Was ist eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS)?
What is a genome-wide association study (GWAS)?
In genomics, a genome-wide association study (GWA study, or GWAS), is an observational study of a genome-wide set of genetic variants in different individuals to see if any variant is associated with a trait. GWA studies typically focus on associations between single-nucleotide polymorphisms (SNPs) and traits like major human diseases, but can equally be applied to any other genetic variants and any other organisms.

When applied to human data, GWA studies compare the DNA of participants having varying phenotypes for a particular trait or disease. These participants may be people with a disease (cases) and similar people without the disease (controls), or they may be people with different phenotypes for a particular trait, for example blood pressure. This approach is known as phenotype-first, in which the participants are classified first by their clinical manifestation(s), as opposed to genotype-first. Each person gives a sample of DNA, from which millions of genetic variants are read using SNP arrays. If there is significant statistical evidence that one type of the variant (one allele) is more frequent in people with the disease, the variant is said to be associated with the disease. The associated SNPs are then considered to mark a region of the human genome that may influence the risk of disease.

GWA studies investigate the entire genome, in contrast to methods that specifically test a small number of pre-specified genetic regions. Hence, GWAS is a non-candidate-driven approach, in contrast to gene-specific candidate-driven studies. GWA studies identify SNPs and other variants in DNA associated with a disease, but they cannot on their own specify which genes are causal.

The first successful GWAS published in 2002 studied myocardial infarction. This study design was then implemented in the landmark GWA 2005 study investigating patients with age-related macular degeneration, and found two SNPs with significantly altered allele frequency compared to healthy controls. As of 2017, over 3,000 human GWA studies have examined over 1,800 diseases and traits, and thousands of SNP associations have been found. Except in the case of rare genetic diseases, these associations are very weak, but while they may not explain much of the risk, they provide insight into genes and pathways that can be important.
In der Genomik ist eine genomweite Assoziationsstudie (GWA-Studie oder GWAS) eine Beobachtungsstudie eines genomweiten Satzes genetischer Varianten bei verschiedenen Personen, um festzustellen, ob eine Variante mit einem Merkmal assoziiert ist. GWA-Studien konzentrieren sich in der Regel auf Assoziationen zwischen Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) und Merkmalen wie den wichtigsten menschlichen Krankheiten, können aber auch auf jede andere genetische Variante und jeden anderen Organismus angewendet werden.

Bei der Anwendung auf menschliche Daten vergleichen GWA-Studien die DNA von Teilnehmern mit unterschiedlichen Phänotypen für ein bestimmtes Merkmal oder eine bestimmte Krankheit. Bei diesen Teilnehmern kann es sich um Menschen mit einer Krankheit (Fälle) und ähnliche Menschen ohne die Krankheit (Kontrollen) handeln, oder um Menschen mit unterschiedlichen Phänotypen für ein bestimmtes Merkmal, z. B. Blutdruck. Dieser Ansatz wird als Phänotyp-First bezeichnet, bei dem die Teilnehmer zuerst nach ihren klinischen Symptomen klassifiziert werden, im Gegensatz zum Genotyp-First. Jede Person gibt eine DNA-Probe ab, von der Millionen von genetischen Varianten mit SNP-Arrays abgelesen werden. Wenn es signifikante statistische Beweise dafür gibt, dass ein Typ der Variante (ein Allel) bei Menschen mit der Krankheit häufiger vorkommt, wird die Variante als mit der Krankheit assoziiert bezeichnet. Man geht dann davon aus, dass die assoziierten SNPs eine Region des menschlichen Genoms markieren, die das Krankheitsrisiko beeinflussen kann.

GWA-Studien untersuchen das gesamte Genom, im Gegensatz zu Methoden, die speziell eine kleine Anzahl von vorher festgelegten genetischen Regionen testen. Im Gegensatz zu gen-spezifischen, kandidatengesteuerten Studien ist die GWAS also ein nicht-kandidatengesteuerter Ansatz. GWA-Studien identifizieren SNPs und andere DNA-Varianten, die mit einer Krankheit in Verbindung stehen, aber sie können allein nicht bestimmen, welche Gene ursächlich sind.

Die erste erfolgreiche GWAS, die 2002 veröffentlicht wurde, untersuchte den Herzinfarkt. Dieses Studiendesign wurde dann in der bahnbrechenden GWA-Studie von 2005 umgesetzt, die Patienten mit altersbedingter Makuladegeneration untersuchte und zwei SNPs mit signifikant veränderter Allelfrequenz im Vergleich zu gesunden Kontrollen fand. Bis 2017 wurden in über 3.000 GWA-Studien beim Menschen mehr als 1.800 Krankheiten und Merkmale untersucht und Tausende von SNP-Assoziationen gefunden. Außer bei seltenen genetisch bedingten Krankheiten sind diese Assoziationen sehr schwach, aber auch wenn sie nicht viel von dem Risiko erklären, geben sie Einblicke in Gene und Signalwege, die wichtig sein können.
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