基因与环境、基因与基因交互作用的稳健检验

With the developments of economy and improvements of the standard livings of people, health and living environments attact people's attention substantially in the world. Genome-wide association studies (GWASs) have been proved to be an efficient tool to identify the genetic susceptibilites for human complex diseases. Single-marker analysis is chosen in a GWAS, where it focuses on the main effect of a gene and ignores its side effect. There are many factors that influence the diseases, including the genetic factors, environments, and their interactions et al. Studying the gene-environment and gene-gene interactions is becoming one of the hotspot topics in searhing for the genetic susceptibilities to human complex diseases. The exsiting procedures were derived based on the additive genetic model, which might lose power when the genetic model is not the additive, such as the recessive model. In this project, we will study the robust tests for gene-environment and gene-gene interactions for qualititavie and quantitative traits.

随着经济的发展和人民生活水平的提高，健康和生存环境日益受到世界各国人民的普遍关注。近年来，全基因组关联研究已经成为寻找复杂疾病易感基因的一种有效工具。全基因组关联研究采用的是基于可加遗传模型下的单位点检验。单位点检验考虑的是基因的主效应，忽略了基因的边际效应。复杂疾病一般受到很多因素的影响，其中包括遗传因素、环境因素及它们内部和它们之间的交互作用等。研究基因与环境的交互作用，基因与基因的交互作用成为近年来研究复杂疾病易感基因的热点问题之一。已有的关于基因与环境、基因与基因交互作用的统计方法均是在可加遗传模型下推导的。当真正的遗传模型不是可加模型时，比如隐性模型，在可加遗传模型下推导的检验统计量的功效会较低。本项目拟研究定性及定量性状基因与环境，基因与基因交互作用的稳健检验。

复杂疾病是影响人类健康的主要因素，一般受到很多因素的影响，其中包括遗传因素、环境因素及它们内部和之间的交互作用等。然而目前的关联研究，尤其是全基因组关联研究主要采用的是单位点检验。单位点检验考虑的是基因的主效应，忽略了基因的边际效应。文献已有的关于基因与基因、基因与环境交互作用的统计方法均是在可加遗传模型下推导的。实际上真正的遗传模型一般是未知的。当真正的遗传模型不是可加模型时，比如隐性模型，在可加遗传模型下推导的检验统计量的功效会较低。本项目主要研究定量及定性性状基因与基因，基因与环境交互作用的稳健检验。本项目取得的结果如下：针对连定量性状，定义了非参数相对风险和非参数比值，给出了非参数遗传模型的定义并构造了非参数趋势性检验统计量，提出了基于秩的基因与基因交互作用的广义二次型稳健检验统计量；针对有序性状，提出了两步法：第一步用用哈代-温伯格平衡检验统计量择遗传模型，第二步针对选出的遗传模型，构造了该模型下最优的趋势性检验统计量；最后，综合单位点稳健检验统计量结果，我们提出了基因与基因、基因与环境交互作用的两种稳健检验统计量：多步组合主成分稳健检验统计量和分组捆绑P值稳健检验统计量，给出了统计量的理论性质。最后我们把上述结果应用到风湿性关节炎的数据中，验证了我们结果的可行性和有效性。