Genetische epidemiologie

Genetische epidemiologie, de studie van hoe genen en omgevingsfactoren menselijke eigenschappen en de menselijke gezondheid en ziekte beïnvloeden. Genetische epidemiologie ontwikkelde zich aanvankelijk vanuit populatiegenetica, met name menselijke kwantitatieve genetica, met conceptuele en methodologische bijdragen van epidemiologie.

Een van de vroege voorstanders van genetische epidemiologie, de Amerikaanse geneticus Newton Morton, definieerde het veld als een gebied dat zich bezighoudt met de etiologie, distributie en bestrijding van ziekten bij groepen verwante individuen en de erfelijke oorzaken van ziekten bij populaties. Die definitie werd later verruimd tot de rol van het milieu, omdat men zich realiseerde dat genetische factoren vaak interageren met omgevingsfactoren om ziekten bij menselijke populaties te beïnvloeden. In 2003 bedachten wetenschappers Muin J. Khoury, Julian Little en Wylie Burke de term humane genoomepidemiologie om een ​​onderzoekssysteem te omvatten dat de methoden van epidemiologie gebruikt om de invloed van genomische variatie in zowel gezondheid als ziekte te begrijpen, en gaat daarmee verder dan de invloed van individuele genen, wat de primaire focus bleef van genetische epidemiologie.

Moderne genetische epidemiologie omvat alle ziekten, of ze nu algemeen en complex zijn of zogenaamd eenvoudiger, zoals de zogenaamde monogene (enkelvoudige) aandoeningen. Veel vorderingen in de epidemiologie van genetische ziekten hebben geleid tot ogenschijnlijk eenvoudige erfelijke aandoeningen (bijvoorbeeld cystische fibrose, sikkelcelziekte). Deze vooruitgang heeft echter ook aangetoond dat zelfs monogene aandoeningen zeer complex kunnen zijn als gevolg van epigenetische factoren en interacties van ziektegenen met omgevingsfactoren. Naast de brede focus op genetische ziekten, omvat genetische epidemiologie een verscheidenheid aan aspecten van epidemiologie, waaronder prevalentieonderzoeken, klinische epidemiologie, genotype-fenotype relaties en ziekteprogressie en -resultaten.

Historische ontwikkelingen

Historisch gezien heeft het veld van de genetische epidemiologie zijn wortels in de geneeskunde met betrekking tot de oorzaken en de erfelijkheid van ziekten. Vóór de jaren 1950, voordat het veld formeel werd gevestigd, probeerden wetenschappers die misschien als vroege genetische epidemiologen zouden worden bestempeld, de relatie tussen de natuur (genetica) en voeding (milieu) bij menselijke ziekten te ontrafelen. Deze activiteiten stonden in contrast met de activiteiten van vroege beoefenaars van medische genetica en genetische counseling. De eerste was meer gericht op klinische en beschrijvende aspecten van ziekten met potentiële genetische betrokkenheid, terwijl de tweede genetische counseling uitvoerde op basis van wat toen bekend was over de overervingspatronen van sommige ziekten. Aan de andere kant zochten vroege beoefenaars van genetische epidemiologie vaak naar associaties tussen ziekten, zoals tussen maagzweren en genetische eigenschappen van bloedgroepen. Bovendien, in de vroege jaren zestig, toen de genetische epidemiologie vorm begon te krijgen, was de erfenis van eugenetica nog steeds duidelijk in de namen van medische tijdschriften en organisaties.

De vroege geschiedenis van pogingen om het probleem van erfelijkheid versus omgeving - dat wil zeggen natuur versus opvoeding - bij het veroorzaken van ziekten bij de mens op te lossen, werd steeds meer benadrukt in het belang van de een boven de ander. Zowel wetenschappelijke als maatschappelijke belangen waren verantwoordelijk voor het in de loop van de tijd sturen van die schommelingen, waarbij de wetenschappelijke gemeenschap en de samenleving natuur of voeding beschouwden als de belangrijkste determinant bij het veroorzaken van ziekten. In de moderne tijd is de controverse over natuur versus opvoeding geleidelijk vervangen door een visie die rollen voor zowel natuur als opvoeding bij menselijke ziekten omvat. Er is inderdaad aangetoond dat zowel genetische als omgevingsfactoren de vatbaarheid voor ziekten beïnvloeden.

Sinds het laatste deel van de 20e eeuw wordt het belang van genetische determinanten van ziekten bij de mens steeds meer erkend. Ondertussen hebben menselijke genetici de rol van verschillende blootstellingen aan de omgeving bij ziekten bij de mens beschreven. Er is ook een toenemende acceptatie van het idee, in 2003 beweerd door Khoury, Little en Burke, dat de meeste ziekten bij de mens, zo niet alle, het resultaat zijn van de interactie tussen onderliggende genetische gevoeligheid en blootstelling aan verschillende componenten van de omgeving, waaronder chemische, voedings-, infectieuze, fysieke en gedragsfactoren. Deze laatste omvat de invloeden van culturele factoren in menselijk gedrag en hun interactie met andere omgevingsfactoren.

Benaderingen in de genetische epidemiologie

Er worden verschillende benaderingen gebruikt in de genetische epidemiologie, waaronder op populatie gebaseerde benaderingen, case-controlstudies en prevalentieonderzoeken. Op de bevolking gebaseerde benaderingen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om gegevens te verzamelen over klinische kenmerken en resultaten bij patiënten met specifieke ziekten en aandoeningen. Het kennen van de verdelingskenmerken van sociaaleconomische en andere demografische variabelen van een onderzoekspopulatie kan extra inzicht geven in ziekte.

Andere gebruikte benaderingen zijn onder meer koppelingsonderzoeken, die gericht zijn op de neiging van bepaalde genen en andere genetische factoren om als eenheid te worden geërfd (in plaats van onafhankelijk). Voor multifactoriële ziekten (ziekten waarbij meerdere genen betrokken zijn), kunnen studies met een tweeling worden gebruikt om bewijs te leveren voor een rol voor genetische factoren bij een ziekte, terwijl associatiestudies kunnen worden gebruikt voor de detectie van gevoeligheidsgenen. Familieonderzoeken naar het ziekterisico bij eerstegraads familieleden worden ook gebruikt en omvatten vaak vergelijkingen van het familierisico met het risico in de populatie (dwz prevalentie) en, als er controles beschikbaar zijn (bijvoorbeeld in case-controlstudies), met het risico op familieleden van controlepersonen.

Een belangrijke bijdrage van de epidemiologie aan de ontwikkeling van genetische epidemiologie is de introductie van traditionele epidemiologische methoden in de mix van onderzoeksontwerpen. Menselijke kwantitatieve genetica gebruikte studies van tweelingen, broers en zussen, halfbroers en -zussen en in sommige gevallen geadopteerden om de genetische en omgevingsbronnen van variatie in menselijke eigenschappen en ziekten te onderzoeken. De toepassing van epidemiologische methoden zoals case-controlstudies en cohortstudies heeft die methoden voor het gelijktijdig onderzoeken van genetische en omgevingsrisicofactoren verder uitgebreid. In elk van de gebruikte methoden wordt de nadruk op een op de bevolking gebaseerde benadering belangrijk, of het nu gaat om het verzamelen van prevalentiegegevens in bewakingsprogramma's of het vergroten van het vermogen om te testen hoe representatief een specifieke steekproef is door een goed begrip van de kenmerken van de grotere bevolking.

Bijdragen aan de volksgezondheid

Genetische epidemiologie heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan de geneeskunde en de volksgezondheid. Een voorbeeld is het gebruik van pasgeboren screening om erfelijke aandoeningen bij nakomelingen op te sporen. In de Verenigde Staten heeft een klinische interventiestudie die in de jaren tachtig is uitgevoerd naar sikkelcelziekte de weg vrijgemaakt voor uitbreiding van screeningprogramma's voor pasgeborenen om de ziekte op te nemen in de programma's van meer staten. De studie was een gerandomiseerde studie om de profylactische (preventieve) effecten van toediening van penicilline bij kinderen met de diagnose sikkelcelziekte te bepalen. Een verlaging van zowel de incidentie van pneumokokkeninfecties als de mortaliteit bij zuigelingen die penicilline kregen in vergelijking met de onbehandelde groep, leidde tot de conclusie dat kinderen in de pasgeboren periode moeten worden gescreend op sikkelcelziekte en vroeg in het eerste levensjaar penicilline moeten krijgen. om de infecties te voorkomen. Aan het eind van de 20e en vroege 21e eeuw bleek uit onderzoek dat familiale kenmerken geassocieerd zijn met bepaalde psychiatrische stoornissen en afhankelijkheid van middelen bij volwassenen en kinderen. Dat besef heeft genetische epidemiologen geholpen om specifieke omgevingsfactoren te identificeren die bijdragen aan de aandoeningen, wat aangeeft dat het voorkomen van blootstelling aan dergelijke factoren het risico op het ontwikkelen van de aandoeningen zou kunnen verminderen.

Terwijl menselijke genetici en epidemiologen zoeken naar meer optimale strategieën om ziektegenen te identificeren en methodologische beperkingen bij het ontleden van de genetische componenten van complexe ziekten te overwinnen, blijft hun werk de vertaling van de resultaten van genomisch onderzoek naar effectieve volksgezondheidsmaatregelen helpen.

Onderscheidingen van gerelateerde velden

Er zijn een aantal aspecten die genetische epidemiologie onderscheiden van andere genetica. De eerste is het populatiegebaseerde karakter van genetische epidemiologie, dat, samen met gedeelde methodologische benaderingen, een van de belangrijkste verbanden is met epidemiologie. Ten tweede benadrukken manieren om het veld te conceptualiseren de zoektocht naar gecombineerde en interactieve effecten van genetische en omgevingsfactoren. Tot slot omvat de genetische epidemiologie de overweging van de biologische basis van de ziekten tot het ontwikkelen van modellen voor het veroorzaken van ziekten.

Bovendien onderscheidt de genetische epidemiologie zich van het gebied van de moleculaire epidemiologie, die is voortgekomen uit de milieu-epidemiologie. De grondgedachte voor het ontstaan ​​van moleculaire epidemiologie was de noodzaak om biomarkers van blootstellingen aan het milieu te identificeren als een toepassing van moleculaire biologie in de epidemiologie.