GWAS Шизофрения

Материал из BrainstormWiki
Перейти к: навигация, поиск

Здесь мы попытаемся разобрать очень известную статью 2014 года о генетических находках по шизофрении

Ripke et al.: Biological insights from 108 schizophrenia-associated genetic loci 2014

Эта статья больше похожа на статьи по ядерной физике, чем по шизофрении: список авторов там настолько большой, что Nature даже не стали печатать его в начале статьи, написав там Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium — они организовали в один проект много лабораторий по всему миру, получив беспрецендентый размер суммарной когорты, и результаты. Это такая "Большая наука" — для движения вперед нужны столь масштабные ресурсы, что организация становится тоже масштабной (и этот проект — наследник Human Genome Project).

Популярный обзор работы можно прочесть в Scientific American и в nytimes

Эта работа, по своему устройству является Genome-Wide Association Study, или GWAS

Что такое GWAS

GWAS как правило основаны на массовом и дешевом анализе снипов - SNP. Анализ, показывающий какие варианты (аллели) SNP присутствуют у конкретного человека проводят на SNP чипе. Он представляет из себя пластинку, на которой “напечатаны” образцы генома человека вокруг популярных SNP, затем ДНК испытуемого (часто образец слюны) наносится на эту пластину и далее смотрят, куда она “прилипла”, а куда нет. Популярный анализ 23andme.com именно такой, и дает около 1 миллиона таких SNP. Это называется “генотипирование” и оно довольно дешево, а поэтому его применяют сейчас часто ( и часто не по делу). Дешево потому, что SNP хорошо известны, и этот анализ удобно делать на потоке, массово.

Эта доступность породила особый вид исследований, Genome-Wide Association Studies (GWAS), при которых берется группа носителей наследуемого признака, и контрольная группа, всех генотипируют, а затем смотрят, нет ли какого-нибудь SNP, который бы у первых был в одном варианте, а у вторых - в другом.

Проблема здесь в статистике: так как SNPов миллионы, велика вероятность того, что мы увидим связь там, где её нет: просто например, на группе в 30 аутистов найдется такой SNP который 30 раз выпадет “правильно” у них. Если монетку бросить миллион раз, она и на ребро встанет :) С этой проблемой можно бороться статистическими же методами, обычно вычисляя так называемое p-value - чем это p-value меньше, тем меньше вероятность того, что эффект получился случайно (монетка на ребро встала).

Напомним также, что SNP — это не мутации, а полиморфизмы, они распространены и стабильны в популяции

Manhattan plot работы по шизофрении

Результат GWAS часто представляют в виде такого вот графика, который называется Manhattan plot Manhattan.png

Здесь по горизонтали отложен "адрес" SNP в геноме (шкала размечена по хромосомам), а по вертикали — то самое p-value (в обратном логарифмическом масштабе). SNPов очень много (миллионы), поэтому точки сливаются.

Те, что выше красной линии — авторы предлагают считать значимыми (уровень "отсечки" у них гораздо строже, чем обычно в таких работах).

Обратите внимание, что даже для самых верхних точек (отмечены ромбиками) авторы не говорят, что "наличие вот этого SNP означает, что у вас шизофрения" (хотя многие-многие другие, включая 23andme.com, практически это и делают). Они лишь говорят, что в этом участке генома (локусе) — что-то есть, что связано с шизофренией. И вся работа о том, что они идентифицировали 108 таких локусов.

На графике видно, что почти во всех локусах большой p-value имеет не один и не два SNP, а много — точки сливаются в вертикальную линию. Это тоже аргумент за то, что речь идет о важном для развития шизофрении участке генома, но не о каком-либо полиморфизме — SNP.

Важность размера когорты

В исследовании по 108 локусам шизофрении использовано более 34000 людей с шизофренией и 40000 контролей. Это гораздо, гораздо больше чем в обычных GWAS работах по аутизму - как можно видеть из обзора Warrier, Baron-Cohen et al: A comprehensive meta-analysis of common genetic variants in autism spectrum conditions 2015 Molecular Autism, там обычно 500 детей)

Для того, чтобы GWAS анализ такого сложного заболевания, как шизофрения или аутизм, получился, судя по всему действительно нужно так много участников.

Несколько лет назад я (ВМ) слушал лекцию Эрика Ландера (директора Broad Institute, одного из организаторов этого психиатрического консорциума) — тогда он хвастался первыми, еще не опубликованными, результатами именно этого исследования. У них впервые что-то стало видно, когда они собрали данные по 8000 больных — до этого выходил практически чистый шум.

Поэтому я довольно скептически отношусь к GWAS по аутизму, пока они не наберут схожего размера когорты — вот эта работа по шизофрении явно показывает, как высока на самом деле планка, при всей кажущейся дешевизне SNP исследований.

И отметим еще, что SNP, будучи стабильными в популяции полиморфизмами, хорошо подходят для изучения механизмов шизофрении, которая тоже стабильна в популяции — в отличие от аутизма.

Система комплимента в шизофрении

Этот же консорциум спустя год опубликовал интереснейшее продолжение, попытавшись разобраться, что же сидит за самой большой "свечкой" на шестой хромосоме на их Манхеттенском графике.

Sekar et al: Schizophrenia risk from complex variation of complement component 4 2016

В этом локусе они обнаружили белок C4 | системы комлемента - это часть имунной системы

Ликбез по генетике аутизма
I. Ликбез по генетике аутизма • II. Генетика и близнецы • III. Виды мутаций • IV. GWAS Шизофрения