Словничок

   Під час таких досліджень ці варіації пов'язують з різними ознаками, або, наприклад, хвороби. У людей використання цього методу дало змогу асоціювати певні гени з конкретними захворюваннями, такими як: хвороба очей (відома як вікова макулодистрофія) і діабет. Як правило, для тестування асоціації використовують поодинокі мутації ДНК (однонуклеотидний поліморфізм, або ОНП, SNP). При цьому у випробуванні беруть участь сотні або тисячі людей. Станом на грудень 2010 року, понад 1200 людських GWASs вивчили більше 200 захворювань та ознак, і виявили майже 4000 асоціацій, пов’язаних з однонуклеотидними поліморфізмами (SNP). Дослідження однонуклеотидних поліморфізмів дуже корисні при дослідженні молекулярної природи захворювання, але, зазвичай не допомагають у пошуку генів, які визначають ризик захворювання під час полігенних захворювань.

 

   Під час цього дослідження зазвичай порівнюються ДНК двох груп учасників: людей уражених цим захворюванням (випадки) та подібні здорові люди без діагностованого захворювання (контроль). Кожна особа дає зразок клітин, а саме мазок з клітин внутрішньої сторони щоки. З цих клітин вилучається ДНК і наноситься на спеціальні генні чіпи, які можуть містити мільйони послідовностей ДНК. Ці чіпи зчитуються комп'ютером, та аналізуються біоінформатичними методами. Ці системи зазвичай зчитують ОНП, які є маркерами для груп варіацій ДНК (гаплотипів), що значно точніше та економічно вигідніше ніж читання всієї послідовності ДНК.

 

    Якщо генетичні варіації зустрічаються частіше у людей із певним захворюванням, то такі варіації вважають "пов'язаними" з хворобою. Тоді асоційовані генетичні варіації  розглядаються як показник тієї області людського геному, яка ймовірно і є проблемним місцем виникнення хвороби. Використовуються два методи  для пошуку мутацій пов’язаних із недугою: (1) метод, який керується гіпотезою і (2) метод некерований гіпотезою. Перший метод в основі має певну гіпотезу, згідно з якою певний ген може бути пов'язаний з конкретним захворюванням, і дослідники намагаються знайти ці асоціації. Метод некерований гіпотезою, полягає у використанні повного набору однонуклеотидних поліморфізмів для сканування всього геному, таким чином, у результаті визначається, який з цих генів можна асоціювати з захворювання. Всегеномне дослідження асоціацій, як правило, необумовлене гіпотезами.

 

    Хоча це і виглядає досить дивно, але більшість варіацій SNP пов'язаних з хворобою знаходяться поза межами ДНК, що кодує білок. Натомість, вони, як правило розташовані у великих некодуючих областях на хромосомах між генами, або в послідовностях інтронів, які вирізані з послідовності ДНК під час оброблення білків. Ймовірно вони є послідовностями ДНК, які визначають діяльність інших генів, але, як правило, функції відповідних білків до цього часу є ще невідомими.

 

     Геном людини містить багато мільйонів однонуклеотидних поліморфізмів, і ще тисячі варіацій числа копій великих і малих сегментів геному (варіація числа копій гена), які можуть безпосередньо привести до змін у фенотипі або бути пов’язаними з мутаціями, що впливають на індивідуальні варіації і на схильність особи до розвитку певних хвороб. GWA дослідження дозволяють дослідникам відібрати 500000 або більше ОНП від кожного суб'єкта охоплюючи зміни рівномірно по всьому геному. На сьогоднішній день було виявлено фактори ризику та захисту від астми, раку, діабету, серцево-судинних та психічних захворювань, а також інших людських індивідуальних відмінностей.

 

    Більшість генетичних варіацій, пов'язані з географічними та історичними особливостями населення, де вперше виникли певні мутації. Ця здатність ОНП з’єднувати навколишні блоки старих ДНК (гаплотипів) лежить в основі обґрунтування GWAS. Однак, через це, дослідження повинні брати до уваги та контролювати географічні та расові осодливості учасників – цей процес відомий як стратифікація населення (врахування структури населення та групи, яка бере участь у дослідженнях). Оскільки народи світу постійно мігрували і перебували у інтернаціональних шлюбах протягом багатьох поколінь, то ці географічні відмінності з плином часу все більше руйнуються.

 

     У 2005 році GWAS виявили зв'язок між віковою макулодистрофією і змінами в гені регуляторного білка фактора комплементу H (англ.CFH). Система комплементу - це група білків, які регулюють процес запалення. Ця асоціація стала несподіваною для досліджень вікової макулодистрофії, і ця хвороба була визначена як така, що пов’язана із запальними процесами. Разом із чотирма іншими варіаціями, ці гени дають змогу передбачити 50% ризику виникнення хвороби між братами і сестрами. Це є одним з найбільш успішних прикладів GWAS.

     У 2007 році, всегеномне дослідження асоціацій виявило зв'язок між діабетом 2 типу та змінами у кількох однонуклеотидних поліморфізмах в генах TCF7L2, SLC30A8 та інших.

     У 2007 році, Wellcome Trust Case Control Consortium здійснює геномне дослідження  асоціацій для таких захворювань як: ішемічна хвороба серця, цукровий діабет 1 типу, цукровий діабет 2 типу, ревматоїдний артрит, хвороба Крона, біполярні розлади (маніакально-депресивний психоз) і гіпертонія (артеріальна гіпертензія). Це дослідження можна назвати успішним, адже було розкрито багато нових генів, що лежать в основі цих захворювань.

    Часто порушення діяльності генів, веде до розвитку хвороби. Це стосується багатьох традиційних генетичних захворювань, таких як гемофілія. Інші гени, пов'язані з підвищеним ризиком виникнення розладу. На жаль, більшість з варіацій ОНП знайдені GWAS пов'язані лише з невеликим збільшенням ризику захворювання, і мають тільки невелику прогностичну цінність. Середнє відношення шансів для ОНП становить 1,33 за ОНП, з кількома варіаціями, що складають вище 3,0, а деякі перевищують 12,0. Загальна закономірність полягає у тому, що комбінація кількох варіантів має (може мати) великий вплив, але більшість з них, особливо якщо не поєднані із іншими генетичними чинниками, мають малий ефект.

     Клінічне застосування

     Однією з основних проблем успішного застосування всегеномного дослідження асоціацій в майбутньому буде застосовування результатів досліджень таким чином, щоб це дало змогу прискорити процес створення ліків та діагностики захворювань, включаючи більш повну інтеграцію генетичних досліджень в процес винайдення нових препаратів і зосередження уваги на ролі генетичних варіацій у підтримці здоров'я населення (тобто, підвищення якості розробки нових ліків і діагностичних засобів) на засадах персоналізованої медицини.

     Є досить вдалі спроби такого використання GWAS, головний успіх пов'язаний з виявленням генетичних варіантів , що асоціюються із відповіддю на лікування вірусного гепатиту С. Для 1 генотипу гепатиту С лікування проводиться противірусним препаратом пегінтерфероном-альфа-2а або пегінтерфероном-альфа-2b (торгової марки Пегасис (Pegasys or PEG-Intron)) у поєднанні з рибавірином. Дослідження GWAS показало, що генетичний поліморфізм поблизу людських генів IL28B, який кодує інтерферон ламбда-3 (IFN-λ3), пов'язаний із значними відмінностями в індивідуальних результатах лікування. У подальших результатах цих досліджень було доведено, що ті самі генетичні варіанти, також пов'язані з природним очищенням організму від генотипу 1 вірусу гепатиту С.

     Проблеми

     GWA дослідження дуже часто проводиться без гіпотез, тобто вчені шукають асоціації у всьому геномі, а не концентрують увагу на невеликій ділянці. Цей аспект GWA дуже критикується, адже при таких дослідженнях витрачаються суттєві кошти. Роберт Елстон відомий дослідник, вважає, що асоціації можуть іноді бути корисними. Методологічно, можливості використання асоціацій для локалізації мутацій – дуже суттєві, що відповідно пояснює необхідність проведення якомога детальнішого пошуку. Це наштовхнуло Пірсона і Маноліо на думку, що "підхід GWA також може бути проблематичним, оскільки величезна кількість статистичних випробувань представляє безпрецедентну можливість появи хибно-позитивних результатів". Альтернативні стратегії, такі як зчеплене успадкування виступають в якості систематичних досліджень варіацій, без необхідності вивчення варіантів у кожному регіоні геному (всегеномності). Тобто під час проведення GWAS є ще численні невирішені проблеми. Зокрема, питання, що стосується численних класифікацій (відсутність уніфікованої класифікації), як і раніше ще відкрите.