Comprendre les Scores Polyéniques : Un Guide Génétique
Un aperçu des scores polygéniques et de leurs implications pour les traits et la santé.
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Table des matières
Les scores polygéniques sont des chiffres qui aident à prédire certains traits ou caractéristiques chez les gens en se basant sur leur ADN. Ils prennent en compte plein de petites variations génétiques qui peuvent influencer des traits comme la taille, le poids, ou même le risque de développer certaines maladies.
Comment les scores polygéniques sont-ils calculés ?
Pour calculer un score polygénique, les chercheurs commencent par étudier un grand nombre de personnes pour identifier les variantes génétiques liées à un trait spécifique. Le processus inclut généralement plusieurs étapes :
Collecte de données : Les scientifiques ramassent des données génétiques d'un large groupe de gens, souvent en utilisant une méthode appelée étude d'association à l'échelle du génome (GWAS). Cette étude cherche des liens entre des variantes génétiques spécifiques et des traits.
Estimation des effets : Pour chaque variante génétique trouvée, les chercheurs mesurent son impact sur le trait en question. Cet impact est moyenné sur différents environnements et origines des personnes de l'étude.
Création de scores : Une fois que ces effets sont connus, ils peuvent être combinés en un score polygénique pour chaque individu. Ce score est calculé en additionnant toutes les variantes génétiques d'un individu, chacune pondérée par son effet estimé sur le trait.
Faisant des prédictions : Si les calculs sont bien faits, ces scores peuvent donner une estimation de la valeur du trait de l’individu, en supposant que les effets génétiques et environnementaux fonctionnent ensemble de manière simple.
Les promesses et les défis
Bien que les scores polygéniques puissent être utiles, ils présentent des défis. Voici quelques points clés à considérer :
Facteurs environnementaux : Les environnements dans lesquels vivent les individus peuvent influencer leurs traits. Si les personnes de l'étude viennent de milieux très différents, ça peut rendre difficile la séparation des effets des gènes et des effets de leur environnement.
Ascendance et biais : Les différences d'ascendance peuvent introduire des biais. Par exemple, si certains groupes d’ascendance sont plus susceptibles de vivre dans des environnements spécifiques, les effets estimés des variantes génétiques peuvent être faussés.
Traits corrélés : Parfois, les traits peuvent être corrélés avec l'ascendance, ce qui signifie que les modèles observés dans les scores polygéniques pourraient refléter autant des différences environnementales que des différences génétiques.
Regroupement géographique : Les études montrent souvent que les scores polygéniques montrent des patterns basés sur la géographie, même quand les chercheurs essaient de contrôler l'ascendance. Ça amène des questions sur le fait de savoir si ces patterns sont dus à de réelles différences génétiques ou à des biais dans les données.
Application en médecine et recherche
Les scores polygéniques ont du potentiel dans la recherche scientifique de base et les applications médicales. Voici comment ils pourraient être utiles :
Prédire les risques pour la santé : En utilisant des scores polygéniques, les médecins pourraient prédire le risque d'un patient pour certaines maladies en se basant sur son ADN. Cela pourrait mener à des traitements plus personnalisés et des stratégies de prévention.
Comprendre l'évolution : Les chercheurs peuvent utiliser des scores polygéniques pour étudier comment les traits ont évolué au fil du temps et comment la sélection naturelle a pu influencer certaines variations génétiques.
Traiter les disparités en santé : Si certains groupes sont connus pour avoir des scores polygéniques différents, ça pourrait aider à comprendre les Disparités de santé entre différentes populations, même s'il faut faire attention à interpréter ces différences correctement.
Défis dans l'utilisation des scores polygéniques
Malgré leur potentiel, il y a plusieurs défis à utiliser les scores polygéniques de manière efficace :
Stratification des populations : Quand différents groupes ont des origines différentes, ça peut conduire à des résultats biaisés. Si un score polygénique est calculé à partir d'un groupe et utilisé pour prédire des traits dans un autre, la précision peut chuter de manière significative.
Erreurs d'estimation : Les chercheurs doivent faire attention en estimant les effets des variantes génétiques. Des erreurs dans ces estimations peuvent mener à des scores polygéniques biaisés, ce qui affecte ensuite les prédictions.
Besoin d'échantillons diversifiés : Pour que les scores polygéniques soient précis, ils doivent être calculés à partir de fonds génétiques divers. Cette diversité aide à faire des prédictions fiables à travers différentes populations.
Complexité des interactions génétiques : Les traits résultent souvent d'interactions complexes entre plusieurs gènes et facteurs environnementaux. Simplifier ces interactions en un score peut faire passer à côté de nuances importantes.
Efforts pour améliorer les scores polygéniques
Pour relever les défis liés aux scores polygéniques, les scientifiques explorent diverses approches :
Amélioration de la collecte de données : Rassembler des données d'un large éventail de populations peut aider à s'assurer que les scores polygéniques soient plus précis et largement applicables.
Nouvelles méthodes statistiques : Les chercheurs développent continuellement des méthodes statistiques avancées pour mieux tenir compte de la structure des populations et veiller à minimiser les biais.
Inclusion de données environnementales : Incorporer des données environnementales aux côtés des données génétiques pourrait aider à donner une image plus claire de comment les deux facteurs influencent les traits.
Tests dans des situations réelles : Au-delà du laboratoire, tester les scores polygéniques dans des conditions réelles peut aider à valider leur utilité et leur précision.
L'avenir des scores polygéniques
À mesure que la recherche avance, les scores polygéniques pourraient devenir des outils plus fiables pour prédire des traits chez les individus. Cela pourrait mener à des avancées en médecine personnalisée et à une meilleure compréhension de la génétique humaine. Cependant, il est essentiel que les scientifiques restent conscients des limites et des biais qui peuvent survenir dans leurs calculs et interprétations.
En conclusion, les scores polygéniques représentent une méthode prometteuse pour lier la génétique aux traits et aux résultats de santé. À mesure que la technologie et les méthodes progressent, ces scores pourraient jouer un rôle de plus en plus important dans la recherche et la médecine, en aidant à adapter les traitements aux individus en fonction de leurs profils génétiques. Néanmoins, la prudence et des méthodologies rigoureuses sont essentielles pour garantir la validité et l'applicabilité de ces scores à travers des populations diverses.
Titre: Testing for differences in polygenic scores in the presence of confounding
Résumé: Polygenic scores have become an important tool in human genetics, enabling the prediction of individuals phenotypes from their genotypes. Understanding how the pattern of differences in polygenic score predictions across individuals intersects with variation in ancestry can provide insights into the evolutionary forces acting on the trait in question, and is important for understanding health disparities. However, because most polygenic scores are computed using effect estimates from population samples, they are susceptible to confounding by both genetic and environmental effects that are correlated with ancestry. The extent to which this confounding drives patterns in the distribution of polygenic scores depends on patterns of population structure in both the original estimation panel and in the prediction/test panel. Here, we use theory from population and statistical genetics, together with simulations, to study the procedure of testing for an association between polygenic scores and axes of ancestry variation in the presence of confounding. We use a general model of genetic relatedness to describe how confounding in the estimation panel biases the distribution of polygenic scores in a way that depends on the degree of overlap in population structure between panels. We then show how this confounding can bias tests for associations between polygenic scores and important axes of ancestry variation in the test panel. Specifically, for any given test, there exists a single axis of population structure in the GWAS panel that needs to be controlled for in order to protect the test. Based on this result, we propose a new approach for directly estimating this axis of population structure in the GWAS panel. We then use simulations to compare the performance of this approach to the standard approach in which the principal components of the GWAS panel genotypes are used to control for stratification. Author SummaryComplex traits are influenced by both genetics and the environment. Human geneticists increasingly use polygenic scores, calculated as the weighted sum of trait-associated alleles, to predict genetic effects on a phenotype. Differences in polygenic scores across groups would therefore seem to indicate differences in the genetic basis of the trait, which are of interest to researchers across disciplines. However, because polygenic scores are usually computed using effect sizes estimated using population samples, they are susceptible to confounding due to both the genetic background and the environment. Here, we use theory from population and statistical genetics, together with simulations, to study how environmental and background genetic effects can confound tests for association between polygenic scores and axes of ancestry variation. We then develop a simple method to protect these tests from confounding, which we evaluate, alongside standard methods, across a range of possible situations. Our work helps clarify how bias in the distribution of polygenic scores is produced and provides insight to researchers wishing to protect their analyses from confounding.
Auteurs: Jeremy J Berg, J. Blanc
Dernière mise à jour: 2024-06-26 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.12.532301
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.12.532301.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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