Vai trò của gene và môi trường

Vai trò của gene và môi trường Mặc dù có một số tính trạng chỉ chịu ảnh hưởng của gene hoặc chỉ chịu ảnh hưởng của môi trường nhưng hầu hết đều chịu ảnh hưởng của cả hai yếu tố này. Việc xác định mức độ ảnh hưởng tương đối của các yếu tố môi trường và di truyền lên sự hình thành tính trạng sẽ giúp hiểu biết tốt hơn về bệnh căn cũng như giúp xây dựng các chiến lược y tế cộng đồng. Có hai hướng nghiên cứu thường được dùng để đánh giá mức độ ảnh hưởng tương đối của các gene và môi trường là (1) nghiên cứu con sinh đôi (twin research) và (2) nghiên cứu con nuôi (adoption study). 1. Nghiên cứu con sinh đôi Do sinh đôi cùng trứng có sự tương đồng về mặt di truyền, bất kỳ sự khác nhau nào giữa chúng đều chỉ có thể do kết quả tác động của môi trường. Các trẻ sinh đôi cùng trứng rất giống nhau về các tính trạng chỉ do gene quy định. Các trẻ sinh đôi khác trứng trở thành một mẫu chứng phù hợp cho nghiên cứu vì sự khác nhau về các yếu tố môi trường sẽ tương tự như trong trường hợp sinh đôi cùng trứng nhưng chúng lại có sự khác nhau về mặt di truyền tương tự như trong các anh chị em ruột. Trong nghiên cứu con sinh đôi, việc so sánh giữa các trẻ sinh đôi cùng trứng và khác trứng sẽ được thực hiện. Nếu cả hai trẻ sinh đôi đều có cùng chung một tính trạng hoặc bệnh (ví dụ như đều mắc tật khe hở môi) chúng ta gọi đó là có tương hợp (concordant) còn nếu hai trẻ không có cùng biểu hiện chúng ta gọi đó là không tương hợp (disconcordant). Tỷ lệ tương hợp (hoặc hệ số tương quan) ở các cặp sinh đôi cùng trứng và khác trứng cũng có thể được dùng để đo khả năng di truyền (heritability: h) của các tính trạng di truyền đa yếu tố. Một công thức đơn giản dùng để đánh giá khả năng di truyền h từ tỷ lệ tương hợp là : h = 2(CMZ - CDZ) Trong đó: - CMZ: tỷ lệ tương hợp ở các trẻ sinh đôi cùng trứng - CDZ: tỷ lệ tương hợp ở các trẻ sinh đôi khác trứng Các tính trạng được quy định chủ yếu bởi yếu tố di truyền sẽ có h xấp xỉ bằng 1,0, nghĩa là CMZ = 1,0 và CDZ = 0,5. Khi sự khác biệt giữa các tỷ lệ tương hợp bé hơn, khả năng di truyền sẽ tiến tới bằng 0,0. Tỷ lệ tương hợp (hoặc hệ số tương quan) của một số tính trạng hoặc bệnh được trình bày trong bảng 1. Giá trị h có tính đặc hiệu cho từng quần thể mà trong đó chúng được đánh giá. Bảng 1: Tỷ lệ tương hợp của một số tính trạng hoặc bệnh (CT: cùng trứng; KT: khác trứng; h: khả năng di truyền) Tính trạng hoặc bệnh Tỷ lệ tương hợp h Sinh đôi CT Sinh đôi KT Bệnh tự kỷ 0,92 0,0 >1,0 Chứng nghiện rượu >0,6 <0,3 0,6 Khe hở môi/ hàm 0,38 0,08 0,6 Tật chân khoèo 0,32 0,03 0,58 Nếp vân da (số đếm vân ngón tay) 0,95 0,49 0,92 Đái đường thể tủy (typeI) 0,35-0,5 0,05-0,10 0,6- 0,8 Đái đường thể tủy (typeII) 0,7- 0,9 0,25-0,4 0,9- 1,0 Động kinh 0,69 0,14 >1,0 Chiều cao 0,94 0,44 1,0 Bệnh sởi 0,95 0,87 0,16 Tâm thần phân liệt 0,47 0,12 0,7 Tật nứt gai đốt sống 0,72 0,33 0,78 Các cặp sinh đôi cùng trứng thường có điều kiện sống tương tự nhau hơn so với ở các cặp sinh đôi khác trứng, điều này làm cho các cặp sinh đôi cùng trứng thường có độ tương hợp cao hơn đối với một tính trạng nào đó và do đó làm thổi phồng lên thêm ảnh hưởng của các yếu tố di truyền. Để có thể giải quyết phần nào hạn chế này người ta tiến hành nghiên cứu các cặp sinh đôi cùng trứng nhưng lớn lên trong những môi trường khác nhau, khi đó sự tương hợp giữa các cặp sẽ do các yếu tố di truyền chi phối nhiều hơn so với yếu tố môi trường. Tuy nhiên trong thực tế cũng khó tìm được nhiều cặp sinh đôi như vậy. 2. Nghiên cứu con nuôi (Adoption Study) Các nghiên cứu về con nuôi cũng được sử dụng để đánh giá đóng góp của các yếu tố di truyền trong các trường hợp di truyền đa yếu tố. Các trẻ con của các bố mẹ do mắc bệnh nên được những bố mẹ không mắc bệnh nhận làm con nuôi sẽ được nghiên cứu để xem chúng có phát triển bệnh hay không. Trong một vài trường hợp những trẻ này có xu hướng mắc bệnh nhiều hơn nhóm chứng (nhóm các trẻ sinh bởi các bố mẹ không mắc bệnh được cho làm con nuôi). Điều này cung cấp một số bằng chứng cho thấy vai trò của gene trong nguyên nhân gây bệnh mặc dù chúng không chia xẻ chung môi trường sống với bố mẹ ruột mắc bệnh. Khoảng 8% đến 10% trẻ, con của các bố hoặc mẹ bị tâm thần phần liệt được cho làm con nuôi phát triển bệnh trong khi đó chỉ có 1% trẻ con của các bố mẹ không mắc bệnh được cho làm con nuôi bị mắc bệnh này. Khi phiên giải kết quả nghiên cứu con nuôi cũng cần phải thận trọng với những vấn đề sau: (1) Ảnh hưởng của môi trường ở giai đoạn trước sinh cũng có thể có hậu quả lâu dài lên trẻ con nuôi. (2) Đôi khi trẻ được nhận làm con nuôi sau khi đã nhiều tuổi, như vậy có nghĩa là trẻ cũng đã chịu một số ảnh hưởng nhất định của các yếu tố môi trường giống như bố mẹ ruột. (3) Đôi khi các trung tâm chịu trách nhiệm cho việc nhận con nuôi thường tìm các cặp bố mẹ nuôi có các điều kiện gần giống với bố mẹ ruột của trẻ. Tất cả những vấn đề trên đều có thể làm phóng đại ảnh hưởng của sự di truyền lên tính trạng hoặc bệnh. Tuy nhiên cả hai phương pháp nghiên cứu trên đều không cung cấp những biện pháp hữu hiệu để đánh giá, đo lường vai trò của các gene trong các bệnh di truyền đa yếu tố cũng như không giúp xác định các gene đặc hiệu gây bệnh. Thay vào đó chúng chỉ giúp nhận định vai trò của các yếu tố di truyền đối với một bệnh di truyền đa yếu tố.