Методы, используемые для установления частот генов и генотипов в популяции, демонстрирующие характер их изменения под влиянием окружающей среды и различных факторов популяционной динамики, носят название популяционно-статистических.

С помощью этих методов можно:
• определить частоты генов, степень гетерозиготности и полиморфизма,
• установить, как меняются частоты генов под действием отбора,
• выявить влияние факторов популяционной динамики на частоты тех или иных генотипов и фенотипов,
• проанализировать влияние факторов внешней среды на экспрессию генов,
• определить степень межпопуляционного генетического разнообразия и вычислить генетическое расстояние между популяциями.

Так же методы популяционно-статистического анализа могут быть использованы для определения и подтверждения типов наследования заболевания, являясь основой применения математической статистики в клинико-генетическом анализе.

Популяционно-генетические исследования включают следующие этапы:
1) подбор популяции с учетом демографических характеристик,
2) сбор материала,
3) выбор метода статистического анализа.

Генетическое изучение популяций человека предполагает знание их демографических характеристик (размер популяций, рождаемость, смертность, возрастная структура, национальный состав), а также географических и климатических условий жизни, религиозных убеждений и т.д. Это связано с некоторыми особенностями популяций человека, которые могут быть панмиксными (случайные браки) и инбредными (высокая частота кровнородственных браков). В популяциях человека формирование субпопуляций связано с такими формами изоляции, которые свойственны только человеку, например расовая, социальная (социальное положение, экономические, этнические, языковые, административные), конфессиональная и идеологическая. Все это необходимо учитывать при интерпретации полученных при популяционно-генетических исследованиях результатов. Во избежание получения недостоверных результатов, выбираемая для изучения популяция также не должна быть очень большой или очень малой. Чем больше по размеру популяция (но не до бесконечности), тем выше уровень ее разнообразия и тем сложнее ее генетическая структура, а также ближе соответствие между реально наблюдаемыми и ожидаемыми генными частотами. Так для генетических исследований оптимальным считается размер популяции с численностью от 0,5—5,0 млн. человек.

В настоящее время для сбора материала при проведении популяционно-генетического исследования используется обзорный метод и его различные модификации, т.е. можно исследовать всю наследственную патологию, или отдельную группу заболеваний, или только одно заболевание, но изучая все население выбранного региона.

Наследственные заболевания распределены по различным регионам земного шара, среди разных рас и народностей неравномерно, а знания о распределении частот заболеваний и количестве гетерозигот в регионе способствуют правильной организации профилактических мероприятий. Если известна частота заболевания в популяции, и при допущении, что эта популяция находится в генетическом равновесии по данному признаку, для расчета частот генотипов и фенотипов наиболее широко применяется формула Харди-Вайнберга. Для диаллельной системы - она имеет вид р2 + 2pq + q2 = {р + q)2 — 1,длятрехаллельной- (a + b + с)2 = ]). (Подробнее о законе Харди-Вайнберга и условиях его выполнения см. гл. 17). Например, частота ФКУ в популяции составляет 1:10000, т.е. q2 = 0,0001, значит q = 0,01. По закону Харди-Вайнберга р +q= 1, отсюда р= 1 -q = 1-0,01 = 0,99, a 2pq = 2 х 0,99 х 0,01 = 0,0198. Таким образом, частота гетерозигот по гену ФКУ в изучаемой популяции составляет приблизительно 2%.

На практике при расчете частоты гетерозигот иногда принимают приближенное значение р(р= 1) и, соответственно, 2pq=2q. Рассмотрим следующий пример. Частота муковисцидоза 1:2500, значит q2 = 0,0004, q = 0,02. По определению p + q = 1, отсюда р= 1 —q— 1 — 0,02 = 0,98, a 2pq = 2q = 2 х 0,02 = 0,04. Таким образом, частота гетерозигот по гену муковисцидоза в изучаемой популяции составляет приблизительно 4%.

Дня установления и подтверждения типа наследования заболеваний необходимо проверить соответствие сегрегации (расщепления) по исследуемому признаку в отягощенных семьях данной популяции менделевским закономерностям. При правильном сборе материала соотношение больных и здоровых сибсов одного и того же поколения и сегрегационная частота (частота с которой ген сегрегирует в исследуемых семьях) будут соответствовать определенному типу наследования. Методом х-квадрат подтверждается соответствие количества больных и здоровых сибсов для аутосомно-доминантной патологии в семьях с полной регистрацией (через больных родителей):

где О - ожидаемое, Н - наблюдаемое количество больных или здоровых сибсов в выявленных семьях.
Для расчета сегрегационной частоты (р) можно использовать ряд методов: метод сибсов Вайнберга, пробандовый метод.

Методы сибсов Вайнберга и пробандовый используются в случае регистрации семей через больных детей: при рецессивной патологии (родители здоровы) и при аутосомно-доминантных заболеваниях вслучае неполной регистрации.

Метод сибсов Вайнберга может применяться только при исследовании всей популяции или случайной выборки, в которой каждый больной имеет одинаковую вероятность попасть в нее и все больные имеют равные шансы стать пробандом, иными словами все пораженные должны являться пробандами. Сущность этого метода состоит в подсчете отношения суммарного количества больных сибсов к общему количеству их здоровых братьев и сестер, соответственно:

где число больных в семье, s - число детей в семье.
При использовании этого метода существует вероятность получения искаженных результатов, что обусловлено следующими причинами: малое количество детей в семьях, попавших в выборку; неполная пенетрантность или скрытое носительство мутантного гена; наличие стертых форм и разных стадий болезни; пропуск семей в случае рождения здорового ребенка от гетерозиготных родителей.

Пробандовый метод применяется в практике популяционно-генетических исследований гораздо чаще. Он используется при изучении клинического материала случайно попавшего под наблюдение, т.е. если не все пораженные сибсы были зарегистрированы в качестве пробандов.

Так как на практике в поле зрения исследователя попадают семьи, в которых хотя бы один ребенок болен, для восстановления истинного соотношения при учете сибсов Вайнберг предложил исключать пробанда. В результате формула расчета сегрегационной частоты имеет вид:

где а — число пробандов, г - число больных, s - число детей в данной семье.
К тому же, при помощи пробандового метода можно оценить полноту выявления семей сданной патологией или вероятность регистрации:

При современных популяционных исследованиях используются более сложные, модифицированные и компьютеризованные методы расчетов (методы взвешенных шансов и линейной интерполяции), но основанные на тех же принципах.

- Вернуться в оглавление раздела "Генетика."