Estudo de Associação Genómica: Introdução, Métodos e Aplicação

Introdução aos Estudos de Associação em Todo o Genoma

Os Institutos Nacionais de Saúde definem um Estudo de Associação em Todo o Genoma como "um estudo da variação genética comum em todo o genoma humano com o objetivo de identificar associações genéticas com características observáveis." Embora estudos de ligação familiar e estudos com dezenas de milhares de variantes genéticas baseadas em genes SNPs analisar a variação genética em todo o genoma, a definição dos Institutos Nacionais de Saúde exige uma densidade e seleção adequadas de marcadores genéticos para capturar uma grande proporção de variantes comuns na população em estudo, quantificadas em um número suficiente de indivíduos para proporcionar poder suficiente para detectar variantes de efeito modesto.

O foco desta discussão está em estudos que tentam avaliar pelo menos 100 000 SNPs escolhidos para servir como proxies para o maior número possível de SNPs. Um estudo de associação genômica (GWA) típico é dividido em quatro secções: (1) um grande número de pessoas com a doença ou traço de interesse, bem como um grupo de controlo adequado; (2) isolamento de DNA, genotipagem e análise de dados para garantir alta qualidade de genotipagem; (3) testes estatísticos para associações entre SNPs que passam os limiares de qualidade e a doença/traço; e (4) replicação das associações detectadas numa população amostral separada ou exame experimental das implicações funcionais.

Figura 1. Uma visão rápida do Estudo de Associação em Larga Escala do Genoma. (Tam, 2019)

Métodos Utilizados em Estudos de Associação em Todo o Genoma

O desenho caso-controle, que compara dois grandes grupos de pessoas, um grupo de controlo saudável e um grupo de casos doentes, é a abordagem mais comum utilizada em estudos de associação genómica (GWA). A maioria dos SNPs comuns conhecidos é genotipada nos membros de cada grupo. O número exato de SNPs varia dependendo da tecnologia de genotipagem, mas normalmente é de um milhão ou mais. A frequência alélica de cada um desses SNPs é então comparada entre os grupos de casos e de controlo para verificar se existe uma diferença significativa. A razão de chances é a unidade fundamental para relatar tamanhos de efeito em tais situações. A razão de chances é a razão de duas chances, que nos estudos GWA são as chances de um caso para pessoas que têm um alelo específico e as chances de um caso para pessoas que não têm esse mesmo alelo.

A avaliação de dados fenotípicos quantitativos, como altura ou concentrações de biomarcadores, ou mesmo expressão génica, é uma alternativa comum aos estudos de GWA caso-controlo. Estatísticas alternativas para padrões de penetrância dominante e recessiva também podem ser utilizadas. Software de bioinformática, como SNPTEST e PLINK, que suportam muitas dessas estatísticas alternativas, são frequentemente utilizados para cálculos. O efeito de SNPs individuais é o foco dos GWAS. Interações complexas entre dois ou mais SNPs, conhecidas como epistasia, também podem desempenhar um papel em doenças complexas. Identificar interações estatisticamente relevantes nos dados de GWAS é computacional e estatisticamente difícil devido ao número potencialmente infinito de interações.

Aplicações de Estudos de Associação em Todo o Genoma

Os estudos de associação genômica (GWA) analisam centenas de milhares de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) e ligam-nos a condições clínicas e características mensuráveis utilizando tecnologias de genotipagem de alto rendimento. Desde 2005, os estudos GWA classificaram e replicaram quase 100 loci para até 40 doenças e características comuns, muitas em genes que inicialmente não se suspeitava terem um papel na doença em estudo, e algumas em áreas genómicas que não contêm genes conhecidos. Os estudos GWA representam um avanço significativo na descoberta de variantes genéticas causadoras de doenças, mas também apresentam desvantagens significativas, como o potencial para resultados falso-positivos e falso-negativos, bem como preconceitos relacionados à seleção de participantes do estudo e erros de genotipagem. Embora as aplicações das descobertas dos GWA na prevenção e tratamento estejam atualmente a ser exploradas, estes estudos servem principalmente como uma ferramenta valiosa de descoberta para analisar a função genómica e esclarecer os mecanismos patofisiológicos.

Referências:

1. Dixon AL, Liang L, Moffatt MF, et al.Um estudo de associação genómica de expressão génica global. Genética da Natureza. Outubro de 2007;39(10).
2. Zhang H, Wang Z, Wang S, Li H. Progresso do estudo de associação genómica em animais domésticos. Revista de Ciência Animal e BiotecnologiaDezembro de 2012; 3(1).
3. Pearson TA, Manolio TA. Como interpretar um estudo de associação genómica. Jama. 2008 Mar 19;299(11).
4. Tam V, Patel N, Turcotte M, et al.. Benefícios e limitações dos estudos de associação em todo o genomaNature Reviews Genetics. 2019 Ago;20(8).