Population thinking in the genetics of predispositions

1. Популяционное мышление в
исследованиях генетических
предрасположенностей
26 апреля 2010 г. доклад на заседании
СПб отделения ВОГиС
Никита Николаевич Хромов-БорисовНикита Николаевич Хромов-Борисов
Кафедра медицинской информатики
СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова
Тел.: (812) 234-18-40 – дом.
8-952-204-89-49 – моб.
Nikita.KhromovBorisov@gmail.com
1

2. Эпиграфы
• «Пойдём на костер,
будем гореть, но от
убеждений своих не
отречёмся».
– Из выступления Н. И.– Из выступления Н. И.
Вавилова на выездном
заседании Ленинградского
областного бюро Секции
научных работников
совместно с коллективом
ВИРа 15 марта 1939 года.
2

3. Юрий Витальевич Морачевский
• Ученый должен быть скептиком
3

4. Михаил Ефимович Лобашев (11.11.1907 – 04.01.1971)
• Можете заниматься в
науке чем угодно,
только не забывайте о
последствиях и об
ответственности.ответственности.
4

5. Популяционное мышление
5

6. • Дарвин и Мендель привнесли в биологию
вероятностный дух.
• История становления эволюционизма в
биологии убеждает, что реализация идеи
эволюции стала возможной в контексте
стохастического понимания изменчивости или,
как говорят биологи, благодаря популяционному
мышлению.
6

7. • По Майру дарвиновская гипотеза эволюции
путем естественного отбора была не просто
новой теорией, но теорией принципиально
нового типа, такой, которая показала
несостоятельность эссенциалисткого способанесостоятельность эссенциалисткого способа
мышления в биологии и заменила его на то, что
Майр назвал «популяционным мышлением».
7

8. Эрнст Майр
Ernst Walter Mayr (05.07.1904 – 03.02.2005)
8

9. Эссенциализм
• Со времен Платона в науке господствовали
взгляды, которые философ Карл Поппер назвал
«эссенциализмом»,
• согласно которому любая сущность обладает
неизменным набором свойств и качеств.
• То есть все вещи можно определить и описать
совершенно точно, однозначно.
• Соответственно все слова и термины имеют
единственный смысл и определение.

10. Платон (428/427 до н.э. – 348/347 до н.э.)
10

11. Карл Поппер
Sir Karl Raimund Popper, (28.07.1902 – 17.09.1994)
11

12. Эрнст Майр Эволюция
В кн.: Эволюция. - М.: Мир, 1981. - с.11-31.
http://biospace.nw.ru/evoeco/lit/mayr.htm
• Биология нуждалась в иной философии.
• Многим не биологам масштабы изменчивости
органического мира кажутся ни с чем несообразными.
• Именно вариабельность видовых популяций привела к
популяционному мышлению - драматическому отходу отпопуляционному мышлению - драматическому отходу от
эссенциализма.
• Для типолога тип (eidos) реален, а изменчивость -
иллюзия, тогда как для популяциониста тип (среднее) -
это абстракция и реальна только изменчивость.
12

13. • Популяционист подчеркивает неповторимость любого
явления в мире живого.
• Как среди людей нет двух одинаковых индивидуумов,
так нет их и среди других видов животных и растений.
• Все организмы и жизненные явления обладают• Все организмы и жизненные явления обладают
индивидуальными особенностями и в совокупности
могут быть описаны только в статистических терминах.
• Индивидуумы или любые иные органические сущности
образуют популяции, для которых мы можем
определить средние значения и показатели
изменчивости.
13

14. Определения понятия
«популяция»«популяция»
14

15. В экологии и в эволюционном учении
• Популяция — группа особей одного вида, способная к
более-менее устойчивому самовоспроизводству,
относительно обособленная (обычно географически) от
других групп, с представителями которых потенциально
возможен генетический обмен.возможен генетический обмен.
• С точки зрения популяционной генетики, популяция —
это группа особей, в пределах которой они
скрещиваются чаще, чем с представителями других
подобных групп.
• Основной характеристикой популяция, является её
генетическое единство.
15

16. В медицине и в эпидемиологии
• Популяция — калька с английского population - синоним
статистического понятия «генеральная совокупность»,
т.е. совокупность индивидуумов, из которой отбирается
выборка, и на которую распространяются результаты,
полученные для этой выборки.полученные для этой выборки.
• Популяция может представлять собой все население (в
эпидемиологических исследованиях) или же состоять
из пациентов с определенным заболеванием.
• Таким образом, можно говорить об общей популяции
или популяции пациентов с конкретным заболеванием.
16

17. Популяции человека
• Популяции человека — сообщества, внутри которых
браки заключаются чаще, чем с людьми других
популяций.
• Различия между популяциями всегда имеют групповой
характер.
• «Границы», разделяющие популяции у людей, часто• «Границы», разделяющие популяции у людей, часто
совпадают с границами между теми или иными
социальными общностями, в первую очередь между
народами, этносами.

18. Генетический полиморфизм
18

19. ГП, С. 37
• Генетический полиморфизм
обычно определяют как менделевский
признак, встречающийся в популяции по
крайней мере в 2 вариантах с частотой некрайней мере в 2 вариантах с частотой не
менее 1% для каждого.
• [Фогель Ф., Мотульский А. Генетика
человека. Т. 1. – М.: Мир, 1989. – 306 с.]
19

20. Фогель Ф., Мотульский А. Генетика человека.
Т. 2. – М.: Мир, 1989. – с. 280.
• Полиморфным признаком называется менделевский
(моногенный) признак, по которому в популяции
присутсвтует по крайнйе мере два фенотипа (и
предположительно по крайней мере два генотипа),
причем ни один из них не является редким т.е. непричем ни один из них не является редким т.е. не
встречается с частотой менее 1-2%.
• Альтернативное полиморфизму явление – наличие
редких генетических вариантов.
• Редкие генетические варианты условно определяются
как моногенные признаки, присутствующие в популяции
с частотой менее 1-2% (а обычно с гораздо более низкой
частотой).
20

21. Иванов и др., с. 326. 17.4. Внутрипопуляционный
генетический полиморфизм или генетический груз?
• Под полиморфизмом понимают
сосуществование в пределах одной популяции в
течение достаточно длительного времени двух
или более генетически определенных форм, при
этом частота наиболее редкой из них неэтом частота наиболее редкой из них не
объясняется спонтанным мутационным
процессом.
• Генетическая гетерогенность популяций
человека беспредельно велика, она приводит к
тому, что каждый человек генетически уникален.
21

22. Тимофеев-Ресовский Н. В., Свирежев Ю. М.,
О генетическом полиморфизме в популяциях.
Генетика, 1967, № 10.
• Один из видов генетического полиморфизма —
сбалансированный генетический полиморфизм
— характеризуется постоянным оптимальным
соотношением полиморфных форм.
• В состоянии сбалансированного генетического
полиморфизма у человека и животных
находится большинство генов.

23. Генетический паспорт
23

24. CSF1PO
D5S818
TH01
TPOX
D7S820
D8S1179
D3S1358
FGA
VWA
13 Core U.S. STR Loci
Хромосомная локализация STR-маркеров,
используемых в судебной генетике
1997
CSF1PO
D21S11
D13S317
D7S820
D16S539 D18S51
AMEL
AMEL
Sex-typing
8 STR loci overlap between U.S. and Europe

25. Короткие тандемные повторы (STR)
PCR product size generated
DNA template
containing STR marker
Forward
PCR primer
Fluorescent
dye
PCR Product Size (bp)
Allelic Ladder
PCR primers anneal to unique sequences
bracketing the variable STR repeat region
The overall PCR product size is measured
STR repeat region
GATA GATAGATAGATA
Reverse
PCR primer
Sample
#2
Sample
#1
TCCCAAGCTCTTCCTCTTCCCTAGATCAATACAGACAGA
AGACAGGTGGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAGA
TAGATAGATAGATATCATTGAAAGACAAAACAGAGATGG
ATGATAGATACATGCTTACAGATGCACAC
= 11 повторов GATA (аллели обозначаются числом повторов в них “11”)

26. На пути к эталонным популяционным частотам аллелей
• Smolyanitsky A.G., Ivanov P.L., Kornienko I.V., Zamaraev V.S.,
Perepechina I.O., Komarovsky Y.A., Pushkarev V.P., Khromov-Borisov
N.N.
• 1) Forensic Medicine Bureau of Leningrad District, Saint Petersburg,
• 2) Russian Forensic Science Centre of Ministry of Health, Moscow,
• 3) Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of
Sciences, Moscow,
4) 124 Central Laboratory for Medical Forensic Identification of Ministry• 4) 124 Central Laboratory for Medical Forensic Identification of Ministry
of Defence, Rostov-on-Don,
• 5) Volgograd Antiplague Research Institute, Volgograd,
• 6) Saint Petersburg Forensic Medicine Bureau, Saint Petersburg,
• 7) Chelyabinsk Regional Forensic Medicine Bureau, Chelyabinsk, Russia
• Towards Russian reference population data on STR loci.
• International Congress Series 1261 (2004) 242–244
26

27. Ал-
лель
CSF
1PO
D7
S820
D13
S317
F13
A01
F13B FES
FPS
LPL TH01 TPOX Ал-
лель
vWA
3.2 15 13 2
4 35 14 136
5 67 1 15 177
6 1 132 59 286 4 16 322
7 1 12 1 137 11 2 246 3 17 501
8 0 256 95 4 180 24 2 158 520 18 366
9 41 191 121 0 147 7 32 287 70 19 140
9.3 - - - - - - - 413 - 20 31
27
9.3 - - - - - - - 413 - 20 31
10 194 344 84 0 292 333 327 37 49 21 1
11 201 280 504 0 6 581 175 2 195
12 210 219 284 1 3 228 127 23
13 59 44 109 0 68 19
14 9 6 60 5 3
15 1 14
16 2
Всего 716 1358 1358 412 698 1244 684 1430 864 1676

28. • Вероятность случайного совпадения двух
профилей ДНК среди не родственников –
не более 10-14
• От 10-14 до 10-21
28

29. Открой личико
• Katrina Kelner, Deputy Editor for Life Sciences,
Science
• Журнал “Science” принял такую политику в
отношении открытости данных:
• «После публикации, все данные, необходимые
для понимания, оценки и проверки выводов
статьи, должны быть доступны всем читателям
журнала».
29

30. Совпадение профилей ДНК – реальность, погрешность или
поспешность?
Локус Алтай Белго-
род
Локус Алтай Белго
-род
Локус Алтай Белго-
род
vWA 18/18 18/18 TH01 7/9.3 7/9.3 D16S539 12/13 12/13
D8S1179 10/13 10/13 D21S11 28/30 28/30 CSF1PO 10/11 10/11
TPOX 8/8 8/8 D5S818 11/12 11/12 PentaD 11/12 11/12
D3S1358 14/16 14/16 D13S317 12/13 12/13 D18S51 14/17 14/17D3S1358 14/16 14/16 D13S317 12/13 12/13 D18S51 14/17 14/17
FGA 20/22 20/22 D7S829 8/12 8/12 PentaE 7/12 7/12
30
Zhivotovsky L.A., Malyarchuk B.A., Derenko M.V., Wozniak M.,
Grzybowski T. Developing STR databases on structured populations: The
native South Siberian population versus the Russian population.
Forensic Science International: Genetics xxx (2009) xxx–xxx.

31. Ошибочное дублирование результатов
• Здравствуйте, Никита Николаевич!
• Вместо алтайца мы случайно протипировали
белгородца еще раз – мы восстановили это по записям
ПЦР.ПЦР.
• Что касается остальных совпадений, то это дубли
образцов, которые нужно убрать из таблицы.
• Всего доброго,
Борис Малярчук
31

32. • Dear Nikita:
• The match between 90 and 325 has been generated because the person
came twice to our lab.
• The match between 174 and 179 has been duplicated by mistake.
••
Thank you for your interest in our data.
• Best regards,
Alicia Borosky
LIDMO
32

33. • Уважаемый Никита Николаевич!
• Два образца продублированы в результате ошибки регистрации
(двойное введение в базу одних и тех же результатов).
• Две семейные пары (отец и мать) проходили тест на установление
отцовства 2 раза:
• Одна мама проходила тест на установление отцовства в отношении• Одна мама проходила тест на установление отцовства в отношении
двух различных мужчин.
• Один предполагаемый отец фигурировал по гражданским искам
двух различных женщин.
• Ошибки генотипирования не выявлены.
• Благодарим Вас за интерес к нашей работе.
• С уважением, Цыбовский И.С.
33

34. • Dear Nikita,
•
• we found that all matches in our data are due to occasional twice
registration.
•
• Thanks for your observation,• Thanks for your observation,
•
• Daniela.
34

35. Вклад судебной генетики в
этногеномикуэтногеномику
35

36. • Smolyanitsky A.G., Khromov-Borisov N.N.,
Popov V.L., Zaslavsky G.I., Rogozin I.B.,
Henriques J.A.P., Kist T.B.L., Scheil H.-G.
Statistical pattern analysis of D1S80 alleles in
36
Statistical pattern analysis of D1S80 alleles in
Northwestern Russians and worldwide
database using COLLAPSE software.
International Congress Series 1239 (2003)
665–671.

37. Система: D1S80
27 аллелей: от 14 до 41 повторов 16 п.н.

38. 113 выборок коллапсируют в 29 гомокластеров
D1S80
129
Независимых
выборок
←←←←Northwest
Russians
↓
←
Drawn with Tree Explorer of Dr. K.Tamura
http://evolgen.biol.metro-u.ac.jp/pub/MolEvol/TE212.zip
→
←

39. Austria
PolSouth
AustViennaCroatNorth
Poland/30
Ba
sq
Sp
a
in
C
roatSouth
Beloruss
Italy/23
Po rtug/36C hilePehue
C hinaN E
Japan/62
Korea
Ja
p
a
n
/55s
C
hinaSinga
ChinaHongKPhilManila
С использованием статистики Cressie-Read C2/3
получаются 39 различимых групп
Po rtug/36
ItaA nc Parm
Franc e /11
G reecePapuaN G -Hl
HungRom
a
Fin
la
n
d
USHispSW
Colom
Cauc
Slovakia
USSioux
IndiaGoa
USPueblo
Portug/35
CanadaDogr
USN
avajo
U
SA
la
skIn
u
USA
frA
m
/55
Zim
babw eBrazA raraBrW ayanA pa
U SC ham G uam
C hilePehue

40. Принцип редукции хи-квадрата
X2[original] - X2[collapsed] = X2[reduction]

41. Анализ структуры в таблицах сопряженности
• Иващенко Т.Э., Глазков П.В., Хромов-Борисов Н.Н.,
Баранов В.С. Популяционное исследование
тринуклеотидных повторов CTG в гене миотониновой
протеинкиназы I. Генетика, 1997. Т. 33, № 9, С. 1287-1290.
• Хромов-Борисов Н.Н., Лаззаротто Г.Б., Кист Т.Б.Л.
• Биометрические задачи в популяционных
исследованиях. Методы популяционной биологии
(Материалы докладов VII Всероссийского
популяционного семинара (Часть 2). 16-21 февраля 2004
г. Сыктывкар. С. 62-86.
41

42. «Генетический паспорт» - 2
42

43. Владислав Сергеевич Баранов, член-корреспондент РАМН, заслуженный деятель науки
РФ, профессор, главный специалист по медицинской генетике Комитета по
здравоохранению Правительства Санкт-Петербурга, руководитель лаборатории
пренатальной диагностики НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН
43

44. ГП, С. 438
• Генетический паспорт представляет собой
индивидуальную базу ДНК-данных,
отражающую уникальные генетические
особенности каждого человека, егоособенности каждого человека, его
предрасположенность к тем или иным
наследственным, мультифакториальным и
другим заболеваниям.
44

45. Слова, слова ... (терминология)
• МФЗ – мультифакториальные (или мультифакторные, или
многофакторные?) заболевания.
• Для математика – факториал есть n! = 1·2· … ·(n-1)·n.
• Для генетика факторы – те же гены по Менделю.
• Можно предложить называть их многопричинными – МПЗ.
• И их причинами являются как полигены, так и многочисленные и
неконтролируемые факторы среды (понимаемой широко).неконтролируемые факторы среды (понимаемой широко).
• Устаревшее название в медицине – общие (common) болезни.
• БНП - Болезни с наследственной предрасположенностью (Иванов и
др.).
• Предложение:
• БОГО - болезни с ограниченной наследственной обусловленностью.
45

46. Слова, слова ... (терминология)
• «Неблагоприятная» аллель (гаплотип, генотип) –
слишком сильное выражение, которое может
водить в заблуждение (как авторов, так и
пользователей), создавать иллюзию того, что
действительно найдено нечто несомненно идействительно найдено нечто несомненно и
неизбежно плохое для здоровья
человека.
• Лучше, наверное, более нейтральное
слово «предрасполагающая» аллель
(Гинтер, 2003).
46

47. ГП, С. 438
• Приступать к формированию и, особенно,
практическому использованию
генетического паспорта можно только при
соблюдении достаточно строгихсоблюдении достаточно строгих
требований.
• Последние включают в себя:
47

48. • 1) подробно изученную генную сеть каждого
мультифакториального заболевания;
• 2) достоверные клинические и популяционные
данные, подтверждающие вклад
соответсвующих генов-маркеров в патогенез
мультифакториального заболевания;мультифакториального заболевания;
• 3) наличие репрезентативных данных для
популяции своего региона или у больных
соответствующей этнической группы,
подтверждающих ассоциацию тестируемых
генов-маркеров с заболеванием;
48

49. • 4) взвешенную интерпретацию результатов
генетического тестирования наследственной
предрасположенности;
• 5) рекомендации по результатам генетического
тестирования (данным генетического паспорта);
• 6) мониторинг отдаленных результатов
состояния хдоровья пациента после
генетического тестирования;
• 7) конфиденциональность, доступность,
юридическая и правовая защищенность.
49

50. • Я бы добавил:
• 8) стандартизация и гармонизация методов
генотипирования, т.е. соблюдение правил и
требований GMP (надлежащая
производственная практика - ГОСТ Р 52249-
2004 ), GLP (надлежащая лабраторная практика),
GCP (надлежащая клиническая практика - ГОСТ
Р 52379-2005);
• 9) GSP – надлежащая статистическая практика;
• 10) популяционное мышление.
50

51. Khoury M.J., Evans J., Burke W. A reality check for personalized medicine.
Nature, 2010. Vol, 464, p. 680.
Геномная
информация:
следует ли
трактовать ее так
51
трактовать ее так
же, как
результаты
рентгеновского
обследования?

52. Крик души
52

53. http://forums.rusmedserv.com/showthread.php?t=140651
• Здравствуйте, уважаемые генетики!
• Мне 30 лет.
• Есть сын 2004 г. р. (от первого мужа).
• В 2007 году был выкидыш на сроке 8 недель.
• Причину не выясняли.
• 2 месяца назад у меня произошел выкидыш на сроке 21-22 недели.
• Причину выясняем.
• Гинеколог рекомендовал сдать генетический анализ, 11 генов на
определение риска невынашивания беременности.
• Вот результат:
53

54. Ген Генотип Эффект и Справочная информация
Свертывающая система крови
GPIIIa 1a/1b Повышение агрегационной активности тромбоцитов.
Тромбозы, ИМ
Prt G/G норма
фактор V Arg/Arg норма
FGB G/G норма
PAI-1 5G/5G норма
Нарушение тонуса сосудов
ACE I/D Повышение уровня АПФ в крови, повышение тонуса
сосудов.
При избытке энергии снижена устойчивость к
физическим нагрузкам, ОКС до 50 лет.
Система детоксикации, биотрансформации
GSTM1 N норма
54

55. Ген Гено-
тип
Эффект и Справочная информация
Метаболизм гомоцистеина
MTRR G/G Повышение агрегационной активности тромбоцитов.
Снижение уровня фолатов в крови, гипоцистонурия, ДЗНТ
(spina bifida и анэнцефалия), повышен риск хромосомных
трисомий (+21) у плода.
MTR A/A нормаMTR A/A норма
MTHFR C/T Снижение ферментативной активности, нарушение
реметилирования гомоцистеина в метионин.
Гипергомоцистеинемия, повышен риск привычной потери
плода (привычное невынашивание беременности = ПНБ),
манифестации вторичного антифосфолипидного синдрома
(АФЛС).
MTHFR A/A норма
55

56. Заключение:
• Данный вариант генотипа имеет риск кровотечений в
ситуациях риска (операции, травмы).
• Есть вероятность развития гипергомоцистеинемии в
условиях гормональных нарушений, вегетарианского
типа питания, курения, избыточного употребления кофе,
что может отразиться на течении беременности ичто может отразиться на течении беременности и
формировании невральной трубки у плода.
• Гипергомоцистеинемия и повышенный тонус сосудов
являются фактором риска преэклампсии и
невынашивания беременности.
• Повышен риск развития гипергомоцистеинемии в
условиях гормональных нарушений, вегетарианского
типа питания, курения, избыточного употребления кофе.
56

57. • Рекомендуется контроль уровня гомоцистеина.
• Для коррекции гипергомоцистеинемии рекомендуется
назначение витаминов группы В (В6, В12), фолиевой
кислоты (не менее 4 мг/сут), «Ангиовит».
• Для беременных - повышен риск привычной потери• Для беременных - повышен риск привычной потери
плода (привычное невынашивание беременности = ПНБ,
повышен риск прогрессирования антифосфолипидного
синдрома (АФЛС).
• Риск - преждевременные роды после 22 недель,
гипоцистонурия, ДЗНТ (spina bifida и анэнцефалия).
• Хромосомные трисомии (+21), ПНБ.
57

58. Рекомендации:
• 1. Контроль уровня гомоцистеина крови.
Для коррекции гипергомоцистеинемии рекомендуется
назначение витаминов группы В (В6, В12), фолиевой
кислоты (не менее 4 мг/сут).
• 2. Контроль за состоянием вен нижних конечностей и
органов малого таза.органов малого таза.
• 3. Для нормализации сосудистого тонуса использовать
расслабляющие процедуры (до беременности - это
сауна, русская парная, массаж) во время беременности -
отдых, прогулки, расслабляющий массаж.
• Помогают нормализовать тонус сосудов
непродолжительные спринтерского типа физические
нагрузки (танцы, гребля).
58

59. • По показаниям прибегать к медикаментозным
средствам - ингибиторам АПФ (каптоприл, эналаприл,
рамиприл...)
• 4. Выполнить все необходимые мероприятия преконцепционной
профилактики вместе с супругом.
• Прошу прощения, что так много понаписала, но это все было в
заключении лаборатории, а так как я в этом ничего не понимаюзаключении лаборатории, а так как я в этом ничего не понимаю
(может какие-то данные и не нужны), решила переписать все!
• Я бы хотела узнать, можно ли по этим данным сделать какие-то
выводы относительно здоровья планируемого ребенка?
• Честно говоря, мне теперь очень страшно рожать.
• С такими рисками...
• Или это как русская рулетка: или выстрелит или нет???
59

60. Генно-детерминированная профилактика
Баранов и др., 2001, с. 16; Баранов, 2009, с. 47.
• Назначение ингибиторов АСЕ и
антагонистов рецепторов к ангиотензину II
• … следует рассматривать как наиболее
адекватную медикаментозную
профилактику дисфункции и гипертрофиипрофилактику дисфункции и гипертрофии
левого желудочка, гипертонической
болезни, ИБС и застойной сердечной
недостаточности
у лиц с D/D-генотипом ACE.
60

61. Johnson A.D, Gong Y., Wan D., Langaee T.Y., Shin J., Cooper-DeHoff R.M., Schork N.J.,
Binkley P., Pepine C.J., Johnso J.A., Sadee W. Promoter polymorphisms in ACE
(angiotensin I–converting enzyme) associated with clinical outcomes in
hypertension. Clin. Pharmacol. Ther. 2009; 85(1): 36–44.
Стркутура гена ACE и расположение исследованных аллелей. Здесь
rs13447447 – Alu-элемент в 15 интроне.
61

62. Репрезентативность выборки
• Один из важнейших вопросов, решаемых
аналитической статистикой:
• Достаточно ли имеющихся статистических
данных для того, чтобы выводы, сделанные на
их основе, были точными и надежными?их основе, были точными и надежными?
• Другими словами, представительна ли
(репрезентативна ли) имеющаяся выборка?
62

63. Босс В. Лекции по математике. Т. 4: Вероятность,
информация, статистика. М.: КомКнига, 2005. – 216 с.
• Сколько лягушек
придется
перецеловать, пока неперецеловать, пока не
найдешь свою
принцессу ?
63

64. Статистика с доверием
• Есть ложь, наглая (гнусная) ложь и
статистика. Последняя – путь к Истине
(Дизраэли).
• Что дает нам основание доверять• Что дает нам основание доверять
статистике?
• Пример:
• Как проверить, является ли игральная
кость правильной?
64

65. Бе́нджамин Дизраэ́ли (лорд Би́консфильд; Benjamin Disraeli, Lord
Beaconsfield; 21.12.1804 — 19.04.1881) — 40-й и 42-й премьер-министр
Великобритании и писатель.
65

66. Имитация ЗБЧ, программа SUStats
http://www.jsc.nildram.co.uk/examples/sustats/SUStats.html
66

67. Джерола́мо (Джироламо, Иероним) Карда́но (лат. Hieronymus Cardanus,
итал. Girolamo Cardano, Gerolamo Cardano; 24.09.1501 — 21.09.1576)
67

68. Якоб Бернулли (Jakob Bernoulli, 27.12.1654 — 16.08.1705)
68

69. Пафнутий Львович Чебышёв (очень широко распространено
неправильное произношение фамилии с ударением на первый слог —
«Че́бышев») (04[16].1821 — 26.11[08.12].1894)
69

70. Объемы выборок у Менделя и у его
последователей и опровергателей
Автор Желтые Зеленые Всего Согласие с 3 : 1
Pval BF01
Mendel 6022 2001 8003 1,0 82,4
Correns 1394 453 1847 0,66 35,7
Tschermak 3580 1190 4770 0,95 63,5
Bateson 11903 3903 15806 0,38 78,1Bateson 11903 3903 15806 0,38 78,1
Hurst 1310 445 1755 0,75 36,2
Lock 1438 514 1952 0,18 16,1
Darbishire
?
108866 36123 144989 0,45 264,3
620
Ермолаева 6206 2225 8431 0,0035 1,1
Всего 140699 46854 187553 0,86 392,5
Однород-
ность
Pval = 0,096;
BF01 = 2,7·109
70

71. http://www.edstephan.org/Graunt/graunt.html

72. Natural and Political Observations Mentioned in a Following
Index, and Made upon the Bills of Mortality
Год М Д Год М Д
• 1629 5218 > 4683 1637 4703 > 4457
• 1630 4858 > 4457 1638 5359 > 4952
• 1631 4422 > 4102 1639 5366 > 4784
Год М Д Год М Д
• 1646 3768 > 3395 1654 3441 > 3179
• 1647 3796 > 3536 1655 3655 > 3349
• 1648 3363 > 3181 1656 3668 > 3382
• 1632 4994 > 4590 1640 5518 > 5332
• 1633 5158 > 4839 1641 5470 > 5200
• 1634 5035 > 4820 1642 5460 > 4910
• 1635 5106 > 4928 1643 4793 > 4617
• 1636 4917 > 4605 1644 4107 > 3997
• 1645 4047 > 3919 1653 3196 > 2959
• 1649 3079 > 2746 1657 3396 > 3289
• 1650 2890 > 2722 1658 3157 > 3013
• 1651 3231 > 2840 1659 3209 > 2781
• 1652 3220 > 2908 1660 3724 > 3247
• Всего 135 034 > 126 759
72

73. Количество крещенных в сельском церковном приходе за 80 лет.
М : Д = 2902 : 2773; BF01 = 13,9; Pval = 0,089
Год М Д Год М Д Год М Д Год М Д Год М Д
1569 38 > 30 1585 26 > 21 1601 39 > 32 1617 45 > 31 1633 38 < 65
1570 29 < 32 1586 22 < 23 1602 31 < 32 1618 37 < 41 1634 30 < 45
1571 28 > 26 1587 34 > 31 1603 31 < 38 1619 37 < 43 1635 39 > 32
1572 32 = 32 1588 33 < 34 1604 42 > 35 1620 34 < 51 1636 50 > 37
1573 34 > 36 1589 31 > 27 1605 47 > 34 1621 31 < 37 1637 35 < 36
1574 21 < 29 1590 40 > 29 1606 29 < 41 1622 45 > 38 1638 30 < 36
1575 37 > 29 1591 37 > 28 1607 36 < 47 1623 40 > 36 1639 24 < 31
1576 33 < 37 1592 40 > 25 1608 40 > 53 1624 30 < 33 1640 44 > 411576 33 < 37 1592 40 > 25 1608 40 > 53 1624 30 < 33 1640 44 > 41
1577 29 > 26 1593 32 > 20 1609 30 < 31 1625 37 < 41 1641 34 > 29
1578 31 < 35 1594 34 < 37 1610 46 > 30 1626 30 < 35 1642 48 > 39
1579 35 < 36 1595 32 > 28 1611 40 < 41 1627 45 > 23 1643 30 < 42
1580 43 > 31 1596 36 > 26 1612 55 > 32 1628 39 > 36 1644 33 > 26
1581 29 < 33 1597 23 < 25 1613 41 > 33 1629 53 > 38 1645 43 > 41
1582 28 < 29 1598 37 > 29 1614 50 > 35 1630 58 > 45 1646 32 < 35
1583 32 > 27 1599 45 > 31 1615 35 < 48 1631 42 > 29 1647 28 < 46
1584 46 > 44 1600 26 < 34 1616 38 > 36 1632 43 < 50 1648 35 > 27
73

74. Джон Арбетнот (Арбатнот) - John Arbuthnot
29.04.1667 – 27.02.1735
74

75. 75

76. Количество крещенных в
Лондоне за 82 года
Год М Д Год М Д
1629 5218 > 4683 1650 2890 > 2722
1630 4858 > 4457 3231 > 2840
4422 > 4102 3220 > 2908
4994 > 4590 3196 > 2959
5158 > 4839 3441 > 3179
5035 > 4820 3655 > 3349
5106 > 4928 3668 > 3382
4917 > 4605 3396 > 3289
4703 > 4457 3157 > 3013
5359 > 4952 3209 > 2781
Год М Д Год М Д
1671 6449 > 6061 1691 7662 > 7392
6443 > 6120 7602 > 7316
6073 > 5822 7676 > 7483
6113 > 5738 6985 > 6647
6058 > 5717 7263 > 6713
6552 > 5847 7632 > 7229
6423 > 6203 8062 > 7767
6568 > 6033 8426 > 7626
6247 > 6041 7911 > 7452
1680 6548 > 6299 1700 7578 > 7061
6822 > 6533 8102 > 7514
6909 > 6744 8031 > 76565359 > 4952 3209 > 2781
5366 > 4784 1660 3724 > 3247
1640 5518 > 5332 4748 > 4107
5470 > 5200 5216 > 4803
5460 > 4910 5411 > 4881
4793 > 4617 6041 > 5881
4107 > 3997 5114 > 4858
4047 > 3919 4678 > 4319
3768 > 3395 5616 > 5322
3796 > 3536 6073 > 5560
3363 > 3181 6506 > 5829
1649 3079 > 2746 1670 6278 > 5719
6909 > 6744 8031 > 7656
7577 > 7158 7765 > 7683
7575 > 7127 6113 > 5738
7484 > 7246 8366 > 7779
7575 > 7119 7952 > 7417
7737 > 7214 8379 > 7687
7487 > 7101 8239 > 7623
7604 > 7167 7840 > 7380
1690 7909 > 7302 1710 7640 > 7288
Всего:484382 + 454041 = 938423;
Однородность: BF01 = 7,6·10117;
Pval = 10-8.
φ = 0,5150,5160,517; BF01 = 6,8·10-211
76

77. Так какого же объема выборки
репрезентативны?
• ГП, С. 71. Исследования должны
проводиться на репрезентативных
выборках пациентов и доноров (не менее
100 человек в каждой группе).100 человек в каждой группе).
• С. 450. ... для получения статистически
достоверных данных требуется
сравнительный анализ тысяч здоровых и
больных.
77

78. Obiter dictum
• статистическая достоверность – оксюморон
(сочетание несочетаемого).
• Не «достоверный», но «статистически
значимый».
• Достоверный – подлинный, несомненный, не• Достоверный – подлинный, несомненный, не
вызывающий сомнения.
• В теории вероятностей достоверное событие –
событие с вероятностью, равной 1.
• В статистике ничего достоверного нет.
78

79. Donahue M.P., Allen A.S., Genetic association studies in cardiology
Am. Heart J. 2005; 149:964- 70.
79

80. Систематические ошибки
(смещения) и их источники в
исследованиях генетических
предрасположенностейпредрасположенностей
80

81. Ошибки генотипирования
81

82. Рост публикаций об ошибках генотипирования
82

83. Pompanon F., Bonin A., Bellemain E., Taberlet P. Genotyping errors: causes,
consequences and solutions. Nature Rev. Genet. Vol. 6. 2005, 847-859.
• Предложен протокол оценки частоты
ошибок генотипирования и
• Рекомендовано систематически сообщать
об этих измерениях, дабы подтверждатьоб этих измерениях, дабы подтверждать
надежность публикуемых результатов
генотипирования.
83

84. Проклятие победителя и
синдром Протеясиндром Протея
84

85. Проклятье победителя-первооткрывателя
• «Проклятье победителя» (Winner’s curse) – явление,
нередко наблюдаемое в исследованиях
генетичеcких предрасположенностей.
• В первоначальных (пилотных, разведочных)
публикациях авторы («победители»,
«первооткрыватели») сообщают о размере«первооткрыватели») сообщают о размере
эффекта, который в последующих проверочных
исследованиях часто оказывается гораздо меньшим,
или даже вообще не подтверждается (не
воспроизводится).
85

86. Ioannidis J.P.A., Trikalinos T.A. Early extreme contradictory estimates may appear in
published research: The Proteus phenomenon in molecular genetics research and
randomized trials. J. Clin. Epidemiol. 58 (2005) 543–549.
86
Феномен (синдром) Протея. Протей - морское божество у
древних греков; старец-предсказатель, который мог
принимать любой облик; многоликое существо; человек,
быстро меняющий облик, взгляды, принципы.

87. Ассортативное смещение – смещение
вследствие неслучайности выборки
• В научных исследованиях ассортативное смещение
(ascertainment bias) есть получение ложных результатов,
которые порождаются неслучайным формированием
выборки.
• Это одна из наиболее общих причин того, что• Это одна из наиболее общих причин того, что
исследователи генетических предрасположенностей
нередко объявляют о статистических связях
(«ассоциациях»), которые в действительности не
существуют.
• Обнаружить ассортативное смещение бывает нелегко.
87

88. Подбор эталонных
популяционных данныхпопуляционных данных
88

89. Вохмянина Н.В., Хромов-Борисов Н.Н. Распределение численностей аллелей
двух локусов HLA-DQA1 и HLA-DQB1 в выборках из семи различных российских
местностей и оценка их эталонных частот (в печати)
Аллель
Численности аллелей в выборках
«Эталон-
ная»
частота
аллели
СПб и
Моск
Сев-Зап Вологда Моск Зап-Сиб Моск Арх Всего
Локус HLA-DQA1*
*0101 39 31 68 76 35 37 19 305 0,120,140,17
*0102 41 37 90 114 44 52 30 408 0,170,190,22
*0103 14 18 42 64 23 16 9 186 0,070,090,11
*0201 26 21 72 87 35 38 19 298 0,120,140,17
*0301 19 33 84 58 19 37 33 283 0,110,130,16
*0401 5 9 24 9 13 4 5 69 0,020,030,05
*0501 55 53 102 172 46 93 29 550 0,230,260,29
*0601 1 0 2 2 1 2 1 9 0,0010,0040,
011
Всего 200 202 484 582 216 279 145 2108 1,00
BF 2·1012
89

90. Локус HLA-DQB1*
*0201 33 35 88 112 46 52 24 390 0,160,190,22
*0301 45 40 76 140 41 72 18 432 0,180,210,24
*0302 12 23 56 43 9 21 25 189 0,070,090,11
*0303 10 10 24 20 5 11 16 96 0,030,050,06
*0304 2 0 0 1 2 0 0 5 0,00030,0020
,008
*0305 1 0 4 0 0 0 0 5 0,00030,0020
,008
*0401 4 8 34 10 5 4 5 70 0,020,030,05
*0501 32 26 62 64 32 27 15 258 0,100,120,15
*0502 13 14 8 41 12 18 4 110 0,040,050,07
*0503 6 5 6 13 1 6 2 39 0,010,020,03
*0601 8 3 2 19 2 7 1 42 0,010,020,03
*0602 34 38 124 119 54 51 35 455 0.190.220.25
Всего 200 202 484 582 209 269 145 2091 1,00
BF 4338
90

91. LePAC
http://www.univ-rouen.fr/LMRS/Persopage/Lecoutre/PAC.htm
91

92. Вохмянина Н.В., Хромов-Борисов Н.Н. HLA-генотипирование больных
целиакией, его прогностическая ценность и экономическая
эффективность. (в печати)
Гаплотипы
Численности и частоты гаплотипов в группах
Направленные на
гаплотипирование
Контрольная
группа
Больные
целиакией II-IV
степени
Предрасполагаю-
щие: DQ2 + DQ8
689
0,220,240,26
173
0,380,440,51
191
0,890,920,96щие: DQ2 + DQ8 0,220,240,26 0,380,440,51 0,890,920,96
Остальные 2196
0,740,760,78
219
0,490,560,62
17
0,040,080,14
Всего 2885 392 208
PPV 0,0080,020,04
92
В подстрочниках указаны границы точных 99%-х доверительных интервалов для частот
гаплотипов. Использованы программы: AtteStat (http://attestatsoft.narod.ru/),
ClopperPearson.xls (http://www.med.uio.no/imb/stat/two-by-two/installation.html) и (или)
LePAC (http://www.univ-rouen.fr/LMRS/Persopage/Lecoutre/PAC.htm)
Для вычисления PPV использована программа Post_Test_Probabilities
(http://www.abdn.ac.uk/~psy086/dept/).

93. Диморфизм G1245T в гене Col1A1 и БОГО
(остеопороз и др.)
GG
(SS)
GT
(Ss)
TT
(ss)
13 7 0
26 6 3
23 6 6
К 26 17 7
GG
(SS)
GT
(Ss)
TT
(ss)
ГП
СЗ 75 24 13
СЗ 27 12 6
СЗ 32 17 8
СЗ-К 34 12 2К 26 17 7
2 2 0
К 85 34 2
25 15 2
К 61 27 1
СЗ-К 34 12 2
СЗ-К 118 51 5 с. 173
СЗ 86 24 14 с. 173
СЗ 23 24 23 с. 173
BF = 0,000095, а без последней строки: BF = 3159,6

94. «Своевременная» остановка сбора данных
• Прекращение сбора данных по
достижении результата, близкого к
желаемому (Мендель - ?).
• Мнение об уме и доброте дельфинов• Мнение об уме и доброте дельфинов
основаны на рассказах уставших пловцов,
которых они толкали к берегу, но мы
лишены возможности услышать рассказ
тех, кого они толкали в другую сторону.
94

95. Аргументационное смещение
• Аргументационное смещение (Confirmation bias или
myside bias) – избирательность мышления, стремление
иследователей предпочитать только ту информацию,
которая подтверждает их аргументацию или гипотезы,
игнорируя опровергающие данные или принижая их.игнорируя опровергающие данные или принижая их.
• Термин myside bias предложил Дэвид Перкинс для
предпочтения «моей» точки зрения на предмет
обсуждения.
• Тянуть одеяло на себя.
95

96. David Dexter Perkins (02.02.1919 – 02.01.2007)
Dorothy Newmeyer Perkins (28.05.1922 – 06.01.2007)
96

97. 97

98. Публикационное смещение
Ричард Фейнман Наука самолетопоклонников.
(из книги "Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман")
• Главный принцип - не дурачить самого себя.
• А себя как раз легче всего одурачить.
• А если вы не дурачите сами себя, вам легко будет не дурачить
других ученых.
• Тут нужна просто обычная честность.
• Вы как ученый не должны дурачить непрофессионалов.• Вы как ученый не должны дурачить непрофессионалов.
• Одно из следствий этого принципа: задумав проверить теорию или
объяснить какую-то идею, всегда публикуйте результаты,
независимо от того, каковы они.
• Публикуя результаты только одного сорта, мы можем усилить нашу
аргументацию.
• Но мы должны публиковать все результаты.
98

99. Ричард Филлипс Фейнман (Файнман) (Richard
Phillips Feynman; 11.05.1918 — 15.02.1988)
99

100. Ioannidis J.P.A. Effect of formal statistical significance on the credibility of
observational associations. Am. J. Epidemiol. 2008; 168:374–383.
• Доказательства не являются статичными, но
изменяются со временем.
• Выявленная связь может быть пересмотрена тем
же исследователем или другими.
100

101. Ioannidis J.P.A. Evolution and translation of research findings: From bench
to where? PLoS Clin. Trials, 2006; 1(7): e36.
• В 1994 г. на обложку журнала Nature было вынесено объявление об
открытии «гена остеопороза».
• В представленной работе на основании обследования нескольких
сотен субъектов был сделан вывод, что вклад полиморфизма по
гену для рецептора витамина D (VDR) в генетическую составляющую
изменчивости минеральной плотности костной ткани (МПКТ)
составляет 75%.
• Индекс цитирования этой работы перевалил за 1000.
• Тремя годами позже авторы опубликовали в Nature сообщение о
лабораторной ошибке.
• Связь оказалась гораздо более слабой, но формально все еще
статистически значимой.
101

102. • Было предпринято более 100 попыток повторить эти результаты, но
объемы выборок в них были небольшими.
• Выводы якобы подтверждались несколькими мета-анализами.
• В одном из них было даже достигнуто Р-значение 10-6.
• В другом мета-анализе было найдено значение для отношения
шансов OR = 4.шансов OR = 4.
• Тем не менее, новейшие исследования не подтверждают эту связь.
• Более того, в одном из них найдена статистически значимая связь,
но в противоположном направлении.
102

103. • Наконец, в большом совместной работе нескольких лабораторий с
объемом выборки, примерно в 100 раз превышающем таковой в
первоначальной работе 1994 г., не было обнаружено никакой связи
ни с МПКТ, ни с переломами костей.
• Все значения OR варьировали в пределах от 0,98 до 1,02 и вклад• Все значения OR варьировали в пределах от 0,98 до 1,02 и вклад
генетической составляющей в изменчивость МПКТ не превышал
даже 1%.
• Вряд ли на этом эта история закончится.
• Ген VDR является очень крупным со множеством блоков гаплотипов.
103

104. Остеопороз
• Richards J.B., Kavvoura F.K., Rivadeneira F., Styrkársdóttir U.,
Estrada K., Halldórsson B.V., Hsu Y.-H., Zillikens M.C., Wilson
S.G., Mullin B.H., Amin N., Aulchenko Y.S., Cupples L.A.,
Deloukas P., Demissie S., Hofman A., Kong A., Karasik D., van
Meurs J.B., Oostra B.A., Pols H.A.P., Sigurdsson G.,
Thorsteinsdottir U., Soranzo N., Williams F.M.K., Zhou Y.,
Ralston S.H., Thorleifsson G., van Duijn C.M., Kiel D.P.K.,
Stefansson K., Uitterlinden A.G., Ioannidis J.P.A., D. Spector
T.D. for the GEFOS (Genetic Factors for Osteoporosis)
Consortium.
• Collaborative Meta-analysis: Associations of 150 Candidate
Genes With Osteoporosis and Osteoporotic Fracture //
• Ann. Intern. Med,. 2009. – Vol. 151. – N 8. – P. 528–537.
104

105. • Идентифицировано 150 генов-кандидатов и 36 016 их вариантов
(«снипов»).
• МПКТ определена у 19 195 участников (14 277 женщин) из 5
европейских стран.
• Для большинства вариантов генов («снипов»), ранее объявленных
связанными с остеопорозом, их связь с этим заболеванием не
подтверждается.подтверждается.
• Связь с отеопрозом подтверждена лишь для 9 генов (ESR1, LRP4,
ITGA1, LRP5, SOST, SPP1, TNFRSF11A, TNFRSF11B, and TNFSF11).
• Подобное может оказаться справедливым и для других болезней с
ограниченной генетической обусловленностью (БОГО).
• Не исключено, что 9 указанных локусов будут иметь клиничекое
применение, если удастся безопасно влиять на их функцию.
105

106. • В целом, по мере того, как количество
получаемых данных растет
экспоненциально, также экспоненциально
растет количество как новых открытий, такрастет количество как новых открытий, так
и ошибочных результатов и заключений.
106

107. Равновесие Харди-Вайнберга
107

108. Варзин С.А., Даев Е.В. Кислотность желудочного сока у больных язвой
двенадцатиперстной кишки с различными группами крови системы
AB0, подвергшихся хирургическому лечению.
Вестник СПбГУ, Серия 11, Вып. 4. С. 78-87.
Распределение
больных
дуоденальной
108
дуоденальной
язвой по группам
крови АВ0

109. Осиик А.А. Распределение больных по группам крови системы AB0 в
клинике абдоминальной хирургии. Итог. Конф. воен.-научн. общ-ва
курсантов и слушателей Воен.-мед. акад. СПб., 1996. Т. 1. С. 174.
109

110. Умнова М.А., Уринсон Р.М. О разновидностях резус-фактора и их
распределении среди населения Москвы.
Вопр. Антропол. 1960. Вып. 4. С. 71-81.
110

111. Wolpin B.M., Chan A.T., Hartge P., Chanock S.J., Kraft P., Hunter D.J.,
Giovannucci E.L., Fuchs C.S. ABO blood group and the risk of pancreatic
cancer. J. Natl. Cancer Inst. 2009; 101: 424 – 431.
Группы крови
регистрировали
со слов
111
со слов
участников:
A, B, AB, 0 или не
знаю

112. История, как известно, повторяется ...
• Существует масса мифов о группах крови.
• Так, например, объявлялось, что:
• у людей с группой А якобы более тяжелый
похмельный синдром;похмельный синдром;
• у людей с группой 0 более здоровые зубы;
• у людей с группой A2 более высокий индекс
интеллекта IQ;
• а люди с группой В чаще испражняются.
112

113. Статистически значимые связи между группами крови и
некоторыми заболеваниями
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/gv/rbc/xslcgi.fcgi?cmd=bgmut/systems_info&system=abo
Заболевание Предрасполагающая
аллель
Относительный
риск
Инфекции:
Helicobacter pylori 0
Бубонная чума 0
Vibrio cholerae 01 0
Оспа AОспа A
Рак:
тонкого кишечника A 1,1
поджелудочной железы A и B 1,2
желудка 0 1,2
матки A 1,2
яичника, шейки матки A 1,3
Опухоли слюнных желез A 1,6
113

114. Размер эффекта
114

115. Что такое «отношение шансов» (OR)?
• Это трехэтажное отношение:
• 1. Вероятность есть отношение количества исходов n,
благоприятствующих данному событию (A) к общему
количесту исходов N: P(A) = n/N
• 2. Шансы (Odds) суть ставки за и против, т. е. отношение
вероятности данного события P(A) к вероятностивероятности данного события P(A) к вероятности
противоположного события P(nonA) = 1 – P(A): Odds =
P(A) : [1-P(A)]
• 3. Отношение шансов (OR – Odds Ratio) есть отношение
шансов за и против события A к шансам за и против
события B:
• OR = {P(A) : [1-P(A)]}/{ P(B) : [1-P(B)]}
115

116. Что такое отношение рисков (RR)?
• Это есть отношение двух условных
вероятностей (долей), например, доля
носителей предрасполагающего генотипа
g в группе больных P(g|D+) к долеg в группе больных P(g|D ) к доле
носителей этого генотипа в контрольной
группе P(g|D-):
• RR = P(g|D+) / P(g|D-)
116

117. Mäki M., Mustalahti K., Kokkonen J., Kulmala P., Haapalahti M., Karttunen T.,
Ilonen J., Laurila K., Dahlbom I., Hansson T., Höpfl P., Knip M. Prevalence of celiac
disease among children in Finland . N. Engl. J. Med. – 2003. Vol. 348. – P. 2517-2524.
Гаплотипы
Тест на аутоантитела
Положительный Отрицательный Всего
DQ2+DQ8 54 1357 1465
остальные 2 2214 2216
Всего 56 3571 3627
Однородность групп
Pvak 2·10-20
BF 2·10-18
Размеры эффекта
OR 944875
RR 2,22,52,7
RD 0,500,580,62
117

118. Синдром Статистической
СнисходительностиСнисходительности
118

119. Основной принцип
частотнического мышления
• Квинтэссенцию традиционного статистического
(частотнического) мышления (умозаключения)
можно интерпретировать так:
• Чем меньше P-значение, тем сильнее (весомее)
доводы (свидетельства, доказательства)
против H0, которые предоставляют нам
имеющиеся (наблюдаемые) данные.
• Тем больше у нас оснований сомневаться в H0.
119

120. • Преодолен порог 0,05 для P-значения –
• Ура! - наблюдаемый эффект «достоверен».
• ГП, С. 205.
• Показано достоверное увеличение частоты• Показано достоверное увеличение частоты
аллели G (A49G) в гене CTLA4 (P = 0,0499) у
больных СД1 с высоким уровнем антител к
декарбоксилазе глутаминовой кислоты (31
GADA+ и 86 GADA- пациентов).
120

121. Фишер
• Однако P-значение не является прямой
(непосредственной) мерой таких
доказательств.
• «Критерий значимости [P-значение] не• «Критерий значимости [P-значение] не
позволяет нам делать какие-либо выводы
о проверяемой гипотезе в терминах
математической вероятности» (Фишер,
1935, с. 35).
121

122. Neyman J., Pearson E. On the problem of the most efficient tests of
statistical hypotheses. Philos. Trans. Roy. Soc. Lond. A. 1933; 231: 289–337.
• «Мы склонны думать, что когда
рассматривается только одна отдельная
гипотеза, то никакой критерий,
основанный на вероятности, не можетоснованный на вероятности, не может
сам по себе обеспечить сколько-нибудь
ценное доказательство истинности или
ложности этой гипотезы».
122

123. Sir Ronald Aylmer Fisher
17 Feb 1890 - 29 July 1962
123

124. «Гибкие» P-значения
• В действительности ни один исследователь не
пользуется фиксированным уровнем
значимости, с которым из года в год и при
любых обстоятельствах он отвергает нулевые
гипотезы.гипотезы.
• Он больше доверяет своему уму и каждый
конкретный случай рассматривает в свете
совокупности имеющихся доказательств и
своих идей и представлений.
• R. A. Fisher R. A. Statistical Methods and Scientific
Inference, 1956
124

125. Колмогоров А. Н. Вероятность. ВиМСЭ (1991). С. 97:
http://ru.science.wikia.com/wiki/Вероятность_(в_теории_вероятностей)
• При практическом употреблении вычисленных
значений вероятности мы неизбежно приходим
к вопросу о том, сколь малыми значениями
вероятностей мы можем пренебречь.
• На практике этот вопрос решается каждый раз
по-разному, в зависимости от того, насколько
велика необходимость быстрого перехода от
накопления надежных данных к их
действительному употреблению.
125

126. Андрей Николаевич Колмогоров
(12 [25].04.1903 — 20.10.1987)
• Пророк в своем
отечестве
126

127. Колмогоров А. Н. Вероятность. ВиМСЭ (1951). С. 97.
(продолжение)
• В математической статистике вероятность, которой
решено пренебрегать в данном исследовании, называют
уровнем значимости.
• Хотя в статистике обычно рекомендуют пользоваться
уровнями значимости от 0,05 - при предварительных
ориентировочных исследованиях
• и до 0,001 - при окончательных серьезных выводах,
• часто достижима значительно большая значимость
вероятностных выводов.
127

128. • Выбор уровня значимости
определяется важностью
биологических выводов, которые
должен сделать экспериментатор.
• В настоящее время многие
биометрики склоняются кбиометрики склоняются к
следующему правилу:
• а) если P > 0,05, то принимается
нулевая гипотеза;
• б) если P < 0,01, то нулевая гипотеза
отклоняется и принимается
конкурирующая;
• в) если 0,01 < P < 0,05, то результат
считается неопределенным.
128

129. Наираспространеннейшее заблуждение
• P-значение не есть вероятность нулевой
гипотезы H0 !
• P-значение есть вероятность получить
наблюдаемое значение статистики критерия
(T) и все его остальные (ненаблюдаемые)(T) и все его остальные (ненаблюдаемые)
значения, еще более экстремальные (или еще
менее вероятные)
• при условии,
• что справедлива нулевая гипотеза H0
• P{T|H0} ≠ P{H0|T}
129

130. Калибровка p-значения
• Sellke T., Bayarri M.J., Berger J.O.
• Calibration of p values for testing precise null hypotheses.
• The American Statistician, Vol. 55, No. 1. (2001), pp. 62-71.
• При
ep 1<
( )
1
0
ln
1
1
−






−
+≥
ppe
THP
ep 1<
130

131. Цена Р-значения
Р-значение
Нижняя граница
для вероятности
нулевой гипотезы
P(Ho)
Верхняя граница
для вероятности
воспроизведения
Р-воспр.
0,05 > 30% < 50%0,05 > 30% < 50%
0,01 > 10% < 70%
0,001 > 2% < 90%
131

132. Диалог
• - Надо забыть о P < 0,05
(точнее о 0,001 < P < 0,05).
• - Тогда надо закрыть всю нашу науку.
• - Да, такую науку надо закрывать.• - Да, такую науку надо закрывать.
132

133. Повторение – мать науки
133

134. Доверяя, повторяй
• Часто считается, что если получен «статистически
значимый» результат, то это исключает
необходимость повторить исследование.
• Повторность (воспроизведение) часто
рассматривается как нечто суетное и мирское.
• «Проверка нулевой гипотезы есть метод
обнаружения маловероятных событий, которые
заслуживают дальнейшего изучения» (Fisher).

135. Воспроизводимость доверительных интервалов и P-значений
Cumming, G. (2008). Replication and p intervals: p values predict the future only vaguely,
but confidence intervals do much better. Perspectives on Psychological Science, 3, 286-300.
Программа ESCI PPS p intervals http://www.latrobe.edu.au/psy/esci/
.001
.074
.798
.818
.006
.096
.011
.125
.905
.082
.020
***<
?
**
?
*
?
* 41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
Successiveexperiments
µdiff
.020
.006
.127
.011
.025
.001
.001
.012
.001
.280
.620
.330
.076
.086
.109
*
**
*
*
***<
***<
*
***<
?
?
H0
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
-20 -10 0 10 20 30 40
Successiveexperiments
Difference in verbal ability
135

136. Джон Уайлдер Тьюки (John Wilder Tukey, 16.04.1915 — 26.07.2000)
• Исследования должны
быть как минимум
двухэтапными.
• Первый этап – разведочное
исследование.исследование.
• Второй этап – проверочное
(порождающее гипотезы)
исследование.
• Оно планируется на основе
результатов разведочного
иследования.
136

137. Повторение – мать познания
• Повторение составляет суть науки:
• ученый должен всегда задумываться о том, что
произойдет, если он или другой ученый повторят его
эксперимент (Guttman, 1977).
• Ученые разработали метод определения надежности
(валидности) своих результатов.
• Они научились задавать вопрос: воспроизводимы ли
они? (Scherr, 1983).

138. Болезни с ограниченной
генетической
обусловленностью (БОГО)
как количественные признакикак количественные признаки
138

139. • При БОГО изменения в организме
больного количественные, а не
качественные.
139

140. Промежуточный фенотип
• В последнее время в генетике приобрели особое
распространение понятия промежуточного фенотипа
и/или эндофенотипа.
• Эндофенотипы являются промежуточным звеном между
геном и его проявлением на уровне болезни.геном и его проявлением на уровне болезни.
• Исследование возможного большего числа
эндофенотипов и выявление их генетической
изменчивости помогает выявить разнообразные
предрасполагающие аллели.
140

141. Метод «подсчета баллов», Баранов и др., 2009, с. 20-21.
• Условно «нормальной» (частой) аллели присваивается 0
баллов, а каждой «фукционально ослабленной»
(редкой) аллели – 1 балл.
• Согласно оценкам клиницистов нашего института,• Согласно оценкам клиницистов нашего института,
гомозиготам по мутации F5 Leiden … следует давать
максимально высокий балл риска – 4 балла,
гетерозиготам – 3 балла.
141

142. Оганов В.С., Виноградова О.Л., Дудов Н.С., Баранов В.С., Миненков А.С.,
Бакулин А.В., Новиков В.Е., Кабицкая О.Е., Москаленко М.В., Глотов А.С., Глотов
О.С., Попов Д.В. Анализ ассоциации костной массы у спортсменов с
биохимическими и молекулярно-генетическими маркерами ремоделирования
костной ткани. Физиология человека. 2008. Т. 34. № 2. С. 56-65.
О возможной связи развития остеопении с биохимическими и генетическими
маркёрами костного метаболизма у спортсменов после интенсивной
физической нагрузки. Часть II. Остеопороз и остеопатии № 2/2008. 2-5.
• «генетический риск» потери костной• «генетический риск» потери костной
массы равнялся сумме вычисленных
коэффициентов соотношения шансов (OR)
для каждого проанализированного гена в
отдельности.
142

143. Инсерционно-делеционный диморфизм в гене ACE и
активность АПФ, программа Instat+
http://www.rdg.ac.uk/ssc/software/instat/instat.html
143

144. Фармакогенетика
• Lenzini P., Wadelius M., Kimmel S., Anderson J.L., Jorgensen
A.L., Pirmohamed M., Caldwell M.D., Limdi N., Burmester
J.K., Dowd M.B., Angchaisuksiri P., Bass A.R., Chen J.,
Eriksson N., Rane A., Lindh J.D., Carlquist J.F., Horne B.D.,
Grice G., Milligan P.E., Eby C., Shin J., Kim H., Kurnik D., SteinGrice G., Milligan P.E., Eby C., Shin J., Kim H., Kurnik D., Stein
C.M., McMillin G., Pendleton R.C., Berg R.L., Deloukas P.,
Gage B.F.
• Integration of genetic, clinical, and INR data to refine
warfarin dosing.
• Clin. Pharmacol. Ther. Volume 87, No 5, 2010, 572-578.
144

145. Индивидуальный подбор доз фарфарина
• Фармакогенетическая поддерживающая доза (mg/week) =
• EXP [3,10894 − 0,00767 ×××× age − 0,51611 ×××× ln(INR) − 0,23032 ×××× VKORC1-
1639 G>A − 0,14745 ×××× CYP2C9*2 − 0,3077 ×××× CYP2C9*3 + 0,24597 ×××× BSA +
0,26729 ×××× Target INR − 0,09644 ×××× African origin − 0,2059 ×××× stroke −
0,11216 ×××× diabetes − 0,1035 ×××× amiodarone use − 0,19275 ×××× fluvastatin
use + 0,0169 ×××× dose−2 + 0,02018 ×××× dose−3 + 0,01065 ×××× dose−4].use + 0,0169 ×××× dose−2 + 0,02018 ×××× dose−3 + 0,01065 ×××× dose−4].
• Клиническая поддерживающая доза (mg/week) =
• EXP [2,81602 − 0,76679 ×××× ln(INR) − 0,0059 ×××× age + 0,27815 ×××× target INR −
0,16759 ×××× diabetes + 0,17675 ×××× BSA − 0,22844 ×××× stroke − 0,25487 ××××
fluvastatin use + 0,07123 ×××× African origin − 0,11137 ×××× amiodarone use +
0,03471 ×××× dose−2 + 0,03047 ×××× dose−3 + 0,01929 ×××× dose−4].
145

146. 146
Фармакогенетически
предсказанные дозы варфарина
Клинически предсказанные
дозы фарфарина

147. • Генетика может лишь добавлять, а не
замещать факторы, которые должны
принимать во внимание клиницисты при
персонализации терапии.персонализации терапии.
147

148. Эндофенотипы
• Изучение генетических источников
межиндивидуальной изменчивости
эндофенотипов является стратегическим.
• Оно позволяет воссоздать полный набор• Оно позволяет воссоздать полный набор
генов, объясняющих вариативность БОГО.
148

149. Von Stein P., Lofberg R., Kuznetsov N.V., Gielen A.W., Persson J.-O.,
Sundberg R., Hellstrom K., Eriksson A., Befrits R., Ost A., Von Stein O.D.
Multigene analysis can discriminate between ulcerative colitis, Crohn’s
disease, and irritable bowel syndrome. Gastroenterol. 2008; 134:1869–1881
149
Анализ дифференциальной экспрессии генов, специфичных для
болезни Крона, может аказаться быстрым и надежным методом
диагностики.

150. ПСА
Уровень
ПСА, нг/мл
Случай Контроль
≤ 4,0 221 1439
4,1 – 9,9 926 233
10,0 – 19,9 654 3810,0 – 19,9 654 38
20,0 – 49,9 457 14
50,0 – 99,9 229 2
≥ 100 317 1
AUC = 0,900,920,93
Prev = 8% = 0,08
150

151. Huett A., Xavier R.J. Neither hide nor hair: the difficulty of identifying useful
disease biomarkers. Gastroenterology Vol. 134, No. 7, p. 2164-2168.
Идеализиро-
ванная схема
диагностики в
постгеномную
151
постгеномную
эру

152. Kraft P., Wacholder S., Cornelis M.C., Hu F.B., Hayes R.B., Thomas G., Hoover R.,
David J. Hunter D.J., Chanock S. Beyond odds ratios — communicating disease risk
based on genetic profiles. Nature Rev. Genetics Vol. 10, 2009, 264-269.
Сильная
статистич-
еская связь
между
генотипом и
болезнью не
можетможет
служить
показателем
предсказа-
тельной
ценности.
AUC = 0,60 и
AUC = 0,57
152

153. Болезни с ограниченной генетической обусловленностью
(БОГО) суть предельные варианты количественных
признаков
• Мы предсказываем, что рано или поздно внимание исследователей
полигенных предрасположенностей будет более сосредоточено на
количественных аспектах болезней, а не на качественных.
• Более провокационно можно сказать, что с точки зрения
полигенного наследования предрасположенностей к болезням не
существуют общие болезни, но лишь предельные (экстремальные)существуют общие болезни, но лишь предельные (экстремальные)
значения (варианты) количественных признаков.
• Plomin R., Haworth C.M.A., Davis O.S.P. Common disorders are
quantitative traits. Nature Rev. Genet. AoP, published online 27 october
2009;
153

154. Robert Plomin (р. 1948)
154

155. Алексей Матвеевич Оловников
• Старение как универсальная
хроническая "болезнь
количественных признаков" :
клеточное старение и РНК-
зависимая ионная модуляция
продуктивности генов.продуктивности генов.
• Биомедицинский журнал
Medline.ru
• Том 4, СТ. 28 (стр. 31)
• Февраль, 2003 г.
155

156. Старение есть универсальная генетическая
"болезнь количественных признаков".
• В ходе старения человека и животных не обнаружена экспрессия
принципиально новых макромолекул.
• Все, что происходит при старении, это именно не качественное, а
количественное изменение различных признаков, число которых
огромно.
• Если старение есть действительно болезнь• Если старение есть действительно болезнь
количественных признаков, то уместно в
рамках биогеронтологических исследований
обратиться именно к тем ключевым молекулярным
механизмам, которые лежат в основе регуляции
у эукариот именно количественных признаков.
156

157. Наследуемость: Коэффициент наследуемости
• «Это все гены виноваты».
• Аспектом, который сбивает с толку непосвщенных,
является концепция наследуемости.
• Например, наследуемость (h2) ожирения очень высока, о
чем свидетельствует высокая конкордантность средичем свидетельствует высокая конкордантность среди
идентичных близнецов по сравнению с неидентичными
близнецами.
• Однако ожирение явно определяется прежде всего
средой, на что указывает его возрастающая
распространенность в богатых странах.
157

158. Принцип неопределенности
в исследованиях генетических
предрасположенностей
158

159. Предпосылки принципа неопределенности
• Предрасполагающие аллели встречаются и у
больных и у здоровых.
• Различие лишь в частоте этих аллелей между
группами больных и здоровых.
• То есть заведомо, наличие в генотипе данного
человека предрасполагающей аллели не
свидетельствует о неизбежном наличии у него
болезни в настоящем или о ее возникновении в
будущем.
159

160. Иванов и др. Генетика, 2006, с.105
• Каждый ген влияет на многие признаки, а
каждый признак определяется многими
генами.
• Источники неопределенности:• Источники неопределенности:
• Пенетрантность,
• Экспрессивность,
• Плейотропия
160

161. Непредсказуемость генетических
предрасположенностей
• Зная генотип, нельзя однозначно предсказать
фенотип, и наоборот:
• Зная фенотип, невозможно однозначно
предсказать генотип.
• Справедливость Принципа неопределенности в• Справедливость Принципа неопределенности в
генетике предельно очевидна:
• даже зная всю последовательность генома
данного человека, мы никогда не сможем
предсказать многие из его признаков, ну хотя
бы, например, окружность его талии.
161

162. Принципиальная
неизбежность
неопределенностинеопределенности
162

163. Moonesinghe R., Khoury M.J., Liu T., Ioannidis J.P.A.
Required sample size and nonreplicability thresholds for heterogeneous
genetic associations. PNAS 2008 vol. 105 no. 2 617–622.
• Значительная доля истинных связей (ассоциаций) может
оставаться невоспроизводимой.
• Имитационные модели доказывают неизбежную
неопределенность (невоспроизводимость) при анализе
генетических предрасположенностей.
• Объемы выборок в современных исследованиях
постепенно все увеличиваются, достигая в некоторых
случаях 40 000 субъектов.
• Вычисления показывают, что такие объемы выборок и
даже еще большие совершенно необходимы для для
подтвержения эффектов малого или умеренного
размера.
163

164. Одна из предпосылок
принципа неопределенности:
разнонаправленная
плейотропияплейотропия
164

165. Hemming M. L., Selkoe D.J.
Amyloid β-protein is degraded by cellular
angiotensin-converting enzyme (ACE) and elevated by an ACE
inhibitor
J. Biol. Chem. 2005, Vol. 280, No. 45, p. 37644–37650
• В опытах in vitro обнаружено, что АПФ способен
разрушать амилоидные бета-пептиды.разрушать амилоидные бета-пептиды.
• Отсюда следует, что АПФ может оказаться
фактором, защищающим от болезни
Альцгеймера.
165

166. Nawaz S.K., Hasnain S. Pleiotropic effects of ACE polymorphism.
Biochemia Medica 2009; 19(1):36–49.
• Диморфизм I/D в гене ACE и болезнь
Альцгеймера (БА)
• Действительно была обнаружена
положительная связь (ассоциация) между
аллелью I и БА.
• Этот эффект был неоднократно подтвержден
масштабными мета-анализами,
суммировавшими результаты 39 иследований с
6 037 больными БА и 12 099 здоровыми.
166

167. Разнонаправленная плейотропия
• Celiac.com 01/27/2010 –
• Новейшие исследования показывают, что одни и
те же генетические варианты (аллели,
гаплотипы, генотипы), которые придают
человеку предрасположенность к
возникновению и развитию одного набора
заболеваний, могут придавать ему меньшую
предрасположенность к возникновению и
развитию других болезней.
167

168. Вывод: щелкни кобылку в нос
– она махнет хвостом– она махнет хвостом
Козьма Прутков
168

169. Предсказательная способность
клинико-генетической
паспортизациипаспортизации
169

170. Рекомендации
• Khoury M.J., McBride C.M., Schully S.D., Ioannidis J.P.A., Feero W.G.,
Janssens A.C.J.W., Gwinn M., Simons-Morton D.G., Bernhardt J.M., Cargill
M., Chanock S.J., Church G.M., Coates R.J., Collins F.S., Croyle R.T., Davis
B.R., Downing G.J., DuRoss A., Friedman S., Gail M.H., Ginsburg G.S., Green
R.C., Greene M.H., Greenland P., Gulcher J.R., Hsu A., Hudson K.L., Kardia
S.L.R., Kimmel P.L., Lauer M.S., Miller A.M., Offit K., Ransohoff D.F., Roberts
J.S., Rasooly R.S., Stefansson K., Terry S.F., Teutsch S.M., Trepanier A.,J.S., Rasooly R.S., Stefansson K., Terry S.F., Teutsch S.M., Trepanier A.,
Wanke K.L., Witte J.S., Xu J.
• The Scientific Foundation for Personal Genomics: Recommendations
from a National Institutes of Health–Centers for Disease Control and
Prevention Multidisciplinary Workshop
• Genet. Med. 2009:11(8):559 –567
170

171. Использование генетических ассоциаций для
оценки риска и предсказания болезни
• Даже если генетическая ассоциация оказывается
статистически высоко значимой, то непременно
встает вопрос, насколько полезной будет эта
информация для оценки риска и предсказания
болезни?болезни?
• Необходимо измерять чувствительность,
специфичность, ценность положительного
предсказания (PPV) и ценность отрицательного
предсказания (NPV).
171

172. Теорема Бейза в действии
172

173. Post_Test_Probabilities
http://www.abdn.ac.uk/~psy086/dept/
173

174. Post_Test_Probabilities
http://www.abdn.ac.uk/~psy086/dept/
174

175. Post_Test_Probabilities
http://www.abdn.ac.uk/~psy086/dept/
175

176. Предсказательная ценность нескольких независимых
предрасполагающих генетических маркеров
Число
предрасполагающих
локусов в генотипе
PPV
Доля носителей
предрасполагающего
генотипа G+ в популяции
1 0,020 0,1
2 0,039 0,01
3 0,075 0,001
4 0,14 0,0001
5 0,24 10-5
6 0,39 10-6
7 0,71 10-7
8 0,84 10-8
9 0,91 10-9
10 0,95 10-10
176

177. Отношения шансов (OR) для диабета 2 типа, соответствующие числу
предрасполагающих алллей в генотипе
177

178. Люди с высоким риском очень редки
• Эти графики показывают, что действительно, чем больше
у носителя предрасполагающих генотипов, тем выше
риск заболевания.
• Теоретически можно идентифицировать людей с очень
высоким риском заболевания, но практически они будутвысоким риском заболевания, но практически они будут
встречаться чрезвычайно редко.
• У большинство людей риск заболевания лишь слегка
выше (или даже ниже), чем средний риск заболевания в
популяции.
178

179. Проблема: взаимодействия
• Надо подчеркнуть, что в этих примерах не
рассматриваются ген-генные
взаимодействия и влияния средовых
факторов.факторов.
• И их учесть в человеческих популяциях
очень трудно.
• Причем зачастую такие взаимодействия
нелинейны.
179

180. Экономическая
эффективность клинико-
генетической паспортизации
180

181. Rembold C.M. Number needed to screen: development of a statistic for
disease screening. BMJ – 1998. – Vol. 317. – P. 307–312.
• Полезным и наглядным показателем
эффективности и продуктивности
генотипирования является NNG (Number Needed
to be Genotyped) – количество подлежащих
генотипировнию:генотипировнию:
181

182. Экономическая эффективность генотипирования
БОГО
• Пусть распространенность болезни с элементами наследственной
предрасположенности (БОГО) в некоторой популяции равна
• P(D+) = 1%.
• Допустим, что разность рисков RD = 0,1.
• Тогда NNG = 1/(0,1 ×××× 0,01) = 1000.
• Это означает, что надо генотипировать примерно 1000 человек,• Это означает, что надо генотипировать примерно 1000 человек,
чтобы этим методом выявить на одного больного человека больше,
чем эталонным (стандартным) методом.
• Пусть цена одного анализа составляет 100 у.е.
• Тогда для выявления одного больного надо затратить примерно 100
тыс. у.е.
• При генотипировании по k маркерам затраты возрастут в k раз.
182