Bij een genetische match delen twee mensen één of meerdere segmenten DNA met elkaar die teruggaan op één of meerdere gemeenschappelijke voorouders. In dit stuk bespreek ik enkele aspecten die voor kunnen komen bij gedeelde segmenten met nabije familieleden.
Algoritmen en andere gekkigheden
De bedrijven en organisaties die gedeelde genetische segmenten tussen twee mensen berekenen doen dit op basis van algoritmen: wanneer er genoeg overeenkomsten zijn tussen bepaalde stukjes DNA en het segment voldoet aan de voorwaarden is er sprake van een gedeeld segment. De voorwaarden waaraan het segment moet voldoen betreffen doorgaans de lengte van het segment: hoe groter, hoe betrouwbaarder. Hoe kleiner het gedeelde segment is, hoe groter de kans is op een toevallige overeenkomst. Ook op bepaalde gebieden in het DNA, de pile-up regions, zoals het begin van chromosoom 15 of het midden van chromosoom 9, is er sprake van een verhoogde kans op toevallige gedeelde segmenten. De algoritmen pikken niet altijd elk gedeeld segment op: het kan voorkomen dat een oom met zijn neef een match deelt die niet in het lijstje van de broer van de oom, vader van zijn neef, voorkomt. Algoritmen verschillen per bedrijf. Hiernaast hangt de mate waarin een segment en de grootte hiervan herkend wordt af van de gebruikte chip waarmee getest is: wanneer de overlap tussen verschillende chips klein is, neemt vanzelfsprekend ook de betrouwbaarheid van de vergelijking af.
Een fictieve familie
In schema 1 is de vererving van een bepaald chromosoom van de fictieve familie van opa Pake en oma Mieke aan hun kinderen Theo en Tessa en hun kleinkinderen, de neven Sam en Stef weergegeven:
 |
| Schema 1: vererving van een chromosoom. |
Zoals bij ieder ander mens bestaan de (autosomale) chromosomen van Opa Pake en Oma Mieke uit twee strengen, één van elke ouder. Pake heeft de strengen van zijn ouders Piet en Paula geërfd, Mieke van haar ouders Max en Martha. Ook bij hun kinderen, Theo en Tessa, bestaat elk chromosoom uit twee strengen van hun ouders, Pake en Mieke. In hun geslachtscellen hebben Pake en Mieke de strengen van hun ouders in meerdere stukken geknipt en in nieuwe combinaties gehusseld voordat zij elk één streng, bestaande uit een combinatie van Piet en Paula of Max en Martha, doorgaven. Hetzelfde verervingsproces is te zien tussen Theo en Sam en tussen Tessa en Stef.
Al deze familieleden delen segmenten met elkaar op een net even andere manier. In schema 2 is te zien welke segmenten de volle neven Sam en Stef op het voorbeeld-chromosoom met elkaar delen:
 |
| Schema 2: gedeelde segmenten volle neef/nicht. |
Sam en Stef zijn volle neven van elkaar. Over het algemeen betekent dit dat zij via één van hun ouders, en dus op één streng, aan elkaar verwant zijn. Op dit chromosoom delen zij twee segmenten, één van hun grootvader Pake (1) en één van hun grootmoeder Mieke (2). In beide gevallen gaan de segmenten terug op één van de ouders van de gemeenschappelijke grootouders, namelijk hun overgrootvaders Piet en Max.
In schema 3 zien we de gedeelde segmenten tussen Opa Pake en zijn zoon Theo:
 |
| Schema 3: gedeelde segmenten ouder/kind. |
Een ouder en een kind delen altijd elk (autosomale) chromosoom over de gehele lengte. Theo heeft hier drie segmenten van zijn vader geërfd, afkomstig van Piet, Paula en Piet. In tegenstelling tot bij de twee volle neven kan het gedeelde segment (1) echter niet zomaar worden herleid tot één van de ouders van Opa Pake. Dit komt omdat Theo segmenten van beide strengen van Opa Pake's chromosoom geërfd heeft. Het algoritme weet dit echter niet: deze ziet slechts dat er over de gehele lengte van het chromosoom sprake is van gelijkenis.
In schema 4 zien we de gedeelde segmenten tussen Oma Mieke en kleinzoon Stef, en Opa Pake en kleinzoon Sam op dit chromosoom:
 |
| Schema 4: gedeelde segmenten grootouder/kleinkind. |
Stef deelt twee segmenten met zijn grootmoeder. Toevallig zijn deze afkomstig van zijn afzonderlijke overgrootouders Martha (1) en Max (2). Er is echter dezelfde potentiële situatie als bij een ouder/kind-verwantschap: het kleinkind heeft segmenten van zijn grootouder geërfd afkomstig van beide strengen: het was hier dus mogelijk geweest dat Stef een segment van zijn grootmoeder geërfd had dat uit een combinatie van Max en Martha bestond. Een dergelijke combinatie zien we wel bij Opa Pake en zijn kleinzoon Sam: het algoritme wijst twee gedeelde segmenten aan. Segment (1) bestaat bij Sam uit een combinatie van zijn overgrootouders Piet en Paula, terwijl segment (2) alleen van Piet afkomstig is.
Bij een verwantschap tussen oom/tante en neef/nicht, zoals in schema 5 weergegeven, speelt iets soortgelijks, maar dan één generatie dichter bij het heden:
 |
| Schema 5: gedeelde segmenten oom/tante en neef/nicht. |
Stef deelt hier volgens het algoritme drie segmenten met zijn oom Theo, Sam deelt er twee met zijn tante Tessa. Bij Theo en Stef gaan gedeelde segmenten (1) en (2) terug op (over)grootouders Martha en Piet. Bij Tessa en Sam gaat segment (1) terug op (over)grootvader Piet. Zowel bij Theo en Stef (segment 3) als bij Tessa en Sam (segment 2) is er echter sprake van een segment dat uit een combinatie van Opa Pake en Oma Mieke bestaat (in dit geval van (over)grootvaders Max en Piet). Dat er sprake is van een gecombineerd segment wordt alleen duidelijk bij een vergelijking met (familie van) Opa Pake of Oma Mieke.
De meest nabije en complexe verwantschap is die tussen volle broer/zus, zoals in schema 6 is weergegeven:
 |
| Schema 6: gedeelde segmenten volle broer/zus. |
Volgens het algoritme delen volle broer en zus Theo en Tessa twee segmenten met elkaar op dit chromosoom. In werkelijkheid is er echter sprake van een ingewikkelder situatie: waar (klein)kinderen of neefjes/nichtjes op één van hun strengen segmenten kunnen delen die op de beide strengen van de chromosomen van hun (groot)ouders of ooms/tantes kunnen voorkomen, kunnen volle broers en zussen segmenten met elkaar delen die bij allebei op beide strengen voorkomen. In het geval van Theo en Tessa is er sprake van twee gedeelde segmenten aan vaderskant (beide afkomstig van hun grootvader Piet), en twee gedeelde segmenten aan moederskant (één van grootmoeder Martha, één van hun grootvader Max). Op twee punten overlappen de segmenten afkomstig van Piet en Max: hier zijn Theo en Tessa dus als het ware "dubbel" verwant aan elkaar. Bij een kwart van de segmenten die volle broers en zussen met elkaar delen is sprake van een dergelijke "dubbele" verwantschap. Een effect van deze dubbel gedeelde segmenten is dat volle broers en zussen "slechts" ca. 37,5% over de gehele lengte van hun chromosomen met elkaar delen (een percentage dat veel bedrijven gebruiken), terwijl de werkelijke hoeveelheid gedeeld DNA uiteraard ca. 50% bedraagt.
Slot
Matches met nabije familie kunnen goed helpen in de zoektocht naar de herkomst van gedeelde DNA-segmenten, maar leveren, juist vanwege de nabije verwantschap, complexe situaties op.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten