《人类复杂疾病遗传学实验指南》:
1 绪言
Ammar Al-Chalabi1 and Laura Almasy 2
1MRC Centre for Neurodegeneration Research, Kings College London, London SE5 8AF, United
Kingdom;2 Southwest Foundation for Biomedical Research, San Antonio, Texas 78227
1.1为什么遗传学重要
现代遗传学研究的核心在于:通过了解何种遗传变异导致疾病表型,我们能搞清楚疾病发病机制并因此可能干预或预防疾病。我们距离全面理解人类基因组以及其与疾病或其他表型的关系这一努力目标还非常遥远,但我们已经取得了显著进步,某些疾病已经开始向我们暴露它们的秘密了。
在本书中,我们着眼于将遗传学家用来鉴定疾病基因的工具和概念以及支撑这些遗传学概念的统计学理论结合起来。对人类遗传学感兴趣的或者在研究中需要用到遗传学技术的研究者会发现这些内容很有用,尤其对那些研究复杂遗传疾病的研究者而言。本书涉及一些统计学和数学知识,但通过一个章节对统计学进行简要介绍以及每个特定章节进行详细的用法解释,理解这些内容并不需要特别的统计学能力。书中覆盖的主题内容广泛,但主要强调关联研究,这是由于关联研究是目前众多复杂疾病研究设计的基础。另外,本书也涵盖了经典的方法,如连锁分析,这是由于这些方法对研究各种表型非常有用,也是后续很多方法的基础,研究者需要理解这些方法才能合理评价已有的研究结果。这些章节对从事遗传研究的人来说既是一个操作指南合集,也是各个领域的内容综述,这使得其成为那些既想知道如何做又想知道为什么的研究人员的非常宝贵的资源。
1.2现代遗传学简明史
1.2.1紧跟遗传学思想遗传学正以非常快的速度发展,一个很好的体现是里程碑式的重要进展被飞速超越。尽管遗传学发展到当前认识水平的过程经历了很多重要的阶段,但知识的主要跨越性发展要么取决于新的方法数学、概念或技术,要么来自现有的观念被推翻或者融合。
1.2.2孟德尔、达尔文以及遗传的波-粒辩论
1859年达尔文发表了他的依赖于遗传观点的进化理论(Darwin 1859)。之后的1865年出现了第一个真正的针对遗传现象的现代科学分析:奥地利布隆城圣汤姆斯修道院的牧师格列高尔 孟德尔实施了他精细的豌豆杂交与计数实验(Mendel 1866)。1905年,William Bateson提出了遗传学(genetics)这个词,成为第一个遗传学教授,那是在英国剑桥大学。在当时,遗传机制到底是基于粒子还是基于波存在很大的争议。Bateson认为基因是波或者是震动,而Karl Pearson(卡方检验、回归和相关等概念的提出者)认为基因是一个个的颗粒(历史上对光的本质也有类似的甚至更长时间的争论)。孟德尔定律只能用遗传的粒子理论来解释,而似乎带有渐变过程的进化理论则难以用粒子理论来解释,相反用波-动理论就能很好地解释(可以容许亲本性状混合)。另外,波-动理论则无法解释进化理论中的多样性问题:任何混合方式最终都会随着时间带来多样性的丢失。这个矛盾在1918年被Ronald Fisher(他提出了“统计变量”这一概念)解决了,他和J-B-S- Haldane 以及Sewell Wright一起证实了基于粒子的遗传多基因学说可以同时符合孟德尔定律以及进化理论(Fisher 1918)。1903~1910年,Walter Sutton和Thomas Hunt Morgan发现位于染色体上的基因是遗传单元。因此,19世纪末和20世纪初产生了现代遗传学和统计学的基础理论,这也是本书各种概念的直接源头。
1.2.3分子生物学的中心法则
20世纪30年代至40年代产生了遗传学的中心法则(1941年提出,1958年正式形成),该法则认为遗传信息从DNA(1933年发现位于染色体内)到RNA,再到蛋白质,而不是相反方向(Crick 1970)。由于逆转录病毒和朊病毒的发现,中心法则在1964年和1982年两次被修订。
……
展开