K perspektivám DNA diagnostiky u komplexních nemocí

Genom ve zdraví a nemoci Genetická výbava jedince (souhrn všech genů=genom) je sice osudově zadána v okamžiku zplození, ale není pro další život konečná, protože v průběhu života se může měnit jak pod vlivem četných faktorů prostředí, tak pod vlivem dalších faktorů epigenetických i genetických.

Genomická stabilita vs. variabilita Stabilita genomu je trvale ohrožována mnoha mechanismy během replikace buněk Variabilita genomu zajišťuje optimální míru adaptace populace na rychleji se měnící okolní podmínky

Genové mutace jako příčina variability v genech Mutace v somatických buňkách Vznikají kdykoliv v průběhu života Jsou buněčně nebo orgánově specifické a obvykle se nepřenášejí na potomstvo Mutace v germinativních buňkách Jsou součástí genetické predispozice k nemocem Jsou přítomny ve všech buňkách jedince Přenášejí se na potomstvo

MR Stratton et al. Nature 458, (2009) The lineage of mitotic cell divisions from the fertilized egg to a single cell within a cancer showing the timing of the somatic mutations acquired by the cancer cell and the processes that contribute to them. Mutace v somatických buňkách Sporadická rakovina kolorekta

MR Stratton et al. Nature 458, (2009) Somatické mutace v jednom genomu pacienta s kolorektálním karcinomem

Genové mutace Mutací vzniklé alely jsou v populaci z různých důvodů vzácné (např. jsou výrazně patologické a tudíž jsou z populace odstraňovány selekcí, nebo vznikly nedávno a nestačily se v populaci rozšířit) a časté (polymorfismy).

Komplexní (multifaktoriální, multigenní) nemoci Za genetickou predispozici mnoha biologických procesů, evolučních adaptací a tedy také tzv. komplexních nemocí zřejmě odpovídají kombinace určitých genů a určitých faktorů zevního prostředí. Interakční efekty a vliv vnějších faktorů však nutně musíme očekávat i v případě mendelisticky děděných nemocí, což se koneckonců projevuje ve všeobecně známé lékařské zkušenosti se širším klinickým spektrem příznaků stejného onemocnění.

Komplexní (multifaktoriální, multigenní) nemoci musíme počítat s tím, že fakticky každá choroba má nějaké genetické pozadí, jehož podíl na manifestaci dané choroby je různý. Své genetické pozadí mají i tak relativně vzdálené proximální fenotypy, jako je např. kvalita života u nemocných s chronickým kardiovaskulárním onemocněním.

Genetické studie strategie výběru kandidátních genů. Tato otázka je podstatně jednodušší u mendelisticky děděných nemocí, kde se změněná funkce jednoho genu snádněji identifikuje. výběr typu studie (a příslušné statistické metodologie), která zhodnotí sílu asociace genů s chorobami. Možnosti jsou v zásadě dvě: linkage (vazebná) analýza asociační studie. K detekci specifických genetických oblastí a genů, které se účastní v transmisi nemoci, je v principu možné použít obě metody.

Asociační studie vyšetřují souvýskyt markeru a nemoci na populační úrovni, tj. u nepříbuzných jedinců, obvykle srovnáním frekvencí markerů u nepříbuzných nemocných a kontrolních subjektů (studie case-control). Statistickou sílu asociace je možno dále zvýšit obohacením o další kritéria, jako jsou klinické subtypy nemoci (studie case-case), závažnost nemoci, časný začátek nemoci, rizikové faktory pro nemoc včetně pohlaví a vhodné biologické znaky (např. plasmatické hladiny cytokinů při asociaci genetických polymorfismů v cytokinových genech; studie genotyp- fenotyp).

DNA markery U komplexních nemocí se ukazuje, že je možno asociovat alely mnohých polymorfismů s výskytem komplexní nemoci nebo některými intermediálními znaky onemocnění (hladiny proteinů, rodinná anamnéza aj.) statisticky asociovat, čili přinejmenším najít genetický marker, s touto nemocí asociovaný. Určitý genotyp nebo alela daného polymorfismu tak představuje vyšší (nižší) riziko pro nemoc.  Odds ratio (OR): Počet nemocných s riz. genotypem x počet zdravých bez riz. genotypu Počet nemocných bez riz. genotypu x počet zdravých s riz. genotypem  DNA marker nemusí mít kauzální vztah k nemoci. Pro klinicky užitečný markerje třeba, aby jeho asociace s nemocí nebo jeho příznakem byla statisticky co nejužší.

Asociační studie-příklad: I/D ACE RPR, renin/prorenin receptor; Mas, mas oncogene, receptor for Ang 1–7; AT2R, angiotensin type 2 receptor AT1R, angiotensin type 1 receptor, IRAP, insulin-regulated aminopeptidase; Ang IV receptor AMPA, aminopeptidase A; AMPM, aminopeptidase M; ACE, angiotensin-converting enzyme; ACE2, angiotensin- converting enzyme 2; NEP, neutral endopeptidase. Fyhrquist F and Saijonmaa O, Journal of Internal Medicine 264: , 2008

I/D ACE - genotyping ID II DD Dvě formy Testikulární ACE (ancestral) je exprimován během terminální diferenciace lidských spermatocytů Somatická ACE (duplikovaná u Chordat) se exprimuje v oblastech vysokého průtoku tekutin D alela asociovaná s mnoha diagnózami všetně psychiatrických a většiny rakovin. Výsledky kardiovaskulárníc h studií mnohdy kontraverzní Moskowitz DW et al., Current Topics in Medicinal Chemistry 4: , 2004 ACE

I/D ACE polymorphism a akutní srdeční selhání Pávková-Goldbergová et al., not published

I/D ACE a akutní srdeční selhání Pávková-Goldbergová et al., not published

I/D ACE, CAD a diabetes Blahák J et al., not published

I/D ACE, CAD a diabetes Blahák J et al., not published

I/D ACE, CAD a diabetes Blahák J et al., not published

I/D ACE a CHSS Farmakogenetické aspekty dávkování betablokátorů Pg=0.005, Pa=0.002 Vasku A et al., Cas Lek Ces 2006

I/D ACE a CHSS Farmakogenetické aspekty dávkování betablokátorů a ACEI Pg=0.006, Pa=0.009 OR for II in patients with BB and/ or ACEI lower than 50% dose of recommended dose of is 2.84; P=0.002 Vasku A et al., Cas Lek Ces 2006

I/D ACE a pacienti s kožním T-lymfomem Patients with phototherapy have more frequently genotype ID OR= 2.92, 95% CI , P=0.02 Vasku V et al., not published

I/D ACE a pacienti s psoriázou Patients with psoriasis and diabetes have more frequently DD variant of I/D ACE polymorphism OR= 4.01, 95% CI , P=0.01 Pg=0.03 Pa=0.04 Vasku V et al., not published

I/D ACE a pacienti s psoriázou Patients with psoriasis and repeated tonsillitis/tonsillectomy history have more frequently DD variant of I/D ACE polymorphism OR= 1.98, 95% CI 0.94 – 4.18, P=0.05

I/D ACE a (TAP1* 0101) (6p21.3) u pacientů s psoriázou Patients with psoriasis and genotype TAP1* 0101 have more frequently DD+ID variants of I/D ACE polymorphism OR= 2.97, 95% CI , P=0.01 Pg=0.03 Pa=0.04

I/D ACE a TNFbeta NcoI (6p21.3) u pacientů s psoriázou Patients with psoriasis and genotype B1B1 have more frequently DD variant of I/D ACE polymorphism OR= 2.87, 95% CI , P=0.07 Pg=0.03 Pa=0.04

I/D ACE a RAGE 6 (6p21.3) u pacientů s psoriázou Patients with psoriasis and genotype AA have more frequently DD+ID variants of I/D ACE polymorphism OR= 2.04, 95% CI , P=0.05 Pg=0.03 Pa=0.04

Až 50% genetické vnímavosti pro psoriázu je asociováno s PSORS Trembath RC, et al. Hum Mol Genet. 1997;6(5): Illustration adapted from: Bowcock AM, Krueger JG. Nat Rev Immunol. 2005;5(9): RAGE

Doporučení pro úspěch ve studiu genetiky komplexních nemocí Pečlivá příprava návrhu studie se statistickou rozvahou (prospektivní, multicentrická s ohledem na genetické gradienty) Výběr optimální molekulárně biologické metodologie Zajištění adekvátního statistického zpracování (statistické balíky) Věcně správná interpretace výsledků Úzká spolupráce s kliniky Široká spolupráce s odborníky na různé obory genetiky (klinická genetika, epidemiologická genetika, odborníci na molekulární evoluce) Stálé sebevzdělávání!

Děkuji vám za pozornost Děkuji vám za pozornost „I just need a closer look...“