2º FICHAMENTO

Delineamento de experimentos em genética genômica

Guilherme Jordão de Magalhães Rosa
Department of Dairy Science, University of Wisconsin, Madison - WI, USA 53705.

"Genética genômica e genômica quantitativa são termos utilizados para representar o estudo de processos genéticos controladores de caracteres fenotípicos de herança complexa, a partir da análise conjunta de informação relativa a fenótipos, estruturas de parentesco, marcadores moleculares e expressão gênica (Jansen & Nap, 2001; Darvasi, 2003; Pomp et al., 2004)."


"O efeito de variações alélicas na expressão gênica na mesma região cromossômica é denominado efeito cis, enquanto que o efeito de polimorfismos na expressão de genes em outras regiões do genoma é denominado efeito trans (Jansen & Nap, 2001)."

"Como estudos de genética genômica envolvem técnicas laboratoriais caras e trabalhosas, como por exemplo a genotipagem de grande número de marcadores moleculares como polimorfismos de base única (SNP, do inglês Single Nucleotide Polimorphisms) e experimentos de expressão gênica utilizando-se a tecnologia de microarrays ou a técnica da transcrição reversa quantitativa acoplada com a reação de polimerase em cadeia (qRT-PCR, do inglês quantitative Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction), é imprescindível um cuidadoso planejamento experimental de tais ensaios."

"Além disso, estudos de expressão gênica envolvem também a escolha cuidadosa do(s) tecido(s) ou tipo(s) de célula(s), bem como o(s) estágio(s) de desenvolvimento a serem amostrados. Especificamente em relação aos experimentos com microarrays, tem-se ainda que decidir que tipo específico de tecnologia de microarray mais se adequa aos objetivos experimentais em questão"

Desta maneira, nesta apresentação serão discutidos dois aspéctos relativos ao planejamento de experimentos em genética genômica, os quais referem-se a conceitos de estatística e delineamento experimental:

1) Fenotipagem seletiva, a qual se refere à sub-amostragem dos indivíduos a serem utilizados nos experimentos com microarrays, e
2) Esquema experimental dos ensaios com microarrays."

"Até alguns anos atrás o custo de genotipagem era um fator limitante em estudos de mapeamento. Eram utilizadas então estratégias experimentais tais como a genotipagem seletiva (Lebowitz et al., 1987; Lander & Botstein, 1989; Darvasi & Soller, 1992; Allison et al., 1998)"

"A medida de similaridade genética considerada por Jin et al. (2004) tende a selecionar indivíduos que são predominantemente homozigotos para alelos distintos nos marcadores moleculares considerados. Por exemplo, numa população F₂ obtida a partir do cruzamento entre linhagens
consangüíneas ou entre raças puras, tem-se proporções esperadas de 1:2:1 para os genótipos A, H e B, onde A e B representam indivíduos homozigotos para alelos das linhagens A e B, respectivamente, e H representa indivíduos heterozigotos. A metodologia de Jin et al. (2004),"

"Os métodos propostos por Jin et al. (2004), Piepho (2005) e Bueno et al. (2006) maximizam o poder de detecção de QTL e eficiência na estimação de efeitos genéticos específicos."


"Resultados similares foram apresentados por Jannink (2005) e Xu et al. (2005), os quais desenvolveram simulações em contextos ainda mais gerais, com diferentes comprimentos cromossômicos, espaçamento variável entre os marcadores, e diferentes números de QTLs."

"Após a seleção dos indivíduos a serem utilizados nos experimentos com microarrays, outro importante passo no delineamento experimental se faz necessário, especialmente se for utilizada a tecnologia de hibridizações competitivas."

"O procedimento proposto por Piepho (2005), no entanto, aplica-se somente a situações com duas linhagens recombinantes e o cruzamento F1, ou a situações com um único gene candidato bialélico (Rosa et al., 2006a). Uma metodologia mais geral para o pareamento de amostras em experimentos com microarrays em estudos de genética genômica (incluindo também a otimização da marcação das amostras em cada par) foi discutido por Bueno et al. (2006)."

"Nesta apresentação são discutidas estratégias de delineamento para experimentos com microarray em estudos de genética genômica com diferentes objetivos experimentais, tais como a comparação dos padrões de expressão gênica de diferentes grupos genotípicos, o mapeamento de eQTL, ou a estimação de herdabilidades dos padrões de expressão. "   

"Em geral, replicação biológica é mais vantajosa do que replicação técnica do ponto de vista estatístico. Por exemplo, se um delineamento com amostra referência com 2 x n lâminas de microarray é considerado, uma maior precisão é alcançada se 2 x n indivíduos são considerados, um em cada lâmina, do que se somente n indivíduos são utilizados, cada um com amostras hibridizados em duas lâminas (i.e. replicação técnica) com marcação invertida. Como discutido nesta apresentação, experimentos ainda mais eficientes podem ser obtidos num contexto de delineamentos ótimos, buscando delineamentos eficientes para determinados objetivos experimentais."