îmbunătățesc. Persoanele care au acea variantă și primesc steroizi inhalați au ca răspunsul căilor respiratorii revine complet la normal. PUBLIC: A fost publicat? SCOTT WEISS: Suntem pe cale să-l trimitem la The Lancet. De fapt, lucrăm cu Lori pentru a-- este destul de interesant [INAUDIBIL].. Și este incitant pentru că este un exemplu despre cum poți de fapt-- nici măcar nu trebuie să mergi la modelul animal. Și așa, ea și-a creat modelul de șoarece. Ea a început să facă câteva experimente cu steroizi, iar steroizii sunt probabil importanți în controlul expresiei T-bet. Și ea nu știa asta. Deci, acesta este un exemplu de relații structură-funcție , în care încercați să vă dați seama ce face de fapt o genă. Și este important să recunoaștem că există unele gene care există de ceva vreme, iar oamenii încă nu știu că există o relație cu un fenotip de boală, dar nu știm cum funcționează. Așa că să-ți dai seama că chestii de structură-funcție poate dura mult timp, potențial. Iar realizarea asocierii genetice și cartografierea fină ar putea de fapt să continue într-un ritm mai rapid și să nu dureze atât de mult timp. Dar cred că de fapt poți face o mulțime de lucruri cu funcția de structură . De obicei, ceea ce facem este că atunci când obținem o asociere, vom tasta fiecare naiba-- vom secvența acea genă, vom tasta fiecare variantă nenorocită pe care o putem găsi în acea genă în populație și vom analiza tot ceea ce ar putea avea legătură cu un fenotip interesant, deoarece căutăm indicii despre cum să ne ajutăm colegii de biologie moleculară să încerce să- i ajutăm să descopere ce face de fapt gena. PUBLIC: [INAUDIBIL] din acel grup [INAUDIBIL] vezi cum [INAUDIBIL] se schimbă [INAUDIBIL].. SCOTT WEISS: Ei bine, ai putea face asta. Adică, încercăm să lucrăm cu acest tip. Are oameni în laboratorul lui care au idei despre cum să obțină indicii. Așadar, ca și lucrurile pe care [INAUDIBLE] ți-a arătat săptămâna trecută, acea genă CRHR1-- știm o relație cu răspunsul la tratamentul cu steroizi, dar nu știm care este varianta din genă. Așa că am secvențiat complet gena și acum avem două INDEL în acea genă care se află chiar la joncțiunile intron/exon. Deci presupusul... ceea ce ne gândim este că acele polimorfisme de ștergere a inserției ar putea schimba site-urile alternative de îmbinare. Așa că va trebui să încercăm să dovedim asta. Aceasta este una dintre ipotezele pe care o vom investiga în reînnoirea grantului, încercând să o analizăm. Deci, trebuie să lăsați gena să vă spună unde este variația sa și cum ar putea contribui la fenotip. Și astfel, primul lucru, de obicei, este să secvențăm complet gena. Al doilea lucru ar fi să faceți apoi o analiză foarte atentă a noilor variante și a variantelor resecvențiate pe care le-ați găsit în relație cu fenotipul de interes sau fenotipurile de interes și să vedeți dacă puteți găsi fie haplotipuri, fie SNP-uri individuale, fie polimorfisme de inserție-ștergere. sau site-uri de legare a factorului de transcripție sau lucruri care ar putea explica potențial asocierea genetică. Deci, atunci poți face asta și apoi trebuie să intri într-un model animal și să le testezi într-un mod mai riguros, de obicei. PUBLIC: Cât de departe crezi că este ziua în care o comisie [INAUDIBILĂ] va putea veni la tine și va spune: Am o boală. Am 500 de cazuri [INAUDIBILE] și 500 de comenzi. Cred că [INAUDIBIL] pe brațul lung al unui cromozom. Și vreau să [INAUDIBIL]. SCOTT WEISS: Deci chiar întrebi, întrebarea este... Cred că întrebarea pe care o pui este cât de departe este asocierea întregului genom? PUBLIC: Cât de departe este asocierea întregului genom unde este la îndemâna unor studii clinice semnificative, dar nu imposibile . SCOTT WEISS: Maxim trei ani. Max. PUBLIC: Bine. SCOTT WEISS: Adică, George Church... totul ține de costurile de genotipizare, Zach. PUBLIC: [INAUDIBIL] SCOTT WEISS: Adică, el... ascultă, el crede că este aproape de genomul de 1.000 de dolari. Deci, dacă se apropie cu adevărat de genomul de 1.000 USD și costurile de genotipizare SNP chiar scad, continuă să scadă la fel de dramatic cum au scăzut în ultimii trei ani, aș vedea că întreaga asociere a genomului se află în intervalul unui buget rezonabil într-un interval de doi sau doi ani. perioadă de trei ani. PUBLIC: Bine, pe această notă, mulțumesc foarte mult, Scott. Și--