แนวทาง การเลือก ยีนเป้าหมายในการ ศึกษา ความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมมุ่งเน้นไปที่ความสัมพันธ์ระหว่างความแปรผันทางพันธุกรรมภายในยีนเป้าหมายที่กำหนดไว้ล่วงหน้ากับฟีโนไทป์หรือสภาวะของโรค ซึ่งแตกต่างจากการศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนม (GWAS) ซึ่งเป็นแนวทางที่ไม่ต้องตั้งสมมติฐานล่วงหน้า โดยจะสแกนจีโนม ทั้งหมด เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรทางพันธุกรรมทั่วไป (โดยทั่วไปคือ SNP ) กับลักษณะที่สนใจ ยีนเป้าหมายมักถูกเลือกสำหรับการศึกษาโดยอาศัย ความรู้ เบื้องต้นเกี่ยวกับผลกระทบทางชีววิทยาของยีนต่อลักษณะหรือโรคที่กำลังศึกษา^{[ 1 ] [ 2 ]}เหตุผลเบื้องหลังการมุ่งเน้นไปที่ความแปรผันของอัลลีลในบริเวณเฉพาะที่มีความสำคัญทางชีววิทยาของจีโนมก็คือ อัลลีลบางตัวภายในยีนอาจส่งผลกระทบโดยตรงต่อการทำงานของยีนที่กำลังศึกษาและนำไปสู่ความแปรผันในฟีโนไทป์หรือสภาวะของโรคที่กำลังตรวจสอบ แนวทางนี้มักใช้ การออกแบบ การศึกษาแบบกรณีควบคุมเพื่อพยายามตอบคำถามว่า "อัลลีลหนึ่งของยีนเป้าหมายพบได้บ่อยกว่าในผู้ป่วยที่เป็นโรคมากกว่าในผู้ที่ไม่เป็นโรคหรือไม่" ^{[ 1 ]}ยีนเป้าหมายที่คาดว่าเกี่ยวข้องกับลักษณะที่ซับซ้อนโดยทั่วไปไม่ได้ถูกจำลองซ้ำโดย GWAS ในภายหลัง^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}หรือความพยายามในการจำลองซ้ำที่มีกำลังสูง^{[ 7 ] [ 8 ]} ความล้มเหลวของการศึกษาเกี่ยวกับยีนเป้าหมายในการให้ความกระจ่างเกี่ยวกับยีนเฉพาะที่อยู่ เบื้องหลังลักษณะดังกล่าว เกิดจากพลังทางสถิติ ที่ไม่เพียงพอ ความน่าจะเป็นก่อนหน้าที่ นักวิทยาศาสตร์จะสามารถเดาอัลลีลเฉพาะภายในยีนเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับลักษณะได้อย่างถูกต้องต่ำ ^{แนวทาง}ปฏิบัติที่ไม่ดี และการขุดค้นข้อมูล [ ^{9 ] [ 6 ] [ 10 ]}

โดยทั่วไปแล้ว ยีนเป้าหมายที่เหมาะสมจะถูกเลือกโดยพิจารณาจากความเกี่ยวข้องทางชีววิทยา สรีรวิทยา หรือหน้าที่การทำงานที่ทราบแล้วกับโรคที่กำลังศึกษา วิธีการนี้มีข้อจำกัดตรงที่ต้องอาศัยความรู้ที่มีอยู่เกี่ยวกับชีววิทยาของโรคที่ทราบหรือตามทฤษฎี อย่างไรก็ตาม เครื่องมือทางโมเลกุลช่วยให้เข้าใจกลไกของโรคและระบุบริเวณที่น่าสนใจในจีโนมได้การศึกษาการเชื่อมโยงทั่วทั้งจีโนม (GWAS) และ การทำแผนที่ ตำแหน่งลักษณะเชิงปริมาณ (QTL) จะตรวจสอบความแปรผันทั่วไปทั่วทั้งจีโนม และด้วยเหตุนี้จึงสามารถตรวจจับบริเวณที่น่าสนใจใหม่ที่อยู่ในหรือใกล้กับยีนเป้าหมายที่มีศักยภาพได้ ข้อมูล ไมโครอาร์เรย์ช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบการแสดงออกของยีนที่แตกต่างกันระหว่างผู้ป่วยและกลุ่มควบคุม และสามารถช่วยระบุยีนเป้าหมายใหม่ที่มีศักยภาพได้^{[ 11 ]}

ความแปรปรวนอย่างมากระหว่างสิ่งมีชีวิตบางครั้งอาจทำให้ยากที่จะแยกแยะความแปรผันปกติในโพลีมอร์ฟิซึมของนิวคลีโอไทด์เดี่ยว (SNP) ออกจากยีนเป้าหมายที่มีความแปรผันที่เกี่ยวข้องกับโรค^{[ 12 ]}ในการวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมาก มีปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการที่สามารถช่วยนำไปสู่ตัวแปรที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด ปัจจัยเหล่านี้รวมถึงลำดับความสำคัญใน SNP ความเสี่ยงสัมพัทธ์ของการเปลี่ยนแปลงการทำงานในยีน และภาวะไม่สมดุลของการเชื่อมโยงระหว่าง SNP ^{[ 13 ]}

นอกจากนี้ การเข้าถึงข้อมูลทางพันธุกรรมผ่านฐานข้อมูลออนไลน์ยังช่วยให้นักวิจัยสามารถค้นหาข้อมูลที่มีอยู่และแหล่งข้อมูลบนเว็บเพื่อค้นหายีนเป้าหมายใหม่ได้^{[ 14 ]}มีฐานข้อมูลออนไลน์มากมายให้ค้นคว้าวิจัยเกี่ยวกับยีนในสายพันธุ์ต่างๆ

• Gene เป็นฐานข้อมูลประเภทหนึ่งที่ช่วยให้เข้าถึงข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะทางฟีโนไทป์ วิถีการทำงาน และความแปรผันของยีนจำนวนมากในสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ได้
• ในการตรวจสอบการทำงานร่วมกันระหว่างยีนในวิถีทางชีวภาพ กลุ่มความร่วมมือด้าน ออนโทโลยีของยีน (Gene Ontology Consortium หรือ GO Project) สามารถช่วยสร้างแผนที่ความสัมพันธ์เหล่านี้ได้ โครงการ GO อธิบายผลิตภัณฑ์ของยีนในสามวิธีที่แตกต่างกันโดยไม่ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต ได้แก่ กระบวนการทางชีวภาพ ส่วนประกอบของเซลล์ และหน้าที่ระดับโมเลกุล การใช้ข้อมูลนี้จะช่วยเพิ่มพูนความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับวิถีทางชีวภาพ และช่วยในการเลือกยีนที่มีแนวโน้มเกี่ยวข้องมากที่สุด
• Topp Gene เป็นฐานข้อมูลที่มีประโยชน์อีกตัวหนึ่งที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถจัดลำดับความสำคัญของยีนเป้าหมายโดยใช้คำอธิบายประกอบเชิงฟังก์ชันหรือการวิเคราะห์เครือข่าย^{[ 15 ]} ToppGene ช่วยให้นักวิจัยเลือกกลุ่มยีนเป้าหมายที่มีแนวโน้มสูงจากชุดยีนเป้าหมายขนาดใหญ่ ซึ่งน่าจะค้นพบผ่านเทคโนโลยีจีโนมที่มีปริมาณงานสูง
• Lynx เป็น แพลตฟอร์ม ชีววิทยาเชิงระบบ แบบบูรณาการ ที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถจัดลำดับความสำคัญของยีนเป้าหมายโดยใช้ทั้งคำอธิบายประกอบเชิงฟังก์ชันและเครือข่ายการเชื่อมโยงแบบคู่ของยีน^{[ 16 ]} Lynx มีเครื่องมือจัดลำดับความสำคัญที่ซับซ้อนสองอย่าง ได้แก่ Cheetoh ^{[ 17 ]}และ PINTA ^{[ 18 ]}เพื่อช่วยผู้ใช้เลือกยีนเป้าหมายจากจีโนมทั้งหมดโดยพิจารณาจากความเกี่ยวข้องกับรายการยีนที่ป้อน ซึ่งอาจเป็นรายการยีนที่ทราบแล้วว่ามีส่วนทำให้เกิดโรคหรือฟีโนไทป์บางอย่าง หรือยีนที่แสดงออกแตกต่างกันจากเทคโนโลยีการจัดลำดับ RNA รุ่นต่อไป

ก่อนที่แนวทางยีนเป้าหมายจะได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ มีการใช้วิธีการอื่นๆ อีกหลายวิธีในการระบุยีนที่เชื่อมโยงกับโรค วิธีการเหล่านี้ศึกษาการเชื่อมโยงทางพันธุกรรมและการโคลนนิ่งตำแหน่งโดยใช้การคัดกรองทางพันธุกรรมและมีประสิทธิภาพในการระบุยีนที่มีความเสี่ยงสัมพัทธ์ในโรคเมนเดล [ ^{13 ] [ 19 ] อย่างไรก็ตาม}วิธีการเหล่านี้ไม่มีประโยชน์มากนักเมื่อศึกษาโรคที่ซับซ้อนด้วยเหตุผลหลายประการ: ^{[ 13 ]}

1. โรคที่ซับซ้อนมักมีความแตกต่างกันทั้งในเรื่องอายุที่เริ่มเป็นโรคและความรุนแรง ซึ่งอาจเกิดจากความแตกต่างในความสามารถในการแสดงออกและการแสดงออกของโรค^{[ 20 ]}สำหรับโรคของมนุษย์ส่วนใหญ่ การแสดงออกของลักษณะอาการของโรคที่แตกต่างกันเป็นเรื่องปกติ ทำให้การเลือกกลุ่มอายุหรือเครื่องหมายลักษณะเฉพาะใด ๆ เพื่อทำการศึกษาทำได้ยากขึ้น^{[ 13 ]}
2. ต้นกำเนิดของโรคที่ซับซ้อนเกี่ยวข้องกับเส้นทางชีวภาพหลายเส้นทาง ซึ่งบางเส้นทางอาจแตกต่างกันไปตามลักษณะของโรค^{[ 13 ]}
3. ที่สำคัญที่สุด โรคที่ซับซ้อนมักแสดงให้เห็นถึงความหลากหลายทางพันธุกรรม – ยีนหลายตัวสามารถพบได้ที่โต้ตอบกันและก่อให้เกิดสภาวะของโรค บ่อยครั้งที่ยีนแต่ละตัวมีส่วนรับผิดชอบต่อลักษณะที่เกิดขึ้นและความเสี่ยงโดยรวมของความผิดปกติ^{[ 13 ] [ 21 ]}

การศึกษาเกี่ยวกับยีนเป้าหมายมุ่งเน้นการสร้างสมดุลระหว่างการใช้ข้อมูลกับการลดโอกาสในการเกิดผลบวกเท็จหรือผลลบเท็จ^{[ 13 ]}เนื่องจากความสมดุลนี้มักทำได้ยาก จึงมีข้อวิจารณ์หลายประการเกี่ยวกับแนวทางยีนเป้าหมายที่สำคัญที่ควรทำความเข้าใจก่อนเริ่มการศึกษาดังกล่าว ตัวอย่างเช่น แนวทางยีนเป้าหมายได้รับการพิสูจน์แล้วว่าก่อให้เกิดผลบวกเท็จในอัตราสูง^{[ 22 ]}ซึ่งจำเป็นต้องพิจารณาผลการค้นพบความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมเดี่ยวด้วยความระมัดระวังอย่างยิ่ง^{[ 23 ]}

ข้อวิจารณ์ประการหนึ่งคือ การค้นพบความสัมพันธ์ภายในงานวิจัยเกี่ยวกับยีนเป้าหมายนั้นไม่สามารถทำซ้ำได้ง่ายในงานวิจัยติดตามผล^{[ 24 ]}ตัวอย่างเช่น การวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับยีนเป้าหมายที่ได้รับการศึกษาอย่างดี 18 ยีนสำหรับภาวะซึมเศร้า (แต่ละยีนมีผลงานตีพิมพ์ 10 ฉบับขึ้นไป) ไม่พบความสัมพันธ์ที่มีนัยสำคัญกับภาวะซึมเศร้า แม้ว่าจะใช้กลุ่มตัวอย่างที่มีขนาดใหญ่กว่ากลุ่มตัวอย่างจากงานวิจัยต้นฉบับหลายเท่าก็ตาม^{[ 25 ]}นอกจากปัญหาทางสถิติ (เช่น งานวิจัยที่มีกำลังการทดสอบต่ำ) การแบ่งชั้นประชากรมักถูกตำหนิว่าเป็นสาเหตุของความไม่สอดคล้องกันนี้ ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังในเรื่องเกณฑ์ที่ใช้กำหนดลักษณะเฉพาะของฟีโนไทป์ ตลอดจนความแปรปรวนอื่นๆ ในการออกแบบงานวิจัยด้วย^{[ 13 ]}

นอกจากนี้ เนื่องจากงานวิจัยเหล่านี้ใช้ ความรู้ ที่มีอยู่ก่อนแล้วนักวิจารณ์บางคนจึงโต้แย้งว่าความรู้ของเรายังไม่เพียงพอที่จะทำนายผลลัพธ์ได้อย่างถูกต้อง ดังนั้น ผลลัพธ์ที่ได้จากวิธีการที่ "ขับเคลื่อนด้วยสมมติฐาน" เหล่านี้จึงขึ้นอยู่กับความสามารถในการเลือกผู้สมัครที่มีความเป็นไปได้จากจีโนม มากกว่าการใช้วิธีการที่ปราศจากสมมติฐาน

หนึ่งในความสำเร็จแรกๆ ที่ใช้แนวทางยีนเป้าหมายคือการค้นพบการกลายพันธุ์ของเบสเดี่ยวในบริเวณที่ไม่เข้ารหัสของAPOC3 (ยีนอะโพลิโปโปรตีน C3) ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่สูงขึ้นของภาวะไตรกลีเซอไรด์ ในเลือดสูง และหลอดเลือดแดงแข็ง [ ^{26 ] ใน}การศึกษาของ Kim et al. พบว่ายีนที่เชื่อมโยงกับลักษณะโรคอ้วนในทั้งหมูและมนุษย์ถูกค้นพบโดยใช้จีโนมิกส์เชิงเปรียบเทียบและการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโครโมโซม^{[ 27 ]}ด้วยการใช้วิธีการทั้งสองนี้ นักวิจัยสามารถเอาชนะคำวิจารณ์ที่ว่าการศึกษายีนเป้าหมายมุ่งเน้นเฉพาะความรู้เดิมเท่านั้น จีโนมิกส์เชิงเปรียบเทียบเสร็จสมบูรณ์โดยการตรวจสอบตำแหน่งลักษณะเชิงปริมาณ ของมนุษย์และหมู ผ่านวิธีการที่เรียกว่าการวิเคราะห์ลักษณะเชิงซ้อนทั่วทั้งจีโนม (GCTA) ซึ่งทำให้นักวิจัยสามารถแมปความแปรปรวนทางพันธุกรรมไปยังโครโมโซมเฉพาะได้ สิ่งนี้ทำให้พารามิเตอร์ของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมช่วยให้เข้าใจว่าความแปรผันของฟีโนไทป์อยู่ที่ใดในบริเวณโครโมโซมเฉพาะ จึงขยายไปถึงเครื่องหมายและยีนที่เป็นไปได้ภายในบริเวณเหล่านี้ การศึกษาอื่นๆ อาจใช้วิธีการคำนวณเพื่อค้นหายีนที่เป็นไปได้ในลักษณะที่ครอบคลุมและเสริมกัน เช่น การศึกษาหนึ่งโดย Tiffin et al. ที่ศึกษาเกี่ยวกับยีนที่เชื่อมโยงกับ โรค เบาหวานประเภท 2 ^{[ 12 ]}

การศึกษาหลายชิ้นได้ใช้ยีนเป้าหมายในลักษณะเดียวกันนี้เป็นส่วนหนึ่งของแนวทางสหวิทยาการในการตรวจสอบลักษณะหรือฟีโนไทป์ ตัวอย่างหนึ่งของการจัดการยีนเป้าหมายสามารถพบได้ในการศึกษาที่ดำเนินการโดย Martin E. Feder เกี่ยวกับโปรตีนช็อกความร้อนและหน้าที่ของมันในDrosophila melanogaster [ ^{28 ] Feder}ได้ออกแบบแนวทางแบบองค์รวมเพื่อศึกษาHsp70ซึ่งเป็นยีนเป้าหมายที่ตั้งสมมติฐานว่ามีบทบาทในการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตต่อความเครียดD. melanogasterเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบ ที่มีประโยชน์อย่างมาก สำหรับการศึกษาลักษณะนี้ เนื่องจากสามารถรองรับวิธีการทางพันธุกรรมที่หลากหลายสำหรับการศึกษายีนเป้าหมาย แนวทางต่างๆ ที่การศึกษานี้ใช้รวมถึงการดัดแปลงทางพันธุกรรมของยีนเป้าหมาย (โดยใช้การรวมตัวของโฮโมโลจัส เฉพาะตำแหน่ง และการแสดงออกของโปรตีนต่างๆ) ตลอดจนการตรวจสอบความแปรผันตามธรรมชาติของHsp70 เขาได้สรุปว่าผลลัพธ์ของการศึกษาเหล่านี้ให้มุมมองที่หลากหลายเกี่ยวกับHsp70การจัดการยีนเป้าหมายยังพบได้ในการศึกษาของ Caspar C. Chater เกี่ยวกับต้นกำเนิดและหน้าที่ของปากใบในPhyscomitrella patens ซึ่งเป็น มอ ส PpSMF1 , PpSMF2และPpSCRM1เป็นยีนเป้าหมายสามตัวที่ถูกทำให้หยุดทำงานโดยการรวมตัวกันแบบโฮโมโลจัสเพื่อดูการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในการพัฒนาของปากใบ จากการทดลองทำให้หยุดทำงาน Chater พบว่าPpSMF1และPpSCRM1มีส่วนรับผิดชอบต่อการพัฒนาของปากใบในP. patens ^{[ 29 ]}โดยการดัดแปลงและปรับเปลี่ยนยีนเป้าหมายเหล่านี้ พวกเขาสามารถยืนยันวิธีการที่ยีนนี้เชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ได้ การทำความเข้าใจบริบททางธรรมชาติและประวัติศาสตร์ที่ฟีโนไทป์เหล่านี้ทำงานโดยการตรวจสอบโครงสร้างจีโนมตามธรรมชาติช่วยเสริมสิ่งนี้

• ยีน
• กลุ่มความร่วมมือด้านออนโทโลยีของยีน
• ท็อปป์ ยีน
• แพลตฟอร์ม Lynx ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 26 มีนาคม 2024 ที่Wayback Machine