אפידמיולוגיה גנטית

אפידמיולוגיה גנטית, המחקר כיצד גנים וגורמים סביבתיים משפיעים על תכונות האדם ועל בריאות ומחלות האדם. אפידמיולוגיה גנטית התפתחה בתחילה מגנטיקה של אוכלוסייה, במיוחד גנטיקה כמותית אנושית, עם תרומות רעיוניות ומתודולוגיות מאפידמיולוגיה.

אחד התומכים המוקדמים באפידמיולוגיה גנטית, הגנטיקאי האמריקאי ניוטון מורטון, הגדיר את התחום כמתייחס לאטיולוגיה, להפצה ולבקרה של מחלות בקבוצות של אנשים קשורים והגורמים התורשתיים למחלות באוכלוסיות. הגדרה זו מאוחר יותר הורחבה כך שתכלול את תפקידה של הסביבה, כתוצאה מההבנה כי גורמים גנטיים בדרך כלל מקשרים עם גורמים סביבתיים כדי להשפיע על מחלות באוכלוסיות אנושיות. בשנת 2003 טבעו המדענים מוין ג'יי חורי, ג'וליאן ליטל ווילי בורק את המונח אפידמיולוגיה של הגנום האנושי כדי להקיף מערכת מחקר העושה שימוש בשיטות האפידמיולוגיה כדי להבין את השפעת השונות הגנומית הן בבריאות והן במחלות, ובכך עוברת מעבר ל השפעה של גנים בודדים, שנותרו המוקד העיקרי של האפידמיולוגיה הגנטית.

האפידמיולוגיה הגנטית המודרנית כוללת את כל המחלות, בין אם הן שכיחות ומורכבות או כביכול פשוטות יותר, כמו מה שמכונה הפרעות מונוגניות (חד-גנים). התקדמויות רבות באפידמיולוגיה של מחלות גנטיות היו כרוכות בהפרעות בירושה פשוטות לכאורה (למשל סיסטיק פיברוזיס, מחלת תאי מגל). עם זאת, התקדמויות אלה הצביעו על כך שגם הפרעות מונוגניות יכולות להיות מורכבות ביותר, כתוצאה מגורמים אפיגנטיים ואינטראקציות של גנים למחלות עם גורמים סביבתיים. בנוסף למיקוד הרחב במחלות גנטיות, האפידמיולוגיה הגנטית כוללת מגוון היבטים של האפידמיולוגיה, כולל מחקרים על שכיחות, אפידמיולוגיה קלינית, יחסי גנוטיפ-פנוטיפ והתקדמות ותוצאות של מחלות.

התפתחויות היסטוריות

מבחינה היסטורית, לתחום האפידמיולוגיה הגנטית יש שורשים בתחומי הרפואה הנוגעים לסיבות ותורשה של מחלות. לפני שנות החמישים, לפני שהתחום הוקם רשמית, מדענים שאולי יתויגו כאפידמיולוגים גנטיים מוקדמים ניסו לפענח את הקשר בין טבע (גנטיקה) וטיפוח (סביבה) במחלות אנושיות. פעילויות אלו היו בניגוד לפעילותם של מתרגלים מוקדמים בתחום הגנטיקה הרפואית וייעוץ גנטי. הראשון נטה להיות מכוון להיבטים קליניים ותיאוריים של מחלות עם מעורבות גנטית פוטנציאלית, ואילו האחרונים ביצעו ייעוץ גנטי על סמך מה שהיה ידוע אז על דפוסי הירושה של כמה מחלות. מתרגלים מוקדמים של אפידמיולוגיה גנטית, לעומת זאת, חיפשו לעיתים קרובות קשרים בין מחלות, כמו למשל כיב בקיבה ותכונות גנטיות של קבוצות דם. בנוסף, בראשית שנות השישים, כאשר האפידמיולוגיה הגנטית החלה להתגבש, המורשת של האאוגניקה עדיין ניכרה בשמות של כתבי עת וארגונים רפואיים.

ההיסטוריה המוקדמת של הניסיונות לפתור את בעיית התורשה מול הסביבה - כלומר טבע מול טיפוח - בגרימת מחלות אנושיות הייתה נתונה להדגשת החשיבות של האחד על פני השני. הדאגות המדעיות והחברתיות כאחד היו אחראיות להנעת אותם נדנדות בפרספקטיבה לאורך זמן, לפיה הקהילה המדעית והחברה ראו בטבע או בטיפוח את הקובעת החשובה יותר בגרימת מחלות. בעידן המודרני המחלוקת סביב טבע מול טיפוח הוחלפה בהדרגה בתפיסה הכוללת תפקידים הן לטבע והן לטיפוח במחלות אנושיות. אכן, גורמים גנטיים וגם סביבתיים נמצאו כמשפיעים על רגישות המחלה.

מאז החלק האחרון של המאה העשרים הוכרה יותר ויותר החשיבות של הגורמים הגורמים למחלות אנושיות. בינתיים, גנטיקאים אנושיים תיארו את תפקידן של חשיפות סביבתיות שונות במחלות אנושיות. כמו כן, גברה ההכרה ברעיון, שנטען בשנת 2003 על ידי חורי, ליטל ובורק, כי מרבית המחלות האנושיות, אם לא כולן, הן תוצאה של האינטראקציה בין הרגישות הגנטית הבסיסית לחשיפות למרכיבים שונים בסביבה, כולל גורמים כימיים, תזונתיים, זיהומיים, פיזיים והתנהגותיים. זה האחרון יקיף את השפעותיהם של גורמים תרבותיים בהתנהגות האדם ואת האינטראקציה שלהם עם גורמים סביבתיים אחרים.

גישות באפידמיולוגיה גנטית

גישות שונות משמשות באפידמיולוגיה גנטית, כולל גישות מבוססות אוכלוסייה, מחקרי בקרת מקרה ומחקרי שכיחות. למשל, ניתן להשתמש בגישות מבוססות אוכלוסייה לאיסוף נתונים על התכונות והתוצאות הקליניות בחולים עם מחלות והפרעות ספציפיות. הכרת מאפייני החלוקה של משתנים דמוגרפיים סוציו-אקונומיים ואחרים באוכלוסיית המחקר יכולה לספק תובנה נוספת לגבי מחלות.

גישות אחרות בהן נעשה שימוש כוללות מחקרי הצמדה, המתמקדים בנטייתם של גנים מסוימים וגורמים גנטיים אחרים לעבור בירושה כיחידה (במקום באופן עצמאי). עבור מחלות מולטי-פקטורליות (מחלות הכוללות גנים מרובים) ניתן להשתמש במחקרים הכוללים תאומים כדי לבסס עדויות לתפקיד של גורמים גנטיים במחלה, בעוד שמחקרי אסוציאציות עשויים לשמש לגילוי גנים רגישים. נעשה שימוש גם במחקרים משפחתיים על סיכון למחלות אצל קרובי משפחה מדרגה ראשונה והם כוללים לעתים קרובות השוואות של סיכון משפחתי לסיכון באוכלוסייה (כלומר, שכיחות), ואם קיימים בקרות (למשל, במחקרי בקרת מקרה), לסיכון של קרובי משפחה של אנשים בשליטה.

תרומה חשובה של האפידמיולוגיה להתפתחות האפידמיולוגיה הגנטית הייתה הכנסת שיטות אפידמיולוגיות מסורתיות לתערובת של עיצובי המחקר. גנטיקה כמותית אנושית השתמשה במחקרים על תאומים, אחים, אחים למחצה, ובמקרים מסוימים מאומצים כדי לחקור את המקורות הגנטיים והסביבתיים לשונות בתכונות ובמחלות אנושיות. יישום של שיטות אפידמיולוגיות כמו מחקרי בקרת מקרה ומחקרים עוקבים הרחיב עוד יותר את השיטות לבחינת גורמי סיכון גנטיים וסביבתיים בו זמנית. באחת מהשיטות בהן נעשה שימוש, הדגש על גישה מבוססת אוכלוסין הופך להיות חשוב, בין אם מדובר באיסוף נתוני שכיחות בתוכנות מעקב או שיפור היכולת לבדוק עד כמה מייצג מדגם ספציפי באמצעות הבנת המאפיינים של הגדולים יותר אוכלוסייה.

תרומות לבריאות הציבור

האפידמיולוגיה הגנטית תרמה תרומות חשובות לרפואה ובריאות הציבור. דוגמא אחת היא השימוש בהקרנת יילודים לגילוי הפרעות תורשתיות בצאצאים. בארצות הברית, מחקר התערבות קליני שנערך בשנות השמונים על מחלות תאי מגל סלל את הדרך להרחבת תוכניות ההקרנה של הילודים כדי לכלול את המחלה בתוכניות של מדינות נוספות. המחקר היה ניסוי אקראי כדי לקבוע את ההשפעות המונעות (מונעות) של מתן פניצילין בקרב ילדים המאובחנים כחולים בתאי מגל. הפחתה בשכיחות דלקות פנאומוקוקיות ובתמותה אצל אותם תינוקות שקיבלו פניצילין בהשוואה לקבוצה שלא טופלה הובילה למסקנה כי יש להיבדק בילדים בתקופת הילוד למחלת תאי מגל ולקבל פניצילין בתחילת השנה הראשונה לחיים. בסוף המאה העשרים ותחילת המאה העשרים ואחת, מחקרים גילו כי תכונות משפחתיות קשורות להפרעות פסיכיאטריות מסוימות ותלות בחומרים אצל מבוגרים וילדים. הכרה זו סייעה לאפידמיולוגים גנטיים לזהות גורמים סביבתיים ספציפיים התורמים להפרעות, ומצביעה על כך שמניעת חשיפה לגורמים מסוג זה עשויה להפחית את הסיכון להתפתחות ההפרעות.

כאשר גנטיקאים ואפידמיולוגים אנושיים מחפשים אסטרטגיות אופטימליות יותר לזיהוי גנים של מחלות ולהתגברות על מגבלות מתודולוגיות בבחינת המרכיבים הגנטיים של מחלות מורכבות, עבודתם ממשיכה לסייע בתרגום תוצאות המחקר הגנומי לאמצעים יעילים לבריאות הציבור.

הבחנות מתחומים קשורים

ישנם מספר היבטים המבדילים את האפידמיולוגיה הגנטית מתחומים אחרים בגנטיקה. הראשונה היא טבעה המבוסס על אוכלוסייה של האפידמיולוגיה הגנטית, אשר יחד עם גישות מתודולוגיות משותפות, הוא אחד הקשרים העיקריים שלה עם האפידמיולוגיה. שנית, דרכי המשגה של התחום מדגישים את החיפוש אחר השפעות משולבות ואינטראקטיביות של גורמים גנטיים וסביבתיים. לבסוף, האפידמיולוגיה הגנטית כוללת התחשבות בבסיס הביולוגי של המחלות לכדי פיתוח מודלים של סיבתיות למחלות.

בנוסף, האפידמיולוגיה הגנטית נבדלת מתחום האפידמיולוגיה המולקולרית, שצמחה מתוך האפידמיולוגיה הסביבתית. הרציונל להופעתה של אפידמיולוגיה מולקולרית היה הצורך בזיהוי סמנים ביולוגיים של חשיפות סביבתיות כיישום של ביולוגיה מולקולרית באפידמיולוגיה.