מבחני אסוציאציה
רקע

בין כל שני מכלולי גנים של בני אדם (או כל יצור אחר) ישנה שונות גדולה מאוד, כגון וריאציה בבסיסים בודדים, מחיקות של מקטעים, תוספות של מקטעים חדשים ושוני במספר העותקים של אתרים חזרתיים (אנ'). ב-1975 הראו מדענים שישנם וריאנטים רבים נפוצים יחסית באוכלוסיית בני האדם, חלקם אפילו נמצאים באזורים מקודדים, ובעלי פוטנציאל לחולל שוני במבנה חלבון. מכאן העלו חוקרים את ההשערה, שאותם וריאנטים נפוצים אחראיים לשונות המורשת בתכונות הפיזיות והפיזיולוגיות של בני אדם, ולשוני בנטייה לפתח מחלות נפוצות (Common variant common disease hypothesis).
אסוציאציה גנטית יכולה להיות בין פנוטיפים: תכונות מורפולוגיות כגון משקלו ואורך זנבו של עכבר, בין פנוטיפ ופולימורפיזם גנטי, בדרך כלל פולימורפיזם בנוקלאוטיד יחיד (המכונה SNP או סניפּ) או בין שני גנוטיפים שונים. אסוציאציה גנטית בין שני אתרים פולימורפיים שונים יכולה להתרחש עקב מספר סיבות, כגון קשר פונקציונלי בין האתרים (לדוגמה חלק מאותו קומפלקס חלבוני או שרשרת מטבולית) או קרבה פיזית בין האתרים על גבי אותו הכרומוזום.
אם אכן קיימת אסוציאציה בין אתר פולימורפי לפנוטיפ, אותו האלל, גנוטיפ או הפלוטיפ (קבוצת אללים בתאחיזה על גבי אותו כרומוזום המורשים יחדיו) יופיע יותר מהצפוי באקראי בפרטים להם יש את התכונה. קיימות מספר סיבות אפשריות לקיומה של אסוציאציה גנטית: ישנו קשר סיבתי בין הפולימורפיזם לפנוטיפ, אין קשר סיבתי אך ישנו אתר פולימורפי נוסף בתאחיזה לאתר הפולימורפי הנחקר, אשר לו יש קשר סיבתי לפנוטיפ, או שהאסוציאציה נובעת משוני נוסף באוכלוסייה הנבדקת, כגון מוצא אתני, גאוגרפי, מין וגיל. באוכלוסייה המורכבת מתתי-קבוצות הנבדלות במקורם האתני או הגאוגרפי, סביר שרבים מן האללים המבדילים בין תתי הקבוצות יראו אסוציאציה למחלה או לתכונה, גם אם אין קשר סיבתי. כדי לאמת את האסוציאציה משתמשים בשיטות הסקה סטטיסטית, כגון מבחני חי בריבוע או המבחן המדויק של פישר. במחקרי אסוציאציה של כלל הגנום (אנ')האנליזה מורכבת יותר, כיוון שמבצעים מספר רב של מבחנים סטטיסטיים על אותו המאגר, תחת אותה שאלה מחקרית; ככל שמבצעים יותר מבחנים סטטיסטיים, הסיכוי לטעות מסוג אלפא עולה (דחייה שגויה של השערת ה-0). לכן, מקובל להתמודד עם כך בעזרת תיקון חישובי למבחנים מרובים כגון תיקון בונפרוני או תיקון המעריך את שיעור התגליות השגויות.
בשונה ממחקרי תאחיזה, שמהותם היא חיפוש מתאם בין פנוטיפ להורשת אללים בקרב משפחות (היינו האלל החשד יופיע רק אצל החולים ולא אצל הבריאים במשפחה), מחקרי אסוציאציה מתבססים על השוואה בין פרטים מרוחקים מבחינה גנטית. יתרה מכך, במחקרי אסוציאציה, חשוב שהפרטים לא יהיו מאותה השושלת כדי להמעיט השפעה של משתנים מתערבים שעלולים להוביל לאסוציאציות לא אינפורמטיביות בין הפנוטיפ הנבדק לווריאנטים נפוצים בקרב אותה השושלת. למרות זאת, כיוון שלכל היצורים החיים מקור משותף, יש המגדירים מחקרי אסוציאציה כגרסה מיוחדת של מבחני תאחיזה בהם המשפחה היא המין או האוכלוסייה הנחקרת.  מסיבות אלה, על החוקרים לעצב את המחקר בצורה המתאימה ביותר עבור האוכלוסייה הנבדקת והפנוטיפ. בטבלה ניתן לראות מבחר של עיצובי מבחן נפוצים ואת היתרונות והחסרונות של כל אחד.
| מבנה המבחן | פרטים | יתרונות | חסרונות | אנליזה סטטיסטית מקובלת |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| חתך אוכלוסייה | נבדק גנוטיפ ופנוטיפ (לדוגמה חולה/בריא או ערך של תכונה כמותית כלשהי) בדגימה אקראית מהאוכלוסייה | זול יחסית, מספק הערכה לנפיצות המחלה באוכלוסייה (כאשר התכונה הנמדדת היא אכן מחלה). | אם המחקר מתבצע על מחלה נדירה, יהיה צורך במדגם גדול כדי למצוא מספיק פרטים חולים. | רגרסייה לוגיסטית |
| קוהורטה | נבדק גנוטיפ במדגם מהאוכלוסייה ומתבצע מעקב תחלואתי לאורך זמן. | מספק הערכה לתדירות התחלואה. | יקר, דורש מעקב לאורך זמן. אנשים עלולים לנשור במהלך המעקב. | עקומת שרידות |
| מקרה-בקרה | נבדק גנוטיפ לשתי קבוצות נפרדות, קבוצה בעלת המחלה/תכונה (מקרה) וקבוצה ללא המחלה/תכונה. | אין מעקב לאורך זמן, זול יחסית, פשוט לאנליזה | יש להזהר מפרמטרים אחרים מלבד הפנוטיפ הנבדק שעלול להבדיל בין שתי הקבוצות (לדוגמה ריבּוד באוכלוסייה). | רגרסייה לוגיסטית, מבחן חי בריבוע |
| התמקדות בערכים קיצוניים | נבדק גנוטיפ של פרטים עם ערכים קיצוניים של תכונה כמותית בלבד, בדרך כלל על בסיס מבחני חתך אוכלוסייה או קוהורטה. | חיסוך בעלויות כיוון שנבדק גנוטיפ רק של הפרטים האינפורמטיביים ביותר. | לא ניתן למדוד בצורה מדויקת את גודל האפקט (מדגם קטן). | רגרסייה ליניארית, מבחני פרמוטצייה |
| שלשות הורים וצאצא | בדיקת גנוטיפ לפרט חולה והוריו (פרטים חולים נקבעו מראש על ידי מבחני חתך אוכלוסייה או קוהורטה בדרך כלל). | אינו מושפע מריבּוד באוכלוסייה (כיוון שההשוואה מתבצעת רק בין צאצא להוריו), יכול למצוא אירועי החתמה והורשה אמהית. | גודל מדגם קטן יותר משיטות אחרות (איבוד כוח סטטיסטי). | מבחן הורשה לא שוויונית (Transmission disequilibrium test) |
| שושלות כלליות | בדיקת גנוטיפ ופנוטים לדגימה אקראית של משפחות מהאוכלוסייה. | משפחות גדולות מאפשרות כוח סטטיסטי גבוה יחסית. | קשה למצוא שושלות מלאות, יקר | מבחן הורשה לא שוויונית |
| מקרה-בלבד | נבדק גנוטיפ לפרטים חולים או בעלי התכונה בלבד. | מאפשר לגלות אינטראקציות בין אתרים גנטיים שונים למחלה או תכונה | רגיש מאוד לריבּוד באוכלוסייה | רגרסייה לוגיסטית, מבחן חי בריבוע |