Penetrância e expressividade

Mulher sem história familiar relevante descobre, num rastreamento, que carrega uma variante patogênica de predisposição a câncer. Ela recebe um número de risco e, com base nele, decide uma cirurgia. De onde veio esse número?

De estudos feitos em famílias com múltiplos casos — famílias que chegaram ao serviço porque tinham muitos casos. E aí está o problema: essa mulher não se parece com as pessoas que produziram o número. Não é um detalhe acadêmico. Num rastreamento de aproximadamente 11.000 doadores de biobanco, identificaram-se 73 portadores de variantes patogênicas — 0,6% das amostras.

E apenas 26% dessas variantes — 19 delas — haviam sido previamente identificadas na assistência à saúde. Três em cada quatro portadores eram desconhecidos do sistema. Pior: entre as famílias recém-identificadas, 53% — 17 de 32 — preenchiam os critérios de uma diretriz nacional para testagem genética.

Quase metade não preenchia. Elas nunca teriam sido testadas pelos critérios vigentes — e, portanto, nunca entraram nos estudos que estimaram o risco. Os estudos foram feitos com a minoria visível: as famílias com muitos casos. A pergunta não é se o número está certo. Ele está certo — para quem o produziu. A pergunta é se ele se aplica a alguém que entrou por outra porta.

Comece separando duas palavras que costumam ser usadas como se fossem sinônimos, e não são. Penetrância responde: entre quem tem a variante, quantos manifestam alguma coisa? É uma pergunta sobre uma população de portadores, e a resposta é uma proporção.

Expressividade responde: entre quem manifesta, como é o quadro? É uma pergunta sobre indivíduos afetados, e a resposta é uma distribuição de formas e gravidades. São perguntas de níveis diferentes. Uma conta cabeças; a outra descreve quadros. Uma variante pode ter penetrância baixa e expressividade uniforme — poucos manifestam, e quem manifesta se parece. E pode ter penetrância alta e expressividade muito variável — quase todos manifestam, e cada um de um jeito.

Agora a pergunta que raramente se faz: por que a penetrância seria incompleta? Se a variante causa a doença, por que nem todos adoecem? Porque o genótipo estabelece uma predisposição, e manifestar exige que outras condições se somem.

Primeira condição: o resto do genoma. A mesma variante entra num fundo genético diferente em cada pessoa, com variantes moduladoras que empurram para cima ou para baixo. Nenhum gene age sozinho. Segunda: a exposição. Muitas predisposições só se realizam se o gatilho aparecer — como já se viu com a deficiência que só produz hemólise diante de um oxidante, ou com a proteína cujo pulmão só adoece com agressões repetidas.

Terceira: o acaso celular. Quando o passo seguinte depende de um evento raro numa célula qualquer — uma segunda alteração, um erro de reparo —, duas pessoas idênticas podem ter destinos diferentes por sorte. Quarta, e a mais negligenciada: o tempo.

Penetrância é sempre "até quando". Uma condição que se manifesta ao longo da vida tem penetrância crescente com a idade — e dizer que ela é de tantos por cento, sem dizer até que idade, é uma frase incompleta.

Os dados deixam isso literal. Num estudo populacional, para um conjunto de genes, 12% dos portadores desenvolveram a condição até os 40 anos e 31,6% até os 60 anos. São os mesmos portadores. O que mudou foi o relógio. Um número de penetrância sem idade não é interpretável.

Agora o problema central do capítulo, e ele é sobre de onde vem o número. Estimar penetrância exige contar dois grupos: quantos têm a variante e quantos desses manifestaram. O denominador é o conjunto de portadores.

E é aí que tudo se decide: como esses portadores foram encontrados? Na abordagem clássica, parte-se do fenótipo. Encontra-se uma família com muitos casos, investiga-se, acha-se a variante, e então se contam os portadores daquela família.

Repare no que essa família tem de especial: ela chamou atenção justamente por ter muitos casos. Famílias com a mesma variante e poucos casos não chamaram atenção, não foram investigadas e não entraram na conta.

Portanto, o denominador é formado por portadores de famílias selecionadas por alta manifestação — e a proporção calculada nele é, necessariamente, alta. O número não está errado: ele é uma penetrância condicionada a pertencer a uma família com muitos casos. E essa condição some quando o número é publicado.

É por isso que os próprios autores da literatura registram que estudos baseados no fenótipo dessa condição são propensos a viés de averiguação, o que limita estimativas acuradas de prevalência populacional e do espectro fenotípico.

A alternativa inverte a ordem: parte-se do genótipo. Sequencia-se uma população inteira, identificam-se os portadores sem olhar o fenótipo, e só então se verifica quantos manifestaram. O denominador passa a ser todos os portadores, e não os que a doença trouxe ao serviço.

E os números mudam de patamar. Numa análise de 454.275 participantes de um biobanco populacional, com seguimento médio de 13,4 anos, variantes patogênicas estavam presentes em 1 a cada 1.052 indivíduos e respondiam por 1,48% dos casos diagnosticados antes dos 40 anos.

E a penetrância variou enormemente conforme o gene. Para um deles, alta: hemoglobina glicada média 8,8 mmol/mol mais alta e 94,5% com pré-diabetes ou diabetes. Para os demais, muito mais baixa: 12% até os 40 anos e 31,6% até os 60.

Repare que o mesmo estudo produziu um exemplo de penetrância quase completa e outro de penetrância baixa — o que impede a leitura preguiçosa de que "genótipo-primeiro sempre reduz o número". Ele não reduz por princípio: ele remove um viés. Onde o viés era grande, o número cai muito; onde não havia, o número se confirma.

E há um achado que fecha o argumento sobre mortalidade: nem o gene de alta penetrância nem os de baixa mostraram aumento de mortalidade por todas as causas, com valores de p iguais a 0,09 e 0,89.

Manifestar não é o mesmo que morrer disso — e uma penetrância alta para um desfecho laboratorial não implica gravidade proporcional. Agora, um refinamento que impede transformar a lição em ceticismo genérico: a estimativa também depende de qual população genotipada foi usada.

Num estudo que examinou três biobancos, com 469.802, 167.050 e 30.470 participantes, a prevalência de heterozigotos para certos genes ficou entre 1 a cada 1.772 e 1 a cada 3.330 conforme a coorte.

E, para um dos genes, a prevalência de câncer esteve significativamente aumentada apenas em uma das coortes — com razão de chances de 3,8, intervalo de 2,48 a 8,64, e p igual a 1,2 vezes dez elevado a menos três.

Significativo numa coorte e não nas outras. Trocar de população não elimina a dependência da população: apenas troca uma dependência conhecida por outra. E o problema não é só de amostragem: é de suficiência de evidência por desfecho. Para um gene de predisposição, há evidência clara de aumento de risco para dois tipos de câncer e evidência limitada ou conflitante para os demais.

Um mesmo gene pode ter um número confiável para um desfecho e nenhum número confiável para outro — e o laudo raramente separa as duas situações. Vale ainda registrar um cuidado metodológico elegante do mesmo estudo: para distinguir variantes germinativas de hematopoiese clonal, tecidos benignos foram sequenciados.

É o problema da amostra outra vez: uma variante encontrada no sangue pode ter surgido numa linhagem de células sanguíneas do adulto, e não estar em todas as células. Sem essa verificação, contam-se como portadores pessoas que não são.

Agora a lição, formulada com precisão. Todo coeficiente de risco carrega dentro de si a população em que foi estimado. Ele não é uma propriedade da variante: é uma propriedade do par variante-e-coorte.

Quando o paciente à sua frente entrou por uma porta diferente da que formou a coorte de derivação, o número não transfere — e a direção do erro é previsível. Se a coorte foi montada a partir de famílias com muitos casos, o número superestima o risco de quem foi achado por rastreamento.

E os dados mostram o tamanho dessa diferença de porta: 74% dos portadores identificados no biobanco eram desconhecidos da assistência, e quase metade das famílias recém-identificadas não preenchia os critérios vigentes de testagem. Ou seja: a maioria dos portadores da população nunca teria sido vista pelo caminho que produziu os números de risco.

Compare com um capítulo anterior, porque o par é útil. Lá, o critério de entrada moldava a história natural descrita da doença. Aqui, ele viaja dentro de um número que é aplicado a um indivíduo para decidir uma conduta.

Um é sobre o retrato da doença; o outro é sobre a transferência de um coeficiente. O segundo é mais perigoso, porque o número parece neutro. E há uma armadilha adicional, específica e frequente: a história familiar não é apenas um fator de risco a mais. Ela é a variável que selecionou a coorte de derivação.

Aplicar um número derivado de famílias com muitos casos a alguém sem história familiar é usar uma estimativa fora da condição em que ela foi obtida — e acrescentar a história familiar como "fator adicional" a um número que já a embute é contá-la duas vezes.

O antídoto tem três perguntas. Primeira: como os portadores da coorte de derivação foram encontrados — pelo fenótipo ou pelo genótipo? Segunda: meu paciente entrou pela mesma porta? Se entrou por rastreamento e o número veio de famílias, ele superestima.

Terceira: o número vem com uma idade e com um desfecho? Penetrância sem idade é frase incompleta, e risco confiável para um câncer não é risco confiável para todos. A pergunta que fica: este número descreve a variante, ou descreve as famílias em que ela foi estudada?

Penetrância é a proporção de pessoas com um genótipo que manifesta determinado fenótipo sob condições definidas; expressividade descreve como o fenótipo varia entre quem manifesta. Ambas dependem de idade, sexo, ambiente, variantes modificadoras, definição clínica e forma de recrutamento. Portanto, penetrância não é uma propriedade fixa e universal de uma variante, e estimativas de famílias muito afetadas podem não valer para rastreamento populacional. A incerteza precisa acompanhar o número usado no aconselhamento.

Seis perguntas que separam a variante da coorte em que ela foi estudada.

• “Penetrância e expressividade são a mesma coisa?”

  Não: uma é proporção sobre portadores; a outra é distribuição de formas entre os afetados.

• “Por que nem todos os portadores adoecem?”

  O genótipo estabelece predisposição, e manifestar exige fundo genético, exposição, acaso celular e tempo.

• “Este número de penetrância vem com uma idade?”

  Os mesmos portadores tiveram 12% até os 40 anos e 31,6% até os 60.

• “Como os portadores da coorte de derivação foram encontrados?”

  Se pelo fenótipo, o denominador é formado por famílias selecionadas por alta manifestação.

• “Meu paciente entrou pela mesma porta?”

  74% dos portadores do biobanco eram desconhecidos da assistência, e quase metade das famílias novas não preenchia critérios de testagem.

• “O número é confiável para este desfecho específico?”

  Há evidência clara para dois cânceres e evidência limitada ou conflitante para os demais, no mesmo gene.

Separar os dois níveis

Penetrância é sobre portadores; expressividade é sobre afetados.

Listar o que falta além do genótipo

Fundo genético, exposição, acaso celular e tempo.

Exigir a idade junto do número

Penetrância sem idade é frase incompleta.

Perguntar como a coorte foi montada

Fenótipo-primeiro seleciona famílias com muitos casos.

Reconhecer o condicionamento oculto

O número é penetrância condicionada a pertencer a família com muitos casos.

Comparar as portas de entrada

Rastreamento e encaminhamento por família são populações diferentes.

Verificar o desfecho

Um mesmo gene pode ter número confiável para um câncer e não para outro.

Da distinção entre os dois conceitos ao coeficiente que carrega a coorte de origem.

1. 1

   Definir penetrância

   Entre quem tem a variante, quantos manifestam alguma coisa: é uma proporção sobre uma população de portadores.

   Erro comum: Usar penetrância para descrever a gravidade do quadro.

2. 2

   Definir expressividade

   Entre quem manifesta, como é o quadro: é uma distribuição de formas e gravidades.

   Erro comum: Usar expressividade para explicar por que alguém não adoeceu.

3. 3

   Separar os níveis

   Uma conta cabeças e a outra descreve quadros, e as combinações entre elas são independentes.

   Erro comum: Supor que penetrância alta implica quadro uniforme.

4. 4

   Perguntar por que a penetrância é incompleta

   O genótipo estabelece predisposição, e manifestar exige que outras condições se somem.

   Erro comum: Tratar penetrância incompleta como falha de classificação da variante.

5. 5

   Somar o fundo genético

   A mesma variante entra num genoma diferente em cada pessoa, com moduladores que empurram para os dois lados.

   Erro comum: Analisar um gene como se agisse isoladamente.

6. 6

   Somar a exposição

   Muitas predisposições só se realizam se o gatilho aparecer.

   Erro comum: Prever manifestação sem considerar o ambiente.

7. 7

   Somar o acaso celular

   Quando o passo seguinte depende de um evento raro, duas pessoas idênticas podem ter destinos diferentes.

   Erro comum: Procurar sempre uma causa determinística para a diferença entre irmãos.

8. 8

   Somar o tempo

   Penetrância é sempre até quando: os mesmos portadores tiveram 12% até os 40 anos e 31,6% até os 60.

   Erro comum: Citar penetrância sem informar a idade de referência.

9. 9

   Explicitar o denominador

   Estimar penetrância exige contar quantos têm a variante e quantos desses manifestaram: o denominador é o conjunto de portadores.

   Erro comum: Discutir penetrância sem perguntar quem entrou no denominador.

10. 10

    Descrever a abordagem clássica

    Parte-se do fenótipo: encontra-se uma família com muitos casos, investiga-se, acha-se a variante e contam-se os portadores dali.

    Erro comum: Tratar a coorte de derivação como amostra da população de portadores.

11. 11

    Identificar o que ficou de fora

    Famílias com a mesma variante e poucos casos não chamaram atenção, não foram investigadas e não entraram na conta.

    Erro comum: Supor que a ausência dessas famílias é aleatória.

12. 12

    Nomear o condicionamento

    O número é uma penetrância condicionada a pertencer a uma família com muitos casos, e essa condição some quando ele é publicado.

    Erro comum: Ler o número como propriedade da variante.

13. 13

    Registrar o reconhecimento na literatura

    Os autores registram que estudos baseados no fenótipo são propensos a viés de averiguação, o que limita estimativas acuradas.

    Erro comum: Tratar a crítica como especulação metodológica sem respaldo.

14. 14

    Inverter a ordem

    Sequencia-se a população, identificam-se portadores sem olhar o fenótipo e só então se verifica quantos manifestaram.

    Erro comum: Supor que qualquer estudo grande já corrige o viés de averiguação.

15. 15

    Ler os números do estudo populacional

    Em 454.275 participantes, com seguimento médio de 13,4 anos, variantes patogênicas em 1 a cada 1.052, respondendo por 1,48% dos casos diagnosticados antes dos 40 anos.

    Erro comum: Estimar prevalência a partir de casuística clínica.

16. 16

    Comparar os dois patamares no mesmo estudo

    Um gene com hemoglobina glicada 8,8 mmol/mol mais alta e 94,5% com pré-diabetes ou diabetes, e os demais com 12% até os 40 e 31,6% até os 60 anos.

    Erro comum: Concluir que a abordagem genótipo-primeiro sempre reduz a penetrância.

17. 17

    Separar manifestar de morrer

    Nem o gene de alta penetrância nem os de baixa mostraram aumento de mortalidade por todas as causas, com p de 0,09 e 0,89.

    Erro comum: Converter penetrância alta em gravidade proporcional.

18. 18

    Reconhecer a dependência residual

    Entre três biobancos, a prevalência variou de 1 a cada 1.772 a 1 a cada 3.330, e o aumento de câncer foi significativo apenas em uma das coortes, com razão de chances de 3,8.

    Erro comum: Considerar que biobanco populacional elimina a dependência da população.

19. 19

    Verificar a suficiência por desfecho

    Há evidência clara para dois tipos de câncer e limitada ou conflitante para os demais, no mesmo gene.

    Erro comum: Aplicar um número de risco a qualquer desfecho do mesmo gene.

20. 20

    Aplicar a lição à conduta

    Quando o paciente entrou por porta diferente da coorte de derivação, o número não transfere, e a direção do erro é previsível: superestima.

    Erro comum: Somar a história familiar a um número que já foi derivado condicionando-se a ela.

Penetrância citada sem idade de referência

Frase incompleta: os mesmos portadores tiveram 12% até os 40 e 31,6% até os 60 anos.

Número de risco derivado de famílias com múltiplos casos

Penetrância condicionada a alta manifestação familiar, que superestima para quem foi achado por rastreamento.

Portador identificado por rastreamento populacional

Entrou por porta diferente da coorte que produziu o número de risco.

Apenas 26% dos portadores previamente conhecidos da assistência

Três em cada quatro eram desconhecidos do sistema de saúde.

53% das famílias novas preenchendo critérios de testagem

Quase metade nunca teria sido testada pelos critérios vigentes.

Prevalência entre 1 a cada 1.772 e 1 a cada 3.330 conforme a coorte

A estimativa continua dependendo de qual população genotipada foi usada.

Aumento de câncer significativo em apenas uma de três coortes

Razão de chances de 3,8, com intervalo de 2,48 a 8,64, restrita a uma delas.

Evidência limitada ou conflitante para desfechos além de dois cânceres

O mesmo gene pode ter número confiável para um desfecho e nenhum para outro.

Penetrância responde entre quem tem a variante, quantos manifestam — proporção sobre portadores. Expressividade responde entre quem manifesta, como é o quadro — distribuição sobre afetados. Uma conta cabeças; a outra descreve quadros. Por que a penetrância seria incompleta? Porque o genótipo estabelece predisposição e manifestar exige que outras condições se somem: o resto do genoma, com moduladores; a exposição, porque muitas predisposições só se realizam com o gatilho; o acaso celular, quando o passo seguinte depende de evento raro; e o tempo.

Penetrância é sempre "até quando". Os mesmos portadores tiveram 12% até os 40 anos e 31,6% até os 60. Um número de penetrância sem idade não é interpretável. Agora o centro. Estimar penetrância exige um denominador: o conjunto de portadores. E tudo se decide em como esses portadores foram encontrados.

Na abordagem clássica parte-se do fenótipo: uma família com muitos casos chama atenção, é investigada, a variante é achada, e contam-se os portadores dali. Famílias com a mesma variante e poucos casos não chamaram atenção e não entraram na conta.

O denominador é formado por portadores de famílias selecionadas por alta manifestação — e a proporção calculada nele é, necessariamente, alta. O número não está errado: é uma penetrância condicionada a pertencer a uma família com muitos casos. E essa condição some quando o número é publicado.

A literatura reconhece: estudos baseados no fenótipo são propensos a viés de averiguação, o que limita estimativas acuradas de prevalência populacional e do espectro fenotípico. A alternativa inverte a ordem: sequencia-se a população, identificam-se os portadores sem olhar o fenótipo, e só então se verifica quantos manifestaram. O denominador passa a ser todos os portadores.

Em 454.275 participantes, com seguimento médio de 13,4 anos: variantes patogênicas em 1 a cada 1.052, respondendo por 1,48% dos casos diagnosticados antes dos 40 anos. E a penetrância variou muito: um gene com hemoglobina glicada média 8,8 mmol/mol mais alta e 94,5% com pré-diabetes ou diabetes; os demais com 12% até os 40 e 31,6% até os 60.

O mesmo estudo produziu penetrância quase completa e penetrância baixa. Genótipo-primeiro não reduz por princípio: ele remove um viés. Onde o viés era grande, o número cai muito; onde não havia, o número se confirma.

E, sobre gravidade: nem o gene de alta penetrância nem os de baixa mostraram aumento de mortalidade por todas as causas, com p de 0,09 e 0,89. Manifestar não é o mesmo que morrer disso.

Refinamento obrigatório: a estimativa também depende de qual população genotipada foi usada. Entre três biobancos com 469.802, 167.050 e 30.470 participantes, a prevalência variou de 1 a cada 1.772 a 1 a cada 3.330, e o aumento de câncer foi significativo apenas em uma das coortes — razão de chances de 3,8, intervalo de 2,48 a 8,64.

Trocar de população não elimina a dependência da população: apenas troca uma dependência conhecida por outra. E há a suficiência por desfecho: evidência clara de aumento de risco para dois tipos de câncer e evidência limitada ou conflitante para os demais, no mesmo gene. Um gene pode ter número confiável para um desfecho e nenhum para outro — e o laudo raramente separa as duas situações.

Vale registrar o cuidado metodológico: para distinguir variantes germinativas de hematopoiese clonal, tecidos benignos foram sequenciados. É o problema da amostra outra vez — sem essa verificação, contam-se como portadores pessoas que não são. A lição: todo coeficiente de risco carrega dentro de si a população em que foi estimado. Ele não é propriedade da variante: é propriedade do par variante-e-coorte. Quando o paciente entrou por porta diferente da coorte de derivação, o número não transfere — e a direção do erro é previsível: superestima.

O tamanho dessa diferença de porta está medido: apenas 26% dos portadores identificados no biobanco eram previamente conhecidos da assistência — três em cada quatro eram desconhecidos — e, entre as famílias novas, 53% (17 de 32) preenchiam os critérios de testagem. Quase metade nunca teria sido testada pelos critérios vigentes.

A maioria dos portadores da população nunca teria sido vista pelo caminho que produziu os números de risco. Compare com o capítulo da coorte de triagem: lá, o critério de entrada moldava a história natural descrita; aqui, ele viaja dentro de um número aplicado a um indivíduo para decidir conduta. O segundo é mais perigoso, porque o número parece neutro.

E a armadilha específica: a história familiar não é apenas um fator de risco a mais — ela é a variável que selecionou a coorte de derivação. Acrescentá-la como fator adicional a um número que já a embute é contá-la duas vezes.

Antídoto: como os portadores da coorte de derivação foram encontrados? Meu paciente entrou pela mesma porta? O número vem com uma idade e com um desfecho? Este número descreve a variante, ou descreve as famílias em que ela foi estudada?

Dois conceitos de níveis diferentes, e duas portas que produzem dois números.

• Genótipo-primeiro não reduz a penetrância por princípio: ele remove um viés.
• A história familiar é a variável que selecionou a coorte — somá-la depois é contá-la duas vezes.

Usar penetrância para descrever gravidade

Ela conta quantos manifestam, não como é o quadro.

Usar expressividade para explicar quem não adoeceu

Quem não manifestou está fora do escopo da expressividade.

Supor que penetrância alta implica quadro uniforme

As duas dimensões são independentes.

Tratar penetrância incompleta como erro de classificação

Manifestar exige condições adicionais ao genótipo.

Analisar um gene isoladamente

O fundo genético modula para os dois lados.

Prever manifestação sem considerar exposição

Muitas predisposições precisam do gatilho.

Citar penetrância sem idade

Os mesmos portadores tiveram 12% aos 40 e 31,6% aos 60.

Discutir penetrância sem perguntar o denominador

Tudo se decide em como os portadores foram encontrados.

Tratar a coorte de derivação como amostra da população

Ela foi selecionada por alta manifestação familiar.

Ler o número como propriedade da variante

Ele é propriedade do par variante-e-coorte.

Concluir que genótipo-primeiro sempre reduz o número

O mesmo estudo mostrou penetrância quase completa num gene.

Converter penetrância alta em gravidade

Não houve aumento de mortalidade por todas as causas.

Considerar que biobanco elimina dependência da população

A prevalência variou entre coortes e o efeito foi significativo em apenas uma.

Aplicar um número a qualquer desfecho do mesmo gene

A evidência é clara para dois cânceres e limitada para os demais.

Somar a história familiar ao número derivado dela

É contá-la duas vezes.

Da distinção entre os dois conceitos ao coeficiente que carrega a coorte de origem.

1. 01Definir penetrância
2. 02Definir expressividade
3. 03Separar os dois níveis
4. 04Perguntar por que a penetrância é incompleta
5. 05Somar o fundo genético
6. 06Somar a exposição
7. 07Somar o acaso celular
8. 08Somar o tempo
9. 09Explicitar o denominador
10. 10Descrever a abordagem clássica
11. 11Identificar as famílias que ficaram de fora
12. 12Nomear o condicionamento oculto
13. 13Registrar o reconhecimento na literatura
14. 14Inverter a ordem para genótipo-primeiro
15. 15Ler os números do estudo populacional
16. 16Comparar os dois patamares e separar manifestar de morrer
17. 17Reconhecer a dependência residual e a suficiência por desfecho
18. 18Aplicar a lição à conduta