私たちにもわかるゲノムワイド関連解析:パネルディスカッション 3
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GWASパネルでは、SNPアノテーション、選択的スプライシング、インピュテーション、そして祖先と集団間の差異が遺伝学研究にどのように影響するかを考察します。
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AI生成の要約
この議論では、疫学データがどのようにSNPに注釈を付けることができるか、ゲノム注釈の複雑さ、およびインピュテーションとアドミクスチャーにおける実用的な問題について取り上げます。Coxは、SNP注釈には関与する表現型と予測される表現型を含めるべきだと主張します。なぜなら、疾患間の比較により、2型糖尿病と心疾患の両方の研究で見つかったCDKN2A上流の遺伝子座のように、一般的な感受性遺伝子座を示唆できるからです。パネルは、選択的スプライシング、組織特異的および時間特異的なスプライシングの違い、そしてスプライシング、発現、またはDNA二次構造を介して作用する非コード変異が解釈を複雑にすることを指摘します。インピュテーションについて、Scottは、フェーズされたHapMap法とTUNAは理論的には一致するはずだが、TUNAは遺伝子型を直接インピュートするのではなく対立遺伝子頻度を推定し、量的形質には個々の遺伝子型データが必要であると説明します。Coxは、メキシコ系アメリカ人の研究で祖先推定と主成分が高度に相関していたと報告し、ScottとNickersonは、インピュートされた関連は再遺伝子型判定されるべきであり、インピュテーションはアフリカ系サンプルよりもヨーロッパ系およびアジア系サンプルに適していると警告します。
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タイムスタンプ付きの章の要約
疫学データを用いたSNPのアノテーション
- [0:05] Manolio博士は、疫学データが既存のアノテーションをどのように強化できるかを尋ねます。
- [0:28] Coxは、他の表現型との関連はSNPにとって非常に価値のあるアノテーションだと述べます。
- [0:43] 肺がん研究からのSNPリストを他の癌の表現型と照合し、一般的な癌素因の感受性遺伝子座を示唆できます。
- [1:08] 代わりにSNPが喘息研究に現れる場合、そのアノテーションは肺機能または肺の発達を示します。
- [1:21] アノテーションは物理的な位置だけでなく、どの多型が何に関与してきたか、そしてどの表現型を予測するように見えるかを網羅すべきです。
- [1:36] この情報は、因果SNPを直接見ていない場合でも有用です。真の因果変異を見つけるための深い再シーケンシングは重要なフォローアップだからです。
- [2:11] Scottは、特定の疾患タイプの外であっても、複数の疾患を横断して見ることは興味深いと指摘します。
- [2:20] 2型糖尿病研究ではCDKN2A上流の遺伝子座との関連が見つかっており、心疾患研究でもそこに関連が見つかりましたが、糖尿病を介して作用しているようには見えません。
- [2:50] 同じ遺伝子座における二つの異なる疾患は、一部のゲノム領域がどのタイプの疾患であっても疾患の確率が高いかどうかという疑問を提起します。
ゲノムの複雑さと遺伝子アノテーションの限界
- [3:21] ゲノムは非常に大きいものの、多くの点で非常に小さな場所になりつつあります。
- [3:26] Wellcome Trustの論文では、ある領域と1型糖尿病との間の関連が、クローン病で見つかった同じ関連と同一であることが見つかりました。
- [3:40] 関節リウマチのいくつかの関連も重複していました。
- [3:48] 遺伝子はしばしば既知の機能に基づいてアノテーションされますが、30,000個の遺伝子がいくつの異なるプロセスに関与しているかは不明です。
- [4:07] 遺伝子はおそらく多くの異なる方法で使われる冗長な部品であり、関連研究はそれらがどれほど冗長に使われているかを明らかにするかもしれません。
- [4:16] 関連研究は、倹約遺伝子仮説と一致して、時間をかけて選択されたゲノム領域を明らかにするかもしれません。過去に保護的だった領域が現在高頻度で存在し、疾患を引き起こしているという仮説です。
- [4:47] 遺伝子名はやや歴史的で時に誤解を招くものであり、例えばキナーゼドメインにちなんで名付けられたキナーゼでも、最も頻繁に観察されるスプライス形態がそのドメインを決して含まないことがあります。
- [5:18] 選択的スプライシングは、考慮する必要のある遺伝子産物の数を倍増させます。
選択的スプライシングと非コード変異
- [5:34] 選択的スプライシングは、遺伝子の異なるエクソンをつなぎ合わせて異なるタンパク質を作ります。
- [5:46] スプライシングは組織特異的であり得る。例えば、肝臓では1,3,5,7、脳では2,4,6,8のエクソンが該当する。
- [6:02] スプライシングは時間的にも異なることがあり、例えば人生の異なる時期に最後のエクソンを除去する場合がある。
- [6:16] 組織特異的および時間的スプライシングの差異は、検討された関連の機能を決定することを複雑にする。
- [6:32] 疾患に関連する非コード配列多型は、選択的スプライシングの手がかりとして作用したり、その遺伝子の発現に影響を与えたり、DNA二次構造を介して数百kb離れた遺伝子の発現に影響を与えたりする可能性がある。
補完方法と不一致
- [7:06] 質問者は、遺伝子型を用いた補完が二つの方法の間でいくらか異なるように見え、100パーセント一致していないと指摘しています。
- [7:18] 質問者は、二つの方法が同様に機能するのか、また不一致の問題にどう対処するのかを尋ねています。
- [7:32] Laura Scottは、Jonathan MarchiniとGonzalo Abecasisによる補完方法がHapMapデータのフェーズされたハプロタイプを調べると述べる。
- [7:47] Scottは、Broadのマルチマーカー法とTUNAを類似のアプローチとしてグループ化する。
- [8:01] 女性の発言者とNancy Coxは、TUNAが遺伝子型を直接補完するのではなく、対立遺伝子頻度を使用および推定することを明確にする。
- [8:08] Scottは、両方の方法がハプロタイプの同じ部分から開始する場合、理論的には同じ結果を与えるはずだと述べる。
- [8:24] Scottは、TUNAで補完する際に遺伝子型データがどこまで及ぶか不明であるが、フェーズされたHapMap法は染色体に沿った任意のLD情報を使用すると述べる。
- [8:41] Scottは、補完データが対立遺伝子頻度推定よりもわずかに正確な推定を与えるかもしれないと推測するが、ほとんどの場合結果は非常に類似している。
- [8:58] 対立遺伝子頻度の差を調べる症例対照研究では結果は非常に類似しているが、量的形質には個々の遺伝子型データが必要であり、対立遺伝子頻度では不十分である。
遺伝学研究における混血と祖先
- [9:23] Andrew Singletonは、混血の問題について簡単に議論する価値があるかどうかを提起する。
- [9:30] 混血は一般に、白人またはヨーロッパ人集団では大きな問題とは見なされていない。
- [9:39] 米国では、アフリカ系アメリカ人、アフリカ系アジア人、南アメリカ出身者などの混血コホートで関連を調べることに関心がある。
- [9:53] Singletonは、混血が結果にどのように影響するか、特に非常に混血したゲノムに対する補完方法について疑問を持つ。
- [10:04] Nancy Coxは、さまざまな観点からメキシコ系アメリカ人を研究してきた。
- [10:13] 祖先推定は分析の共変量として使用でき、EIGENSTRATのようなものからの主成分も同様に使用できる。
- [10:27] Coxのメキシコ系アメリカ人研究では、二つのアプローチは高度に相関しており(相関係数.95)、どちらを使用しても違いはありませんでした。
- [10:51] 関心のある表現型について、選択は分析に違いをもたらさず、そのデータセットでは症例と対照の間で祖先の割合に大きな違いがなかったことを示唆している。
- [11:12] Coxは、アフリカ系アメリカ人、メキシコ系アメリカ人、および他の混合祖先集団で混血を考慮することが可能になると考えている。
- [11:25] 個人が同一に混血していない可能性を考慮に入れることが可能であるべきだ。
補完の信頼性と集団差
- [11:46] Laura Scott博士は、補完されたSNPを元の集団で再遺伝子型判定することを勧める。特に遺伝子型関連がない領域や補完関連がはるかに強い領域では、補完が機能していることを確認するためである。
- [12:10] Scottは、最も強い補完関連のかなりの割合が再遺伝子型判定でより弱い関連を示すため、補完データを単純に信じることはできないと指摘する。
- [12:31] Debbie Nickerson博士は、ヨーロッパ人およびアジア人サンプルの補完はアフリカ系サンプルよりもはるかに優れており、HapMapサンプルではその集団でより多くの欠失変異があると述べる。
- [12:52] Nickersonは、より多くのことがわかるまでデータセットを統合して補完を使用することに懸念を抱き、現在の使用は主にヨーロッパ系祖先の人々であると指摘する。
- [13:14] Nancy Cox博士は、メキシコ系アメリカ人におけるTUNAでは相関がヨーロッパ人サンプルほど緊密ではなかったが、それでもかなり良好であり、HapMap外の集団に対する不確実性の追加指標となると述べる。
- [13:37] Coxはメキシコ系アメリカ人でヨーロッパ人とアジア人の両方の染色体を用いて補完した。頻度が類似した多くのSNPは同じTUNA結果を与えるが、かなりの割合が一方の集団でのみ情報を持つ。
- [14:22] Coxは、これらの違いを解釈する際に局所祖先と全体祖先を考慮すべきだと述べる。
- [14:32] Scottは、すべてのHapMap染色体を開始セットとして使用すると、ほとんどの集団でかなり良い結果が得られ、三つの特定のHapMapパネルのいずれよりも優れているか同等であることを思い出します。
- [15:19] Nickersonは、アフリカ人データセットでは補完を依然として慎重に使用すべきだと考えている。このデータセットはチップ上およびHapMapで過小評価されている。
[0:00] [Teri Manolio博士] では、皆さんがマイクに来ているので、またNancyに質問を提起します。疫学データを使って既存のアノテーションを強化する方法を説明していただけますか?疫学者としてアノテーションとは何かを学ぶのに長い時間がかかりましたので、説明していただけると助かります。うまく説明されましたが、さらに、この中で人口ベースのデータをどのように使えるでしょうか?[Nancy Cox博士] そうですね、すぐに浮かぶ明白なことがあると思います。つまり、SNPをアノテーションするために疫学データをどう使えるかはわかりませんが、他の表現型との関連は、今後考える上で非常に価値のあるアノテーションであると言えます。
[0:43] ですから、ある時点で、理想的には、肺がん研究から出てきた関心のあるSNPリストを入力して、理解しようとします。「さて、これらのSNPは何なのか?」と。そして、そのうちのいくつかは他のがんの表現型でも出てきたかもしれません。そうなると、「これはおそらく一般的ながん素因感受性遺伝子座なのだろう」となります。あるいは、代わりに喘息の研究で出てくるかもしれません。そうなると、肺機能や肺の発達に関することになります。
[1:14] つまり、アノテーションが単に物理的なもの、つまりどこに位置しているかだけでなく、その多型が何に関与してきたのか、表現型の観点から何を予測しているように見えるのかを考え始めると、多型に関する情報の集合全体を構築し始めるのだと思います。そしてその良い点の一つは、たとえ因果SNPを直接見ているのではなく、依然として相関関係を考えているだけでも、それが本当に有用な情報になるということです。なぜなら、本当に重要なフォローアップ研究は、真の因果変異に迫るための深いリシーケンシングになるからです。
[1:57] デビーがそのいくつかについて話しました。しかし、何をリシーケンシングすべきかを知るためにも、アノテーション情報を本当に深く、質の高いものにすることが非常に重要になると思います。[ローラ・スコット博士] ええ、特定の疾患タイプの外側であっても、複数の疾患にまたがって見ることは興味深いと思います。ですから、発表されている2型糖尿病研究の例があります。その多くが、CDKN2Aと呼ばれる遺伝子の上流にあると思われる遺伝子座との関連を見つけています。そして独立して、心疾患について発表された研究があり、そこでも関連が見られますが、興味深いのは、それが糖尿病を介して作用しているようには見えないことです。
[2:47] そこでは非常に別個の遺伝子座のように見えます。つまり、同じ遺伝子座に二つの異なる疾患があるわけで、それによって、ゲノムは実は非常に小さな場所なのではないかと問い始めることになります。そして、これが実際にがんリスク感受性に関与する遺伝子座である可能性がより高い場合もあります。ですから、ゲノムのある場所で変異が生じると、あらゆるタイプの疾患にかかりやすくなるという場所があるなら、それを見るのは非常に興味深いことになると思います。
[3:17] [テリ・マノリオ博士] それは非常に良い指摘です。ローラが言ったように、ゲノムは非常に大きな場所ではありますが、多くの意味で非常に小さな場所にもなりつつあるのです。そして、ウェルカム・トラストの論文は、ある領域(今は忘れましたが)と1型糖尿病との関連を発表しましたが、それはクローン病で見つかったのと同じ関連と同一でした。誰がそんなことを想像したでしょう?[ナンシー・コックス博士] 関節リウマチについても重複するものがいくつかありました。[テリ・マノリオ博士] ええ、まさにその通りです。ですから、それは私たちに大いに役立つと思います。デビー?
[3:48] [デビー・ニッカーソン博士] 多くの場合、私たちは遺伝子が何で機能するかという知識に基づいて遺伝子をアノテーションします。しかし実際には、システム内でどれだけ多くの異なるプロセスに関与しているかは分かりません。私たちには、そう考えたいなら、非常に複雑な機械をコードする30,000個の遺伝子があります。これらのものは、多くの異なる方法で使われる冗長な部品になるでしょう。そして、それらがどれほど冗長に使われているかを本当に理解できるのは、関連研究を通じてかもしれません。また、それらは時間をかけて選択されてきたゲノム領域への手がかりを与えてくれるかもしれません。いわゆる倹約遺伝子仮説で、遠い昔に私たちを守っていた異常な特性を示す領域がありましたが、今日ではその頻度が非常に高いため、昔には集団に現れなかった疾患を引き起こしているのです。
[4:46] [ナンシー・コックス博士] デビーの指摘は本当に良いものです。つまり、遺伝子の名前でさえある程度歴史的で、時に誤解を招くことさえあります。ですから、キナーゼドメインを持っているからキナーゼと呼ばれるものがあり、その後、その遺伝子の最も頻繁に観察される変化した、つまりスプライスされた形態にはキナーゼドメインが全く含まれていないことが判明するかもしれません。ですから、その主な機能はキナーゼとは全く異なるものかもしれませんし、そうかもしれないのです。
[5:18] つまり、それが問題であり、選択的スプライシングは確かに、関連研究の観点から扱う必要のある遺伝子産物の数を増やします。[Teri Manolio博士] 選択的スプライシングとは何ですか? [Nancy Cox博士] 遺伝子を構成するエクソンの線形セットを思い描くと、異なるエクソンが織り合わされて異なるタンパク質を作ることがよく見られます。時には組織特異的な分化であり、肝臓でエクソン一、三、五、七が発現し、脳で二、四、六、八が発現することがあります。
[5:58] そして、そのように異なるサブセットになります。人生の異なる時期の発現のために最後のエクソンを除去することもあり、時間的な違い、時には組織特異的な違いがあり、それが検討される関連の機能を解明する上で別の複雑さを加えます。[テリ・マノリオ博士] どれが配列から、遺伝子型データから本当に得られないのでしょうか。
[6:30] [ナンシー・コックス博士] その通りです。ですから、疾患と関連する非コード配列の多型について話すとき、選択的スプライシングの手がかりに関するものもあれば、その遺伝子の発現に直接関するものもあり、また、DNAの二次構造において、それが働きかけているもののすぐ上にある、何百kbも離れた遺伝子の発現に関するものもあります。ですから――[テリ・マノリオ博士] ええ。[女性話者] データを補完するために、マーク・デイリーは対立遺伝子頻度を使い、ゴンサロ・アベカシスは遺伝子型を使ったので、彼らはデータを少し違う形で補完していると思います。
[7:12] それは100パーセントではありません -- 二つの異なる方法と一致するような。同様に機能するのか -- もし同様に機能していないのなら? そして、不一致の問題にどう対処できますか? [Laura Scott博士] 私がお受けします。私が話したJonathan MarchiniとGonzalo Abecasisによる補完方法は、HapMapデータのフェーズされたハプロタイプを調べています。
[7:47] まず最初に、ナンシーと私が話した両方の内容、そしてブロードから出てきた一種のマルチマーカー法は、TUNAに似ていると思いますが、[女性話者] TUNAは対立遺伝子頻度を使います。[ローラ・スコット博士] そうです。そうです。[ナンシー・コックス博士] それは単に対立遺伝子頻度を推定しているだけです。[ローラ・スコット博士] 対立遺伝子頻度を推定しています。[ナンシー・コックス博士] 直接遺伝子型を補完しているわけではありません。[ローラ・スコット博士] ええ、つまり同じ基礎データから始めているのです。ですから、同じハプロタイプの同じ部分を両方の方法で使えば、理論的には両方から同じ結果が得られるはずです。
[8:24] TUNAで補完するときに遺伝子型データがどこまで及ぶのかはわかりませんが、フェーズされたHapMapデータを利用する方法では、染色体に沿って存在するあらゆるLD情報を実際に活用しています。ですから、補完データについては、対立遺伝子頻度推定よりも少し精密な推定が得られるかもしれません。しかし、ほとんどの場合、非常に似たような結果が得られるでしょう。
[8:58] 違いが出るのは、対立遺伝子頻度の差を調べるケースコントロール研究を行いたい場合、非常に似た結果が得られるということです。量的形質を調べたい場合は、個々の遺伝子型データが必要になります。その時点では、対立遺伝子頻度は役に立ちません。[テリ・マノリオ博士] アンディ。[アンドリュー・シングルトン博士] では、混血、あるいは混血がもたらすとされる問題について、簡単に議論する価値があるのではないかと思いました。
[9:30] ヨーロッパ人集団を調べたとき、白人集団では混血は大きな問題ではないという一般的な認識があると思います。しかし明らかに、米国で関心のある点の一つは、アフリカ系アメリカ人、アフリカ系アジア人、米国人口に混血した南アメリカ出身者などのコホートで関連を調べることです。そして、それが結果にどう影響するのか、特に非常に混血したゲノムを扱う補完法に関してどうなるのか気になります。
[10:04] [ナンシー・コックス博士] 私たちはメキシコ系アメリカ人を多く研究しており、さまざまな観点からこれを見てきました。実際、祖先推定値を解析の共変量として使うこともできますし、EIGENSTRATのようなものから得られる主成分を使うこともできます。実際、メキシコ系アメリカ人に関する私たちの研究では、それらは非常に高い相関があるため、どちらを使っても違いはありませんでした。
[10:35] EIGENSTRATの最初の主成分と、structureのようなより集団遺伝学に基づくものからの祖先推定値との相関は.95でした。ですから、どちらの方法でも違いはなく、実際、私たちが関心を持っていた表現型についても、解析に違いはありませんでした。これは単に、その特定のデータセットでは、祖先の割合に関してケースとコントロールの間に実際に大きな違いがなかったことを意味します。
[11:12] しかし、アフリカ系アメリカ人、メキシコ系アメリカ人、その他の混合祖先集団を調べる場合でも、それは絶対に可能になると思います。個人が同一に混血しているわけではない可能性を考慮に入れ、解析でそれを考慮することは可能なはずです。[ローラ・スコット博士] 補完に関する質問に戻りたいと思います。なぜなら、どの方法を使うにしても非常に重要なことの一つは、特に遺伝子型SNPから関連の証拠がなかった領域、あるいは遺伝子型SNPよりもはるかに強い関連を示すように見えるSNPを見つけた場合、補完が機能していることを検証するために、元の集団で実際にそれらのSNPを遺伝子型判定し直すことが非常に重要だからです。なぜなら、ゲノム全体で補完を行い、最も強い関連を補完から取ると、
[12:13] 再遺伝子型判定すると関連が弱くなるものが少なからずあるからです。ですから、補完データをそのまま信じることはできません。[デビー・ニッカーソン博士] それに少し付け加えたいと思います。ヨーロッパ人とアジア人のサンプルの補完は、アフリカ系のサンプルの補完よりもはるかに優れていると考えます。
[12:45] HapMapサンプルでは、その集団にはるかに多くの欠落した変異があると思います。ですから、そのことについてもっとよく分かるまで、データセットを統合して補完を使うことには少し懸念があります。現在の使われ方は、主にヨーロッパ系祖先の人々で、データセットの変異についてよりよく把握できている人々を見ていると思います。[ナンシー・コックス博士] そして、少なくともTUNAに関しては、メキシコ系アメリカ人ではヨーロッパ人サンプルほど密接な相関がなかったのをご覧になったでしょう。
[13:25] それでも、相関はかなり良好です。ですから、それは単なる尺度 -- HapMap外の集団に対する不確実性の追加の尺度だと思います。そしてもちろん、さまざまな -- メキシコ系アメリカ人ではヨーロッパ系とアジア系の両方の染色体を用いて補完しました。そして、二つの集団で非常に類似した頻度を持つ多くのSNPについては、アジア系内を見ていたかヨーロッパ系内を見ていたかに関係なく、TUNAでまったく同じ結果が得られます。
[14:01] しかし、かなりの割合のSNPについては、一方の集団でしか答えが得られないことがあります。たとえば、そのSNPがヨーロッパ人では多型でなく、日本人と中国人にしか存在しない場合などです。あるいは、ヨーロッパ人のサブセットでのみ情報を持つ場合もあります。ですから、非常に興味深い違いがいくつかあります。そして、そうしたことを解釈する際には、局所的な祖先と全体的な祖先の両方を考慮に入れるべきだと思います。
[14:32] [Laura Scott博士] 補完プログラムでは、試されたことの一つに、実際にすべてのHapMap染色体を取り、それを開始セットとして使用することがあるのを知っています。そして、私が見たスライドから正しく覚えているなら、それはほとんどの集団でかなり良い仕事をします。世界中のこれらの集団のパネルを取ると、特定の三つのHapMap -- ヨーロッパ起源、アフリカ、アジア起源 -- のいずれかを取るよりも、それらのいくつかでより良い仕事をするか、同等に良い仕事をします。
[15:17] [テリ・マノリオ博士] もう一つのコメント、デビー?最後のコメントです。[デビー・ニッカーソン博士] ええと、私は、チップでもHapMapでも過小評価されているアフリカのデータセットについては、依然として注意して使うべきだと思います。
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[0:00] [Dr. Teri Manolio] So as people are coming to the microphone, again, I'll raise a question with you, Nancy. Could you perhaps describe how we might use epidemiologic data to enhance the annotations that we already have? I mean, it took me a long time to learn what an annotation was, as an epidemiologist, so you might explain that. You did quite nicely, but then, how we might use some population-based data in this? [Dr. Nancy Cox] So, I mean there's -- I think there's obvious things that come to the fore right away. I mean, I don't how you could use epidemiological data to annotate SNPs, other than to say, associations with other phenotypes are a hugely valuable annotation to think about, going forward.
[0:43] So at some point, ideally you put in a SNP list, you know, of interest because they came out for a lung cancer study, and you try to, you know, get an understanding. "Okay, what are these SNPs about?" And some of them may have come up in other cancer phenotypes. So that becomes, "Okay, maybe it's a generic cancer predisposition susceptibility locus." Maybe they come -- maybe instead, it comes out in studies on asthma, so it's about lung function or lung development.
[1:14] I mean, so, I think you start to get -- build up a whole set of information about polymorphisms when we start to think about the annotations being not just physical, where's -- where are they located, but also, you know, what have they been implicated in, what does it appear that they predict in terms of phenotypes? And one nice thing about that is it's really useful information even if we're not looking directly at the causal SNP, but rather, we're still just thinking about correlations, because a really important follow-up study is going to be the deep re-sequencing to try to get at real causal variants.
[1:57] Debbie talked about some of that. But to even know, you know, what we should be re-sequencing, I think it's going to be really important to get really good depth on the annotation information. [Dr. Laura Scott] Yeah, I think that the looking across multiple diseases is interesting even outside of a particular disease type. So there's an example in the type 2 diabetes studies that have published. Many of them have found association with a locus that looks like it's upstream of a gene called CDKN2A, and independently there was a study published on heart disease that -- where there's also association, but what's interesting is it doesn't look like it's acting through diabetes.
[2:47] It looks like it's a very separate locus there. So you have two different diseases at the same locus, which makes you start to ask if the genome isn't actually a very small place. And if you have a higher probability that this is also a locus actually that's involved in cancer risk susceptibility. So if you have certain places in the genome where, when you get variation, you're just more likely to get disease of any type, I think it's going to be very interesting to see.
[3:17] [Dr. Teri Manolio] That's a very good point to make, that we're actually -- as Laura said, you know, although the genome is a very big place, it's also in many ways becoming a very small place. And so the Wellcome Trust papers published an association between a given region, which I forget now, and type 1 diabetes that was also identical to the same association -- the same association that was found in Crohn's disease. And who would have thought? [Dr. Nancy Cox] And there was some for rheumatoid arthritis also that overlapped. [Dr. Teri Manolio] Yes, exactly, so that, I think, will help us a lot. Debbie?
[3:48] [Dr. Debbie Nickerson] A lot of times we annotate genes based on what we know they function in. And actually we have no idea how many different processes in the system. We have 30,000 genes actually encoding a really complex machine, if you want to think of it that way. These things are going to be redundant parts that are used in many different ways, and it may be through association studies that we'll really get an idea of how redundantly they're used. They also may give us clues to regions of the genome that have been selected over time, sort of the thrifty-gene hypothesis, where we've had regions that show unusual properties that protected us in past eons ago, but today they are at such high frequencies, they're now causing diseases that we really didn't have showing up in the population ages ago.
[4:46] [Dr. Nancy Cox] Now Debbie's point is really good, and, I mean, even the names of genes are somewhat historical and almost misleading sometimes. So you'll see things called kinases because they have a kinase domain, and then it may turn out that the most frequently observed alter -- you know, spliced form of that gene never has the kinase domain as part of it. So, you know, its main function may be something that's not anything like a kinase, or maybe it is.
[5:18] I mean, that's the problem, and the alternative splicing certainly multiplies the number of gene products that we need to deal with in terms of association studies, as well. [Dr. Teri Manolio] And what is alternative splicing? [Dr. Nancy Cox] So if you envision the linear set of exons that make up a gene, we often see that different exons are knitted together to make different proteins. And sometimes it's a tissue-specific differentiation, so you may see exons one, three, five, and seven expressed in liver, and two, four, six, and eight expressed in brain.
[5:58] And so, you know, different subsets that way. You may just, you know, remove the last exon for some expression at a different time in life, so that there's temporal differences, sometimes tissue-specific differences, and that adds another complexity to figuring out what the function is of associations that get examined. [Dr. Teri Manolio] Which one won't get really from sequence, from genotyping data.
[6:30] [Dr. Nancy Cox] Right, and so what, you know, when we talk about the non-coding sequence polymorphisms that get associated with disease, some may be about cues for alternative splicing, some may be more directly about expression of that gene, and some may be about expression of genes, you know, hundreds of kb away that in DNA secondary structure, you know, is sort of right on top of what there -- what's it's working on. So -- [Dr. Teri Manolio] Yes. [Female Speaker] To impute the data, Mark Daly used the allelic frequency, and Gonzalo Abecasis used the genotype, so I think they impute the data a little bit different.
[7:12] It's not the 100 percent -- like a consistent with the different two methods. Do you know similar -- do they work or if it's not working in a similar way? And how can you deal with the inconsistent problem? [Dr. Laura Scott] I'll take that. So the imputation methods that I talked about from Jonathan Marchini and Gonzalo Abecasis are looking at the phased haplotypes in the HapMap Data.
[7:47] So the first thing is, in both what Nancy and I talked about, your -- and the kind of multi-marker methods that have come out of the Broad, which I think are similar to TUNA -- [Female Speaker] TUNA use the allelic frequency. [Dr. Laura Scott] Right. Right. [Dr. Nancy Cox] It's just estimating allele frequencies. [Dr. Laura Scott] It's estimating allele frequencies. [Dr. Nancy Cox] It's not directly imputing genotypes. [Dr. Laura Scott] Right, so you're starting with the same underlying data. So if you started with the same -- if you took the same portion of a haplotype in both of these methods, then in theory you should get out the same results from both of them.
[8:24] The -- I don't know how far out the genotype data goes when you're imputing in TUNA, but in the methods that take advantage of the phased HapMap data, you're really taking advantage of any LD information that exists along the chromosomes. So, my guess is you may be getting a slightly more precise estimate for the imputed data than you are for the allele frequency estimate. But most of times they're going to give you very similar -- similar sorts of results.
[8:58] The difference comes in, in that if you want to do case control studies where you're looking at differences in allele frequencies, you get very similar things. If you want to look at quantitative traits, you then need to have the individual genotype data. And so at that point, the allele frequencies are not going to be useful to you. [Dr. Teri Manolio] Andy. [Dr. Andrew Singleton] So I wondered if it would be worth just discussing, briefly, the problems that admixture, or the perceived problems of admixture.
[9:30] I think there's a general appreciation that admixture's not a huge problem in Caucasian populations, when we looked at European populations. But clearly one point of interest in the U.S. is to look at associations in cohorts like African-Americans, African-Asians, people from southern America that are admixed to the U.S. population. And I wonder how that will affect the results, and -- particularly to do with imputation methods where you're looking at a very admixed genome.
[10:04] [Dr. Nancy Cox] So we've studied Mexican-Americans a lot, and, you know, have looked at this from a variety of perspectives. And in fact -- so, you can certainly use estimates of ancestry as covariates in the analysis, and also -- or the principle components from something like EIGENSTRAT. In fact, in the studies -- in our studies on Mexican-Americans, those are so highly correlated; it doesn't make any difference which one you use.
[10:35] The correlation to the first principle components from EIGENSTRAT versus the ancestry estimates from something that's more population-genetic-based like structure was .95. So, it made no difference which way you did it, and in fact, for the phenotype we were interested in, actually made no difference in the analysis, which simply implies that for that particular data set, there wasn't really a big difference between cases and the controls we had, in terms of the ancestry proportions.
[11:12] But it's absolutely going to be possible to do that, I think for -- whether you're looking at African-Americans, Mexican-Americans, other populations of mixed ancestry. It should be possible to allow for the possibilities that the individuals are not identically admixed, and take that into account in the analyses. [Dr. Laura Scott] I want to come back to the question on imputation because I think one thing that's very important, no matter what method you're using to do this, is if you're finding SNPs -- particularly in a region where you didn't have any evidence of association from genotype SNPs or SNPs that appear to have a much stronger association than genotype SNPs -- it's very important to go back and actually genotype those SNPs in the original population to verify that the imputation is working, because if you do imputation across a genome and you take the most strong associations from the
[12:13] imputation, there's some not insubstantial fraction that, upon re-genotyping, are going to have a weaker association. So you can't just take the imputed data and believe it. [Dr. Debbie Nickerson] I'd like to add to that a little bit. I think that imputation for European and Asian samples is -- can be taken with -- can -- is much better than imputation for African decent samples.
[12:45] I think there's a lot more missing variation in that population in the HapMap sample. So, I worry a little about collapsing the data set and using imputations until we know a lot more about that. I think the way it's being used now -- we're looking at mostly people of European ancestry that we have a better handle on the variation in the data sets for. [Dr. Nancy Cox] And you saw that the, at least with respect to TUNA, in the Mexican-Americans we didn't have near as tight a correlation as we did for the European samples.
[13:25] Nevertheless, the correlation's quite good. And so, I think it's just a measure -- an additional measure of uncertainty for that -- for populations outside the HapMap. And of course, there are a variety -- so we imputed using both European and Asian chromosomes in the Mexican-Americans. And for many SNPs that have very similar frequencies in the two populations you get exactly the same results with TUNA, regardless of whether you were looking inside the Asian or the European.
[14:01] But for a sizable proportion of SNPs, you only even get an answer in one population or the other because the SNP simply isn't polymorphic in Europeans, for example, but only in the Japanese plus Chinese. Or, it's only -- only informative in the European subset. So there are some very interesting differences. And I think, you know, you want to take into account, sort of, local versus global ancestry in trying to interpret some of those things.
[14:32] [Dr. Laura Scott] So in the -- in the -- with the imputation programs, I know that one of the things that has been tried is actually taking all of the HapMap chromosomes and using them as your starting set. And if I'm remembering correctly from the slides that I've seen, that actually does a pretty good job in most populations, even those that are -- you know, if you take a panel of these populations from all across the world, it does do a better job in some of those, or an equally good job, than taking any one of the specific three HapMap -- European origin, African, and Asian origin.
[15:17] [Dr. Teri Manolio] Another comment, Debbie? Last comment. [Dr. Debbie Nickerson] You know, the -- I believe that the -- it should still be used with caution on the African data set that is underestimated on the chips and underestimated in HapMaps.
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帰属
「Genome-Wide Association Studies for the Rest of Us: Panel Discussion 3」by National Human Genome Research Institute(https://www.youtube.com/@genometv)、CC BY 3.0(https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/)の下でライセンスされています。ソース動画:https://www.youtube.com/watch?v=75vx85L9bLc。このページは動画のテキストトランスクリプトであり、段落区切りとタイムスタンプが追加されています。作成者はVidleafと提携しておらず、Vidleafを推奨するものでもありません。VidleafはAIによる句読点とAI生成の要約を追加しました。元の文言はこのページで引き続き利用可能です。
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