Twin estudo

O poder de camas de projetos surge do fato de que gêmeos pode ser monozigóticos (idênticos (MZ): o desenvolvimento a partir de um único óvulo fertilizado e, portanto, o compartilhamento de todos os seus alelos) – ou dizigóticos (DZ: o desenvolvimento a partir de dois óvulos fertilizados e, por conseguinte, a partilha, em média, 50% de seus alelos polimórficos, o mesmo nível de similaridade genética, como as encontradas em não-irmãos gêmeos). Estas diferenças conhecidas em similaridade genética, juntamente com uma suposição testável de ambientes iguais para gêmeos irmãos e idênticos, cria a base para o projeto gêmeo para explorar os efeitos da variância genética e ambiental em um fenótipo.

a lógica básica do estudo gêmeo pode ser entendida com muito pouca matemática além de uma compreensão dos conceitos de variância e daí derivada correlação.

Clássico twin methodEdit

Como todo o comportamento da pesquisa genética, o clássico twin estudo começa a partir de avaliar a variância de um comportamento (chamado de um fenótipo por geneticistas) em um grupo grande, e as tentativas de estimar de quanto isso é devido a:

• efeitos genéticos (herdabilidade);
• ambiente compartilhado – eventos que acontecem com os gêmeos, afetando-lhes da mesma maneira;
• não, ou exclusivo ou compartilhado ambiente – eventos que ocorrem a um quarto duplo, mas não o outro, ou eventos que afetam de duas camas de uma maneira diferente.

tipicamente estes três componentes são chamados a (aditive genetics) C (common environment) E E (unique environment); daí o acrônimo ACE. Também é possível examinar efeitos genéticos não aditivos (muitas vezes denotados como ” D ” para dominância (modelo ADE); ver abaixo para projetos gêmeos mais complexos).

o modelo ACE indica qual a proporção de variância em um traço é hereditária, versus a proporção devido ao ambiente compartilhado ou ambiente não compartilhado. A pesquisa é realizada usando programas SEM, como o OpenMx, no entanto, a lógica central do projeto gêmeo é a mesma, como descrito abaixo. :os gêmeos monozigóticos (idênticos – MZ) criados em uma família compartilham 100% de seus genes, e todo o ambiente compartilhado. Quaisquer diferenças que surjam entre eles nestas circunstâncias são aleatórias (únicas). A correlação entre gêmeos idênticos fornece uma estimativa de A + C. Dizigóticos (DZ) gêmeos também compartilhar C, mas compartilhar, em média, 50% de seus genes: portanto, a correlação entre gêmeos fraternos é uma estimativa direta de ½A+C. Se r é a correlação, em seguida, rmz e rdz são simplesmente as correlações de traços idênticos e gêmeos fraternos, respectivamente. Para qualquer característica particular, então:

rmz = A + C rdz = ½A + C

A, therefore, is twice the difference between identical and fraternal twin correlations: the additive genetic effect (Falconer’s formula). C é simplesmente a correlação MZ menos esta estimativa de A. O fator aleatório (único) e é 1 − rmz: ou seja, os gêmeos MZ diferem apenas devido a ambientes únicos. (Jinks & Fulker, 1970; Plomin, DeFries, McClearn, & McGuffin, 2001).

afirmou novamente, a diferença entre estas duas somas, então, nos permite resolver para A, C, E E. Como a diferença entre o idêntico e fraterna correlações é inteiramente devido a uma redução para metade da similaridade genética, o aditivo genética efeito de ‘A’ é simplesmente o dobro da diferença entre o idêntico e fraterna correlações:

A = 2 (rmz − rdz)

Como a correlação idêntica reflete o efeito completo de Uma e C, E pode ser estimado subtraindo-se que esta correlação a partir de 1

E = 1 − rmz

Finalmente, C pode ser derivada:

C = rmz − a

modelingEdit moderno

a partir da década de 1970, a pesquisa passou a modelar os efeitos genéticos e ambientais usando métodos de máxima probabilidade (Martin & Eaves, 1977). Embora computacionalmente muito mais complexa, esta abordagem tem inúmeros benefícios tornando-a quase universal na pesquisa atual.

Um exemplo de modelo estrutural (para a herdabilidade de altura entre dinamarquês machos) é mostrado abaixo:

Um: ACE modelo mostrando raw (não normalizado) coeficientes de variação

B: ACE modelo mostrando normalizado coeficientes de variação

o Modelo A da esquerda mostra as matérias de variância de altura. Isto é útil, pois preserva os efeitos absolutos de genes e ambientes, e os expressa em unidades naturais, tais como MM de mudança de altura. Às vezes é útil padronizar os parâmetros, de modo que cada um é expresso em porcentagem da variância total. Como decompusemos variância em A, C, E E, a variância total é simplesmente A + C + E. podemos então escalar cada um dos parâmetros individuais como uma proporção deste total, ou seja, padronizado–A = A/(A + C + e). A hereditariedade é o efeito genético padrão.

Modelo comparisonEdit

A principal vantagem da modelagem é a capacidade de comparar explicitamente modelos: em Vez de simplesmente retornar um valor para cada componente, o modelador pode calcular intervalos de confiança de parâmetros, mas, crucialmente, pode cair e acrescentar caminhos e testar o efeito através de estatísticas, tais como o AIC. Assim, por exemplo, para testar os efeitos previstos do ambiente familiar ou compartilhado no comportamento, um modelo AE pode ser objetivamente comparado a um modelo completo ECA. Por exemplo, podemos pedir da figura acima para a Altura: Pode C (ambiente compartilhado) ser descartado sem perda significativa de ajuste? Alternativamente, os intervalos de confiança podem ser calculados para cada caminho.

modelingEdit multi-grupos e multivariados

a modelagem multivariada pode dar respostas a perguntas sobre a relação genética entre variáveis que parecem independentes. Por exemplo: o QI e a memória de longo prazo compartilham genes? Partilham causas ambientais? Benefícios adicionais incluem a capacidade de lidar com o intervalo, limiar e dados contínuos, retendo toda a informação a partir de dados com valores em falta, integrando a modelagem latente com variáveis medidas, sejam eles ambientes medidos, ou, agora, marcadores genéticos moleculares medidos, tais como SNPs. Além disso, os modelos evitam problemas de restrição no método de correlação bruta: todos os parâmetros estarão, como deveriam, entre 0-1 (padronizado).os estudos multivariados e de ondas múltiplas, com ambiente medido e medidas repetidas de comportamentos potencialmente causais, são agora a norma. Exemplos destes modelos incluem modelos gêmeos estendidos, modelos simplex e modelos de curva de crescimento.programas SEM como o OpenMx e outras aplicações adequadas a restrições e vários grupos tornaram as novas técnicas acessíveis aos usuários razoavelmente qualificados.Modelagem do ambiente: MZ discordant designsEdit

As MZ twins share both their genes and their family-level environmental factors, any differences between MZ twins reflect E: the unique environment. Os pesquisadores podem usar esta informação para entender o ambiente de formas poderosas, permitindo testes epidemiológicos de causalidade que são normalmente confundidos por fatores como covariância gene-ambiente, causação reversa e confusão.

um exemplo de um efeito discordante positivo de MZ é mostrado abaixo à esquerda. The twin who scores higher on trait 1 also scores higher on trait 2. Isto é compatível com uma” dose ” de traço 1 causando um aumento no traço 2. É claro que o traço 2 também pode estar afetando o traço 1. Disentanging these two possibilities requires a different design (see below for an example). Um resultado nulo é incompatível com uma hipótese causal.

Uma representação da MZ-discordância de dados

MZ discordantes teste da hipótese de que o exercício protege contra a depressão

por exemplo, o caso de uma observados ligação entre a depressão e exercício (Veja a Figura acima à direita). Pessoas deprimidas também relatam pouca atividade física. Pode-se colocar a hipótese de que este é um nexo causal: que a “dosagem” de pacientes com exercício aumentaria o seu humor e protegeria contra a depressão. A figura seguinte mostra que testes empíricos desta hipótese encontraram: um resultado nulo.

Longitudinal discordância projetos

como pode ser visto na figura seguinte, este projeto pode ser estendido A múltiplas medições, com consequente aumento dos tipos de informação que se pode aprender. Isto é chamado de modelo cruzado (múltiplas características medidas ao longo de mais de uma vez).

Na longitudinal discordância modelo, as diferenças entre gêmeos idênticos podem ser usados para levar em conta as relações entre as diferenças entre os traços no tempo de um (Um caminho) e, em seguida, examinar as distintas hipóteses que incrementos na trait1 unidade alteração subsequente, em que traço no futuro (caminhos, B e e), ou, mais importante, em outros traços (caminhos C & D). No exemplo, a hipótese de que a correlação observada onde as pessoas deprimidas muitas vezes também exercem menos do que a média é causal, pode ser testada. Se o exercício é protetor contra a depressão, então o caminho D deve ser significativo, com um gêmeo que exercícios mais mostrando menos depressão como consequência.

AssumptionsEdit

pode ser visto a partir da modelagem acima, a principal suposição do estudo de gêmeos é a de ambientes iguais, também conhecido como a suposição de ambientes iguais. Esta suposição foi testada diretamente. Um caso especial ocorre quando os pais acreditam que seus gêmeos não são idênticos quando na verdade eles são geneticamente idênticos. Estudos de uma série de traços psicológicos indicam que estas crianças permanecem tão concordantes como os gêmeos MZ criados por pais que os trataram como idênticos.métodos genéticos moleculares de estimativa da hereditariedade tendem a produzir estimativas mais baixas do que estudos gémeos clássicos, provando que a hipótese de ambientes iguais do design duplo clássico pode não ser sólida. Um estudo de 2016 determinou que a suposição de que o ambiente pré-natal dos gêmeos era igual era amplamente sustentável. Os investigadores continuam a debater se a hipótese de igualdade de ambiente é ou não válida.

similaridade medida: um teste direto de suposições em designsEdit gêmeo

uma técnica particularmente poderosa para testar o método gêmeo foi relatado por Vissher et al. Em vez de usar gêmeos, este grupo aproveitou o fato de que, enquanto os irmãos, em média, compartilham 50% de seus genes, a partilha de genes para pares de irmãos individuais varia em torno deste valor, essencialmente criando um continuum de similaridade genética ou “twinness” dentro das famílias. As estimativas de hereditariedade baseadas em estimativas diretas de compartilhamento de genes confirmam as do método gêmeo, fornecendo suporte para as suposições do método.os factores genéticos podem diferir entre os sexos, tanto na expressão genética como na gama de interacções entre o gene e o ambiente. Os pares irmãos do sexo oposto são inestimáveis para explicar estes efeitos.num caso extremo, um gene só pode ser expresso num sexo (limitação qualitativa do sexo). Mais comumente, os efeitos dos alelos-genes podem depender do sexo do indivíduo. Um gene pode causar uma mudança de 100 g de peso nos machos, mas talvez 150 g nas fêmeas – um efeito genético quantitativo. Tais efeitos são ambientes podem ter impacto na capacidade dos genes de se expressarem e podem fazê-lo através de diferenças sexuais. Por exemplo, genes que afetam o comportamento de votação não teriam efeito nas mulheres se as mulheres são excluídas do voto. Mais geralmente, a lógica de teste de diferença de sexo pode estender-se a qualquer subgrupo definido de indivíduos. Em casos como estes, a correlação entre gêmeos do mesmo sexo e do sexo oposto será diferente, traindo o efeito da diferença de sexo.por esta razão, é normal distinguir três tipos de gêmeos irmãos. Um fluxo de trabalho analítico padrão envolveria testes de limitação de sexo por modelos adequados a cinco grupos, homens idênticos, mulheres idênticas, homens fraternos, mulheres fraternas, e sexo oposto fraterno. A modelagem de gêmeos, portanto, vai além da correlação para testar modelos causais envolvendo potenciais variáveis causais, como o sexo.

Gene × ambiente interactionsEdit

os efeitos do Gene podem muitas vezes ser dependentes do ambiente. Tais interações são conhecidas como interações G×e, nas quais os efeitos de um alelo gene diferem em diferentes ambientes. Exemplos simples incluem situações em que um gene multiplica o efeito de um ambiente: talvez adicionando 1 polegada à altura em ambientes de alto nutriente, mas apenas meia polegada à altura em ambientes de baixo nutriente. Isto é visto em diferentes encostas de resposta a um ambiente para diferentes genótipos.frequentemente, os investigadores estão interessados em mudanças na hereditariedade em condições diferentes.: Em ambientes onde alelos podem conduzir grandes efeitos fenotípicos (como acima), o papel relativo dos genes irá aumentar, correspondendo a maior hereditariedade nestes ambientes.um segundo efeito é a correlação G × e, na qual certos alelos tendem a acompanhar certos ambientes. Se um gene faz com que um pai aprecie a leitura, então as crianças herdando este Alelo são susceptíveis de ser criados em casas com livros devido à correlação GE: um ou ambos os pais tem o alelo e, portanto, vai acumular uma coleção de livros e passar o alelo de leitura de livros. Tais efeitos podem ser testados medindo diretamente o suposto correlato ambiental (neste caso livros em casa).muitas vezes, o papel do ambiente parece máximo muito cedo na vida, e diminui rapidamente após o início da escolaridade obrigatória. Isto é observado, por exemplo, em leituras e inteligência. Este é um exemplo de um efeito G*idade e permite um exame de ambas as correlações GE devido a ambientes parentais (estes são rompidos com o tempo), e de G*E correlações causadas por indivíduos que buscam ativamente determinados ambientes.as normas dos estudos de reactionEdit

em plantas ou na criação de animais permitem medir os efeitos dos genótipos experimentalmente aleatórios e das combinações ambientais. Em contraste, os estudos humanos são tipicamente observacionais. Isto pode sugerir que as normas de reação não podem ser avaliadas.como em outros campos como economia e Epidemiologia, vários projetos foram desenvolvidos para capitalizar a capacidade de usar a partilha diferencial de genes, exposições repetidas e exposição mensurada a ambientes (como o estado social das crianças, caos na família, disponibilidade e qualidade da educação, nutrição, toxinas, etc.) para combater esta confusão de causas. Um apelo inerente do design gêmeo clássico é que ele começa a desvendar estes confusões. Por exemplo, em gêmeos idênticos e fraternos o ambiente compartilhado e os efeitos genéticos não são confundidos, como eles são em estudos não-gêmeos familiares. Estudos gémeos são, portanto, em parte motivados por uma tentativa de tirar partido da variedade aleatória de genes entre membros de uma família para ajudar a compreender estas correlações.enquanto o estudo de gêmeos nos diz apenas como genes e famílias afetam o comportamento dentro da Gama observada de ambientes, e com a ressalva de que muitas vezes os genes e ambientes se cobiçam, este é um avanço considerável sobre a alternativa, que não é conhecimento dos diferentes papéis dos genes e do ambiente de qualquer forma. Por conseguinte, os estudos gémeos são frequentemente utilizados como um método de controlo de pelo menos uma parte desta variância observada.: Particionamento, por exemplo, o que poderia ter sido anteriormente assumido como sendo ambiente familiar em ambiente compartilhado e genética aditivo usando a experiência de genomas total e parcialmente compartilhados em gêmeos.nenhum desenho único pode abordar todas as questões. Informações adicionais estão disponíveis fora do design duplo clássico. Projetos de adoção são uma forma de experimento natural que testa as normas de reação, colocando o mesmo genótipo em ambientes diferentes. Estudos de associação, por exemplo, permitem o estudo direto dos efeitos alélicos. A aleatorização mendeliana de alelos também oferece oportunidades para estudar os efeitos de alelos aleatoriamente no que diz respeito a seus ambientes associados e outros genes.

modelos gémeos estendidos e modelos genéticos mais complexos

o desenho duplo básico ou clássico contém apenas gémeos idênticos e fraternos criados na sua família biológica. Isto representa apenas um subconjunto das possíveis relações genéticas e ambientais. É justo dizer, portanto, que as estimativas de hereditariedade de projetos gêmeos representam um primeiro passo na compreensão da genética do comportamento.

a separação da variância do estudo duplo em ambiente aditivo genético, compartilhado, e não compartilhado é uma primeira aproximação a uma análise completa levando em conta a covariância e interação gene-ambiente, bem como outros efeitos não-aditivos sobre o comportamento. A revolução na genética molecular forneceu ferramentas mais eficazes para descrever o genoma, e muitos pesquisadores estão buscando a genética molecular, a fim de avaliar diretamente a influência de alelos e ambientes em traços.

uma limitação inicial do projeto gêmeo é que ele não se dá ao luxo de considerar simultaneamente o meio ambiente compartilhado e os efeitos genéticos não-aditivos. Este limite pode ser abordado através da inclusão de irmãos adicionais para o projeto.

uma segunda limitação é que a correlação gene-ambiente não é detectável como um efeito distinto. A abordagem deste limite requer a incorporação de modelos de adoção, ou desenhos de filhos de gêmeos, para avaliar influências familiares não relacionadas com efeitos genéticos compartilhados.

variáveis contínuas e variáveis ordinais edit

enquanto os estudos de concordância comparam traços presentes ou ausentes em cada gémeo, os estudos correlacionais comparam o Acordo em traços continuamente variáveis entre gémeos.