ГЕНЫ-КАНДИДАТЫ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
advertisement
Роль молекулярно-генетических методов исследования в оценке риска развития и прогнозе течения заболевания Максимов В.Н. ФГБУ «НИИ терапии и профилактической медицины» СО РАМН Изобретение ПЦР • Принцип ПЦР сформулировал Гобинд Корана в 1971 • В 1983 Кэри Мюллису удалось провести ПЦР • В 1993 за изобретение ПЦР Кэри Мюллису вручена Нобелевская премия по химии Методы • ПЦР – ПЦР с ПДРФ – Аллель-специфическая ПЦР – РТ-ПЦР • Изучение экспрессии генов ОТ ПЦР • Генотипирование • Капиллярное секвенирование • Чипы высокой плотности (GWAS, CGH, метилирование, экспрессия) • NGS – секвенирование нового поколения Знания только генома недостаточно! • Транскриптом в динамике • Микробиом в динамике • Динамика свободной ДНК в плазме крови, в частности с целью раннего обнаружения онкологических процессов • 1 геном – около 3.3 Гб или около 1375 томов по 1000 страниц Информационно-аналитическая поддержка -Что с этим миром не так? - Мы похоронены под грудой информации, которую путают со знанием. Tom Waits Александр Арчаков, Андрей Лисица Да, проблема есть • Во всех странах прилагаются огромные усилия по её решению • Важно понимать принципы работы применяемых методов • Это позволит: – максимально использовать их возможности – избежать неоправданных ожиданий Применение молекулярногенетических методов исследования • Научные исследования • Клиническая медицина – Применение сопряжено с повышенным риском в связи с недостатком времени на проведение масштабных исследований или с невозможностью их проведения по современным канонам – Ограниченное количество или вообще отсутствие рекомендаций по применению молекулярно-генетических методов исследования в клинической практике – Осваивать эти методы, набираться опыта их применения на нашей популяции необходимо (в противном случае наше отставание будет увеличиваться) – Если что-то не делается в Новосибирске, можно отправить биологический материал для исследования в другие города, страны УЛУЧШЕНИЕ ИНФОРМИРОВАННОСТИ О LQTS И ЕГО МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ПРИВОДИТ К УВЕЛИЧЕНИЮ ОЦЕНОК ЕГО РАСПРОСТРАНЕННОСТИ В ПОПУЛЯЦИИ • Наследственный LQTS встречается с частотой 1:3,000.1 • 2,000-3,000 детей и лиц молодого возраста умирает каждый год в США от LQTS.2 • Мутации связанные с наследственным LQTS выявляются у 20-30% внезапно умерших лиц молодого возраста References: 1. Taggart NW, Haglund CM, Tester DJ, Ackerman MJ. Diagnostic miscues in congenital long-QT syndrome. Circulation. 2007;115:2613-2620. 2. Sudden Arrhythmia Death Syndromes (SADS) Foundation. LQTS brochure. Available at: http://www.sads.org/LQTS.html. Accessed November 30, 2007. LQTS ПРЕДСТАВЛЯЕТ ГРУППУ РАЗЛИЧНЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СУБТИПОВ • • Как генетические, так и клинические характеристики важны для оценки риска фатальных событий, индивидуализации рекомендаций по модификации образа жизни и разработки индивидуализированной программы лечения. Важнейшие различия между субтипами LQTS: - Частота симптомов - Риск внезапной смерти - Провоцирующие факторы - Эффективность терапии бета-блокаторами Ген Субтип LQTS Канал Частота среди всех случаев LQTS KCNQ1 LQT1 Iks 30-35 KCNH2 LQT2 Ikr 25-30 SCN5A LQT3 Ina 5-10 KCNE1 LQT5 Iks ~1 KCNE2 LQT6 Ikr <<1 References: 1. Zareba W, Moss AJ, Schwartz PJ, et al. Influence of the genotype on the clinical course of the long-QT syndrome. N Engl J Med. 1998;339:14:960-965. 2. Schwartz PJ, Priori SG, Spazzolini C, et al. Genotype-phenotype correlation in the long-QT syndrome: gene-specific triggers for life-threatening arrythmias. Circulation. 2001;103:89-95. 3. Moss AJ, Zareba W, Hall WJ, et al. Effectiveness and limitations of beta-blocker therapy in congenital long-QT syndrome. Circulation. 2000;101:616-623. РОЛЬ ФАКТОРОВ, ПРОВОЦИРУЮЩИХ АРИТМИИ, РАЗЛИЧНА ДЛЯ РАЗНЫХ СУБТИПОВ LQTS • Знание молекулярно-генетического субтипа LQTS необходимо для выбора индивидуализированной модификации образа жизни и снижения риска патологических проявлений 70% Физические нагрузки Эмоциональные Нарушения сна Другие 63% 60% 50% 43% 39% 40% 30% 29% 29% 26% 19% 20% 15% 13% 13% 9% 10% 3% 0% LQT1 LQT2 Adapted from: Schwartz PJ, et al. Genotype-phenotype correlation in the long-QT syndrome: gene-specific triggers for life-threatening arrythmias. Circulation. 2001;103:89-95. LQT3 Reference: 1. Schwartz PJ, Priori SG, Spazzolini C, et al. Genotype-phenotype correlation in the long-QT syndrome: gene-specific triggers for life-threatening arrythmias. Circulation. 2001;103:89-95. ЭФФЕКТИВНОСТЬ БЕТА-БЛОКАТОРОВ ПРИ РАЗНЫХ ТИПАХ LQTS • • У пациентов с LQT1 и LQT2 наблюдается значительное снижение риска патологических проявлений после назначения бета-блокаторов, более выраженное при 1 типе. При LQT3 бета-блокаторы не эффективны. 12 Reference: 1. Moss AJ, Zareba W, Hall WJ, et al. Effectiveness and limitations of beta-blocker therapy in congenital long-QT syndrome. Circulation. 2000;101:616-623. Общепринятых показаний для тестирования FII (G20210A) и FV (G1691A) - нет • Частота мутации G1691A в гене фактора V в европеоидной популяции 5-7 %, • Частота мутации G20210A в гене FII 1-2 % • По мере накопления знаний и совершенствования технологий эти показания с одной стороны расширяются, с другой – уточняются • Приведённые далее показания представляют собой определённый консенсус, сформулированный на основе анализа публикаций и рекомендаций последних лет Показания к тестированию • Венозный тромбоз в возрасте до 50 лет • Венозный тромбоз в нетипичных местах (портальные, мезентериальные, церебральные вены) • Повторный венозный тромбоз • Венозный тромбоз во время беременности • Венозный тромбоз у женщин, принимающих оральные контрацептивы или на фоне гормонзаместительной терапии • Венозный тромбоз в семейном анамнезе • Самопроизвольное прерывание беременности в 10 недель и позднее Тестирование рекомендуется выполнять • Перед назначением оральных контрацептивов или гормонзаместительной терапии • При необъяснимой преэклампсии, плацентарной недостаточности, задержке развития плода • В случае инфаркта миокарда у курящих женщин до 50 лет • При венозном тромбозе на фоне приема тамоксифена или других селективных модуляторов эстрогеновых рецепторов • Детям с артериальным тромбозом • Родственникам лиц, носителей мутации G1691A в гене фактора V, в том числе при отсутствии симптомов заболеваний Процент стабильной ремиссии гепатита С в зависимости от генотипа по маркеру rs12979860 гена IL28B DL Ge et al. Nature 461, 399-401 (2009) doi:10.1038/nature08309 СРАВНЕНИЕ ПРЕДСКАЗАТЕЛЬНОЙ СИЛЫ В ОТНОШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЧЕНИЯ ГЕПАТИТА С ТРАДИЦИОННЫХ КЛИНИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ И ГЕНОТИПА СС IL28B rs12979860 Отношение шансов (95% доверительный интервал) Белые американцы Афроамериканцы Латиноамериканцы IL28B rs12979860 генотип CC (versus CT и TT)* 7.3 (5.1–10.4) 6.1 (2.3–15.9) 5.6 (1.4–22.1) Базальная вирусная нагрузка (<600,000 IU ml-1 versus 600,000 IU mL-1)† 4.2 (2.6–6.6) 5.1 (1.9–13.9) 2.4 (0.7–8.8) Базальный фиброз (METAVIR F0-2 versus F3-4)‡ 3.0 (1.8–5.1) 1.1 (0.3–5.2) 4.1 (0.7–25.5) Этническая принадлежность – Европеоиды/Афроамериканцы 3.1 (2.1–4.7) Синдром Жильбера и переносимость лекарств • частота встречаемости гомозиготных носителей аллеля с 7 повторами гена UGT1А1 в популяции русских составляет 11 %. • 7 ТА-повторов приводит к снижению функциональной активности УДФ-ГТ1 и увеличению содержания непрямой фракции билирубина в крови, что приводит к гипербилирубинемии (синдрома Жильбера). • кодирует уридин-дифосфат-глюкуронозил-трансферазу 1 • в норме в промоторе содержится 6 ТА-повторов, что соответствует нормальной активности фермента УДФ-ГТ1. Фермент УДФ-ГТ1 участвует в метаболизме ряда лекарств. У гетеро- и гомозиготных носителей динуклеотидной инсерции в промоторе гена UGT1A1 возможна манифестация синдрома Жильбера с развитием токсических реакций при приеме: • Нилотиниб (лечение хронического миелолейкоза) • Иринотекана (лечение рака толстой кишки) • Анаболических стероидов, Глюкокортикоидов, • Андрогенов, Циметидина, • Рифампицина, Этинилэстрадиола • Стрептомицина, Кофеина, • Хлорамфеникола, Ампициллина, • Салицилата натрия, Парацетамола Table of Pharmacogenomic Biomarkers in Drug Labels - 159 биомаркёров (полгода назад было 122) Drug Atorvastatin Therapeutic Area Biomarker Metabolic and LDL Endocrinology receptor Carvedilol Clopidogrel Cardiovascular Cardiovascular CYP2D6 CYP2C19 Isosorbide and Hydralazine Metoprolol Prasugrel Cardiovascular NAT1; NAT2 CYP2D6 CYP2C19 Pravastatin APOE2 Propafenone Propranolol Metabolic and Endocrinology Cardiovascular Cardiovascular Ticagrelor Warfarin Cardiovascular Hematology CYP2C19 CYP2C9 Warfarin Hematology VKORC1 Cardiovascular Cardiovascular CYP2D6 CYP2D6 Label Sections Indications and Usage, Dosage and Administration, Warnings and Precautions, Clinical Pharmacology, Clinical Studies Drug Interactions, Clinical Pharmacology Boxed Warning, Dosage and Administration, Warnings and Precautions, Drug Interactions, Clinical Pharmacology Clinical Pharmacology Precautions, Clinical Pharmacology Use in Specific Populations, Clinical Pharmacology, Clinical Studies Clinical Studies, Use in Specific Populations Clinical Pharmacology Precautions, Drug Interactions, Clinical Pharmacology Clinical Studies Dosage and Administration, Precautions, Clinical Pharmacology Dosage and Administration, Precautions, Clinical Pharmacology Applications of CYP450 Testing in the Clinical Setting Samer CF, Lorenzini KI, Rollason V, Daali Y, Desmeules JA. Applications of CYP450 testing in the clinical setting. Mol Diagn Ther. 2013 Jun;17(3):165-84. Последовательность нуклеотидов в гене филлагрина (1-я хромосома), мутация 2282del4 1981 gatattctcc aatgttatct tcgtttatct cttacatgta aaatcaacct ggaaactatt 2041 ttttttccat ttgaaaattc aattaaccca gcaccattta ttcaagacta ttctttctct 2101 actgacctac actaccatct ttgccattaa ccaaatgtcc agagtgatat aagactgact 2161 ttatactatt atcttttatc attccatttg tttagccttg catcatgcca tattttcttc 2221 ctttataaca caccttgcta tctggtatgt cttccaactt agtcttctta aagatggtct 2281 tacctaatct tagccctcta cattttcata taaattttag aaatcacctt attaatcttt 2341 attttttaaa aaaacttcag atattcagaa tgggatttca ttgcatctat aaatgaattt 2401 aaggagattt gatatcttaa tgctatttag actttcagtt cataaacaag ctatatattg 2461 tccatttatt taaatcttta tctcaatatt tataattttc tgagtatagc tctttcatgt 2521 tttcttagat ttattcctaa aaatttcctc tttttttatg cttttatgaa tagcctcctt 2581 tcctatttca ttttctcagc acttataatc tcaactttta taatattctg agtacagcca 2641 tttcatatct ttaattagat ttattcctaa aatttttctg atttttttat gcttttgtaa 2701 atagcatctt ttcttatttc attttctaag tgtttattgc tgttatatag aaatacaatt 2761 gatttttgta tacttataac cagaagcatg tttagtttat ttattctaat agtttagcta 2821 tacattcttt tggattttcc acatacaaaa gttatatcat tctgtgagta ataacagttt 2881 tattacttct tttccaatta ctctgctttt aattcctttt cctaacgtat tgctctagct 2941 aggactttta gtacaatgtt aaataggatg atactataca tagtatatat caataggatg 3001 atgcaggcat actagtttca ttcccaaact tggagatgaa agctttcatt tcaccattaa 3061 atataatttt tgctatgaca tttttcaaag acataatctt ttatttatta atcagaatta 3121 atattggatt ttatcaattt ttcatctatt gagaggttca tataattttc cccattattc Частота мутации и частота болезни • Мутация 2282del4 – 4 % жителей (1:25) Новосибирска носители этой мутации • Вульгарный ихтиоз – 1 больной на 8000 жителей Новосибирска или из 320 носителей мутации только у 1-го она проявляется (0,3 % пенетрантность). Но при этом есть у 40 % больных ВИ. • Атопический дерматит до 20 % подростков (20 из 100) • Мутация у 10 % больных АД (у 2-х из 20 человек). • На 100 человек 4 с мутацией, у 2-х она проявляется, то есть у 2-х из 4-х (50 % пенетрантность). Одинаковые мутации в одном гене Два фенотипа Атопический дерматит Вульгарный ихтиоз НАСЛЕДСТВЕННЫЙ ГЕМОХРОМАТОЗ, ТИП I o Наиболее частая форма НГ o НГ тип I - уникальное генетическое заболевание, для которого есть простое и эффективное лечение при раннем его начале o Лечение – регулярная флеботомия o Без лечения заболевание имеет плохой прогноз и быстро прогрессирует в необратимые поражения Частота клинических проявлений у гомозигот по мутации C282Y. Только подтверждающий диагноз. • У женщин менее 2 % •У мужчин почти 30 % Allen KJ, Gurrin LC, Constantine CC, et al. Iron-overload-related disease in HFE hereditary hemochromatosis. //N Engl J Med. 2008 Jan 17;358(3):221-30. • Низкая пенетрантность делает нецелесообразным популяционный ДНК-скрининг. • ДНК-диагностика показана – при наличии клинических признаков гемохроматоза – изменении биохимических показателей – при семейном анамнезе отягощённом НГ1 – при заболеваниях прогноз, которых ухудшается при носительстве мутаций в гене HFE (течение/осложнения), сахарный диабет 2-го типа (особенно с тяжёлыми осложнениями), с заболеваниями печени хроническими диффузными Гемохроматоз - олигогенная болезнь • HFE • рецептор трансферрина 2 (TFR2; OMIM 604720), • ферропортин 1 (FPN1, OMIM: 604653), • антимикробный пептид гепсидина (НАМР, OMIM: 606464) • гемоювелин (HJV. OMIM: 608374) ИНФОРМАЦИЯ, ЗАКОДИРОВАННАЯ В ГЕНОМАХ, РЕАЛИЗУЕТСЯ И ПРОЯВЛЯЕТСЯ ЧЕРЕЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ГЕННЫХ СЕТЕЙ Cholesterol Cholesterol LDLR gene Acetoacetyl-CoA Acyl-CoA LDLR Cholesterol Gene Network regulating intracellular cholesterol level in hepatocyte Cholesterol LDL Результаты реплицирования международных исследований ССЗ на сибирской популяции • Сахарный диабет – из 4 ОНП – 2 • Инфаркт миокарда – из 8 ОНП – 4 • 50:50 или 1 из 2 Гены, ассоциированные с АГ • HuGE Navigator (version 2.0) • 1565 генов • Из них 195 обнаружены/подтверждены в GWAS • По 187 генам есть мета-анализы • По 54 генам – от 2 до 20 мета-анализов Результаты реплицирования международных исследований ССЗ на сибирской популяции • Артериальная гипертензия – из 40 ОНП только – 4 Результаты международных полногеномных ассоциативных исследований необходимо проверять на нашей популяции ГЕНОМ [ЭСКИЗ] ТРАНСКРИПТОМ [ЧЕРТЕЖ] ПРОТЕОМ [ИЗДЕЛИЕ] ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ ОТЛИЧИЕ ГЕНОМИКИ ОТ ПРОТЕОМИКИ ОДИНАКОВЫЙ ГЕНОМ ГУСЕНИЦА РАЗЛИЧНЫЙ ПРОТЕОМ БАБОЧКА Проект «Протеом человека» • Основная цель проекта - инвентаризация всех белков человека и выяснение взаимодействий между ними • Несколько миллионов белков • Чувствительность 1 копия белка (пептида) на 1 мкл плазмы крови, а в перспективе на 1 л ПРОТЕОМНЫЙ АЙСБЕРГ ИЗВЕСТНО ВЫСОКО-КОПИЙНЫЕ 10-6 М 2 ТЫС. БЕЛКОВ СРЕДНЕ-КОПИЙНЫЕ 10-12 М 100 ТЫС. БЕЛКОВ НЕИЗВЕСТНО НИЗКО-КОПИЙНЫЕ 10-15 М ??? УЛЬТРАНИЗКО-КОПИЙНЫЕ <10-16 М ??? Biospecific irreversible fishing .., Archakov et al., Proteomics, 2009 Проект ENCODE Энциклопедия элементов ДНК • 75 % ДНК транскрибируется в РНК, а не 1,5-2 % • Большая часть белок-некодирующих молекул РНК выполняют свою роль внутри клеток, в которых были синтезированы • Роль этих РНК – пока не изучена Геном и жизнь, сентябрь 2013 www.genomeweb • Green's BabySeq project получил финансирование US National Institutes of Health • Цель: изучить как секвенирование геномов 240 здоровых и больных детей повлияет на их жизнь, в частности, чтобы сделать обсуждение этики в геномной медицине более конкретным • Посмотреть результат взаимодействия реальных результатов лаборатории с реальной жизнью, с реальными младенцами, реальными семьями и реальными врачами Великобритания и США • В конце 2012 года британским правительством был одобрен проект по секвенированию 100 тысяч геномов с целью получить лучшее понимание процессов развития заболеваний и поиска эффективных способов лечения. • Осенью 2013 года на базе Кембриджского университета стартовал проект секвенирования 10 тысяч геномов детей и взрослых с редкими генетическими заболеваниями, как пилотный проект для секвенирования 100 тыс. геномов. • Персональный Геномный Проект (PGP) — Гарвардская медицинская школа поставила перед собой цель секвенирования и публикации готовых геномов и медицинских документов 100,000 добровольцев (исследование персональную геномики и медицины). БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ
