目前,關于人類疾病的遺傳研究,特別是大規模研究,主要基于歐洲血統人群。而種族多樣性不足阻礙了人們充分理解人類疾病遺傳結構的能力,并加劇了衛生不平等,甚至意味著人們將基因研究成果轉化為臨床實踐或公共衛生政策的能力可能嚴重受損。或者更糟的是,這一切都是錯誤的。
近日發表在《細胞》雜志人類遺傳學特刊的一篇評論指出,盡管科學界努力將更多的少數種族納入研究,但在人類基因組學研究中,歐洲血統的人群還是占絕大多數,而種族多樣化的人群在很大程度上被排除在外。
而這種研究中的多樣性缺乏給科學和醫學帶來了嚴重后果。研究人員認為,數據偏差限制了科學家對環境和遺傳因素影響健康和疾病的理解,還限制了基于遺傳學準確預測人類疾病風險以及開發可能更有效的新療法的能力。
量化偏見
該文章通訊作者之一、美國賓夕法尼亞大學人類遺傳醫學部高級研究員Giorgio Sirugo在接受《中國科學報》采訪時表示,人類遺傳學是一個始于歐洲和美國的研究領域,科學家對引起疾病的基因感興趣,并在自己周圍收集樣本。
“這不僅簡化了收集工作,也能保證人口樣本的統一性,并能滿足審查小組的要求,從而增加獲得資金的機會。但人們沒有意識到由此產生了一系列偏見并延續多年,以至于我們現在可以感受到其負面影響。”他說。
Sirugo、該校人類進化遺傳學家Sarah Tishkoff和凱斯西儲大學醫學院的Scott M. Williams分析發現,截至2018年,全基因組關聯研究(GWAS)中包括的個體有78%是歐洲人、10%是亞洲人、2%是非洲人、1%是西班牙裔以及少于1%的其他種族。
Williams表示,人類基因組學研究中多樣性的缺失可能加劇不同族群的健康不平等。例如,基于主要來自歐洲后裔的遺傳學證據開發的新型靶向療法,以及隨后在歐洲后裔中開展的臨床試驗,在用于其他種族人群時,可能會出現類似不適用的問題。
人類的遺傳變異可以解釋成人類族群進化歷史的差異,包括那些由現代人類“走出非洲”和所有后續事件導致的結果。因此,完整理解人類遺傳學及其與疾病的關系就要求相關研究涵蓋全部人類遺傳變異。
不公平的危害
“正如我們在評論中解釋的,不同種族群體之間遺傳結構的差異可能是由于人口的特定變異以及等位基因頻率的變化,而這是基因漂移、局部選擇或兩者兼而有之的結果。”Sirugo說。
科學家已經知道,在復雜的疾病中,如阿爾茨海默氏癥、心血管疾病、糖尿病和多發性硬化癥等,不同人群的表現各不相同。然而,絕大多數大型國際遺傳學研究都基于歐洲血統的樣本;而在美國,研究通常集中在北歐血統的人身上。
因此,Sirugo認為,將研究結果從一個群體轉移到另一個群體確實是一個大問題。
以多基因風險評分(PRS)為例:這些評分是通過計算一個樣本中成千上萬個基因變異的影響程度,然后將它們組合并應用于其他個體的基因圖譜,從而預測復雜疾病的風險。
PRS已被用于評估歐洲個體高遺傳風險的多基因疾病,如冠狀動脈疾病和Ⅱ型糖尿病,但這些分數可能無法在不同人群中轉移。
Sirugo提到,英國最近一項針對精神分裂癥的PRS研究顯示,非洲人和非洲裔美國人的得分比歐洲人高10倍,但這并沒有反映出真正的疾病風險,很可能只是與種族背景或類似因素有關。
此外,藥物基因學也提供了其他例子:解釋某一特定藥物在歐洲代謝差異的變異,以用來確定合適的用藥劑量,但可能只解釋了其他群體差異的一小部分。因此,在一些非歐洲人身上使用這些變體設定劑量將會產生誤導,并具有潛在的危險影響。當涉及治療時,使用不恰當的基因信息可能產生的后果更容易顯現。
Tishkoff說:“將整個族群排除在人類遺傳研究之外,這在科學上是有害且不公平的。我們可能會錯過種族多樣化人群中那些在健康和疾病方面發揮重要作用的遺傳變異,這可能對疾病的預防和治療帶來有害影響。”
建立信任
鑒于此,研究人員呼吁共同努力增加人類基因組研究的多樣性,需要專項資助以納入種族多樣化人群和發展基礎設施,在被忽視人群中開展臨床和基因組學研究。當然,還有其他困難需要克服,比如,一些人群因過去的經歷而產生的對生物醫學研究的不信任。
“在許多情況下,招募不同的人口可能是困難的。例如,在某些情況下,由于過去的剝削經驗導致一些社區對生物醫學研究不信任。”Sirugo告訴《中國科學報》,“因此,建立信任是我們研究的一個重要部分。”
研究人員表示,地方倫理委員會在審查和批準研究計劃、確保遵守準則和執行各種要求方面發揮著關鍵作用,能確保對研究對象的適當處理,以及地方利益攸關方在所有研究階段的充分參與。
此外,為了產生高質量的遺傳關聯,必須獲得可靠的表型數據,這反過來又需要人員和足夠的設施。在多樣性可能是最大的地方,基礎設施投資和專業培訓是首要需求。
“只要有可能,將涵蓋不同種族個體充分表征的生物庫與大范圍健康記錄聯系起來,就可以用來研究疾病的遺傳風險,從而為所有族群提供更好的醫療保障。”Sirugo說,“這些倡議需要政治意愿來改善資助和基礎設施,以研究全球人口基因組和表型的多樣性,未來基因組學和精準醫學的成功有賴于此。”