1. 遗传学和基因组学
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多基因筛查:有什么用?

  1. 杰森·米弗莱彻
  2. Yuchang吴
  3. Qiongshi陆 是通讯作者
  1. 威斯康星大学麦迪逊分校社会学系,美国
  2. 美国威斯康辛大学麦迪逊分校拉福莱特公共事务学院
  3. 美国威斯康辛大学麦迪逊分校健康与老龄化人口研究中心
  4. 美国威斯康辛大学麦迪逊分校生物统计与医学信息学学系
洞察力
引用这篇文章为:eLife 2021; 10: e73193 doi:10.7554 / eLife.73193

摘要

一个理论框架预测,使用多基因筛选来选择依赖于许多基因的特征的胚胎没有什么好处。

主要内容

用基因测试来选择“设计婴儿”一直是几代人的科幻小说主题,但现在它正接近成为现实。与其他许多科学领域一样,技术的发展速度远远快于伦理和政策讨论(康利和弗莱彻,2017年).事实上,许多父母已经对体外受精(IVF)产生的胚胎进行了基因筛选,以避免将已知会直接导致遗传疾病的遗传变异(Baruch等人,2008年).

然而,基因测序成本的直线下降和基于个体基因预测特征的工具的复杂性,将很快使筛选“复杂特征”成为可能——这是指依赖于许多基因的特征。这种分析被称为多基因筛选。简而言之,它根据胚胎所携带的已知影响该特征的遗传变异的集合来评估胚胎表现出某一特征(如健康状况)的可能性。多基因筛选可以让夫妇通过体外受精产生多个胚胎,检查每个胚胎表现出一个或几个复杂特征的可能性,并根据这些信息决定植入哪个胚胎。然而,与依赖于单一基因的疾病筛查不同,多基因筛查并不总能保证胚胎会出现某种疾病。多基因筛查可以检测的特征包括许多健康结果,但也有一些更有争议的特征,如未来婴儿的智商(Lázaro-Muñoz等,2021年).

现在,在eLife, Todd Lencz(霍夫斯特拉/诺斯韦尔朱克医学院和诺斯韦尔健康),Shai Carmi(耶路撒冷希伯来大学)和他的同事——包括Daniel Backenroth(希伯来大学)作为Lencz的联合第一作者——报告了多基因筛查在测试复杂健康特征时的用处,比如精神分裂症和克罗恩病(Lencz等人,2021年).简而言之,筛查的效用将取决于所进行的基因检测的预测准确性,更微妙的是,取决于检测的目标和设置——具体来说,是谁在接受检测,为了什么。

Lencz等人很大程度上把预测准确性作为一个给定条件(但请参阅Fletcher等人,2021年,并采用理论框架来提出更深层次的问题,即在选择胚胎时可以使用的几种策略是否有用。首先,Lencz等人假设一对假设的夫妇通过体外受精产生了几个可存活的胚胎。通过多基因筛选,可以确定每个胚胎具有特定复杂特征(例如,给定健康状况)的概率。根据这些可能性,夫妇必须选择植入哪个胚胎。从这些假设出发,Lencz等人比较了不同选择方法的效用。最后,Lencz等人利用来自精神分裂症和克罗恩病病例对照研究的基因组数据,模拟虚拟夫妇及其后代,并证实他们的预测。

Lencz等人发现,一般来说,当多基因筛查针对复杂的健康特征时,它并不是非常有用。这是因为大多数选择发生在同父同母的胚胎之间,这极大地限制了遗传和环境的可变性。因此,当选择特定的特征时,只有少量的可能结果,这降低了任何选择机制的有用性。但是,在这种限制下,关注二元性状(例如,胚胎是否有疾病)揭示了选择效用的一个重要的不对称。举个例子,一对夫妇必须从五个胚胎中选择一个进行植入。排除风险分数最高的一两个胚胎,然后从剩下的三四个胚胎中随机选择,这种做法的好处很小。这是因为,尽管一对夫妇在三个不具有最高患病风险的胚胎中随机选择,但每个胚胎仍可能处于中度患病风险。相反,更好的策略是选择风险分数最低的胚胎。

然而,这一结果提供了第一个原因,为什么父母,如果他们是知情的,不太可能执行多基因筛查。假设大多数美国人反对通过基因编辑增强性状的消极态度延伸到基因筛选,父母可能希望筛选胚胎以避免疾病,但可能反对选择“最好的”胚胎(Scheufele等人,2017年).

即使父母(与直觉相反)确实想要选择“最好的”胚胎,但决定哪个是“最好的”很快就变成了一项不可能的任务。Lencz等人只考虑了这样一种情况:父母在胚胎中做出选择,这些胚胎或多或少可能表现出一种或两种复杂性状;但是,当依赖于许多基因的几个特征成为人们关注的对象时,会发生什么呢?例如,一种健康状况风险的降低可能会导致另一种健康状况风险的增加。权衡精神分裂症和克罗恩病之间的风险是很困难的,但是当其他特征,如身高、智商和眼睛颜色的遗传风险混杂在一起时,就不可能做出决定了。这种“选择悖论”是父母在适当知情的情况下不会选择多基因筛查的第二个原因(施瓦兹,2004).

出于这两个原因,Lencz等人的分析将重点放在了复杂性状的遗传筛查缺乏实用性上,这些发现对科学、公众和政策讨论都是非常重要的贡献。然而,关于多基因筛查的价值仍然存在一些问题。Lencz等人回答了这个(受约束的)问题:如果你必须选择一个胚胎,你应该选择哪个胚胎。事实上,如果有五个风险相似的胚胎可供选择,Lencz等人假设父母会随机选择一个。一个相关的问题是,这些父母是应该植入他们已经拥有的五个胚胎中的一个,还是等待使用其他的。这个问题可以用一种方法来回答,根据父母的遗传信息(陈等人,2020).

显然,下一步将是研究真实的夫妇(而不是像Lencz等人所做的虚拟夫妇),因为现实世界中的夫妇可能比随机选择的夫妇在基因上更相似(Domingue et al., 2014康利等人,2016年).就像Lencz等人提出的选择问题一样,多基因筛查的使用引发了大量的伦理问题,以及尚未完全回答的关于该方法效用的问题。

参考文献

    1. 康利D
    2. 弗莱彻J
    (2017)
    基因因素
    普林斯顿大学出版社。
    1. 施瓦茨B
    (2004)
    选择的悖论:为什么多即是少
    纽约:出版。

文章和作者信息

作者详细信息

  1. 杰森·米弗莱彻

    杰森·米弗莱彻是美国麦迪逊市威斯康辛大学麦迪逊分校的拉福莱特公共事务学院和人口健康与老龄化研究中心的社会学系

    相互竞争的利益
    没有宣布相互竞争的利益
    ORCID图标 "此ORCID iD标识本文作者:"0000-0001-8843-0563
  2. Yuchang吴

    Yuchang吴是美国麦迪逊市威斯康辛大学麦迪逊分校的健康与老龄化人口统计中心和生物统计与医学信息系的研究人员

    相互竞争的利益
    没有宣布相互竞争的利益
    ORCID图标 "此ORCID iD标识本文作者:"0000-0002-6985-3998
  3. Qiongshi陆

    Qiongshi陆是美国麦迪逊市威斯康辛大学麦迪逊分校的健康与老龄化人口统计中心和生物统计与医学信息系的研究人员

    为对应
    qlu@biostat.wisc.edu
    相互竞争的利益
    没有宣布相互竞争的利益
    ORCID图标 "此ORCID iD标识本文作者:"0000-0002-4514-0969

出版的历史

  1. 出版版本:2021年10月12日(版本1)

版权

©2021,Fletcher等。

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