Γονιδιωματική σύγκλιση για τον προσδιορισμό των υπεύθυνων γονιδίων για σύνθετα νοσήματα
Authors: Τζιαστούδη Μαρία 
Published: September 2021

Η διαβητική νεφροπάθεια αποτελεί μια μικροαγγειακή επιπλοκή του σακχαρώδους διαβήτη, τόσο του τύπου Ι, όσο και του τύπου ΙΙ, συνιστώντας τη συχνότερη αιτία νεφρικής νόσου τελικού σταδίου στον Δυτικό κόσμο. Παρά την αδιαμφισβήτητη συμβολή μεταβολικών και αιμοδυναμικών παραγόντων που μέχρι πρότινος θεωρούνται οι κατεξοχήν υπεύθυνοι παράγοντες ανάπτυξης ΔΝ, σαφείς ενδείξεις υποδεικνύουν ότι κύριο ρόλο διαδραματίζει το γενετικό προφίλ των ατόμων. Συνεπώς, πρόκειται για νόσο με πολυπαραγοντική αιτιολογία, ως αποτέλεσμα της συνεργιστικής επίδρασης γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων, ο ακριβής μηχανισμός της οποίας παραμένει δυστυχώς άγνωστος μέχρι και σήμερα.Η πρόοδος όσον αφορά τον προσδιορισμό της υποκείμενης γενετικής αρχιτεκτονικής, δηλαδή του συνόλου των προδιαθεσικών αλληλόμορφων που υποκρύπτουν τη νόσο, το φάσμα της συχνότητας των αλληλόμορφων, το μέγεθος της επίδρασής τους και τον τρόπο κληρονόμησής τους, δεν αποδείχτηκε καθόλου εύκολη με την αντίληψη ότι ένα μόνο γονίδιο με μεγάλη επίδραση δεν υπάρχει. Έχουν προσδιοριστεί πολυάριθμα προδιαθεσικά αλληλόμορφα, το καθένα με μικρή επίδραση και τα οποία συνολικά συνεισφέρουν στην εκδήλωση της νόσου. Αποτέλεσμα όλης την προσπάθειας ήταν η ανίχνευση γενετικών τόπων οι οποίοι στοχεύουν σε καινούρια μονοπάτια όσον αφορά την ευπάθεια στη νόσο. Δεδομένης της ατελούς κατανόησης της γενετικής αιτιολογίας της διαβητικής νεφροπάθειας, στην παρούσα διδακτορική διατριβή τέθηκε ως στόχος η ταυτοποίηση των γενετικών παραλλαγών (πολυμορφισμών) γονιδίων που σχετίζονται με το νόσημα. Κατά τη μεθοδολογική προσέγγιση, εφαρμόστηκαν τεχνικές μοριακής ιατρικής βασισμένης σε ενδείξεις σε διαθέσιμα δεδομένα μελετών γενετικής σύνδεσης και μελέτων γενετικής συσχέτισης. Η πολυπαραγοντική αιτιολογία της διαβητικής νεφροπάθειας, όπως και των άλλων σύνθετων νοσημάτων εμπεριέχει πολύπλοκες επιστατικές αλληλεπιδράσεις, καθώς και αλληλεπιδράσεις μεταξύ γονιδίων και περιβάλλοντος, μειώνοντας την πιθανότητα ένας μοναδικός τύπος έρευνας να παρέχει οριστικές απαντήσεις. Εναλλακτικά, μια προσέγγιση ενοποίησης και συνδυασμού διαφορετικών ειδών πληροφοριών γενετικών αναλύσεων (γενετική σύγκλιση) έχει προταθεί για την απόδοση πολλά υποσχόμενων αποτελεσμάτων από τον όγκο των πληροφοριών που συσσωρεύονται εκθετικά. Απόδειξη για την εμπλοκή ενός γενετικού τόπου μπορεί να θεωρηθεί ως πιο έγκυρη όταν υποστηρίζεται από ανεξάρτητες ερευνητικές μεθοδολογίες, όπως μελέτες γενετικής σύνδεσης και μελετών γενετικής συσχέτισης. Για τον προσδιορισμό των σημαντικών γενετικών τόπων σχετιζόμενων με τη διαβητική νεφροπάθεια πραγματοποιήθηκε μια μετα-ανάλυση σαρώσεων ευρείας γονιδιωματικής σύνδεσης για τη διαβητική νεφροπάθεια. Η μετα-ανάλυση πραγματοποιήθηκε με μεθοδολογία που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Βιομαθηματικών. Προσδιορίστηκαν έξι χρωμοσωμικά τμήματα με στατιστική υποστήριξη σύνδεσης (7p22.3-7p15.3, 13q33.1-13q34, 16p12.3-16q12.2, 17q24.3-17q25.3, 21q22.11-21q22.3, 22q11.1-22q12.3) αναδείχτηκαν στατιστικά σημαντικά τόσο στην κύρια ανάλυση όσο και στις υπο-αναλύσεις αναλόγως του υποκείμενου διαβήτη ταυτόχρονα στις σταθμισμένες και μη αναλύσεις, εκ των οποίων μόνο το τμήμα 22q11.1-22q12.3 παρέμεινε στατιστικά σημαντικό και σε ευρυ-γονιδιωματικό επίπεδο σημαντικότητας. Δύο από τα προαναφερθέντα τμήματα (13q33.1-13q34, 17q24.3-17q25.3) περιγράφηκαν για πρώτη φορά. Οι τόποι αυτοί συνιστούν περιοχές προτεραιότητας σε μελλοντικές έρευνες, καθώς η γονοτύπωση των συγκεκριμένων περιοχών με επιπλέον γενετικούς δείκτες θα μπορούσε να συνδράμει στον προσδιορισμό των υπεύθυνων γονιδίων για τη γενετική προδιάθεση ανάπτυξης διαβητικής νεφροπάθειας.Στον τομέα των μελετών γενετικής συσχέτισης, πραγματοποιήθηκε μετα-ανάλυση των μελετών που αφορούν γονίδια που εμπλέκονται στους μηχανισμούς του ανοσοποιητικού συστήματος ώστε να διερευνηθεί η συμβολή του ανοσοποιητικού συστήματος και της φλεγμονής στην παθογένεση της νόσου. Συνολικά, μελετήθηκαν 75 υποψήφια γονίδια που ανήκουν σε 6 μονοπάτια σύμφωνα με την ταξινόμηση της Εγκυκλοπαίδειας του Κιότο των Γονιδίων και των Γονιδιωμάτων (KEGG) και 443 πολυμορφισμοί που μελετήθηκαν σε 103 μελέτες, ενώ 138 πολυμορφισμοί συμμετείχαν στην ποσοτική σύνθεση των αποτελεσμάτων. Το κύριο εύρημα της μετα-ανάλυσης συνίσταται στο ό,τι πολυμορφισμοί στα γονίδια CCL2, CCR5, IL6, IL8, EPO, IL1B, IL1O, IL1RN, GHRL, MMP9, TGFB1, VEGFA, MMP3, MMP12, IL12RB1, PRKCE, TNF, TNFRSF19 και IL1A σχετίζονται με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης διαβητικής νεφροπάθειας.Παράλληλα, εκτός των προαναφερθέντων γονιδίων, πραγματοποιήθηκε μια σύνοψη πεδίου όλων των μελετών γενετικής συσχέτισης, τόσο υποψήφιων γονιδίων όσο και μελετών ευρείας γονιδιωματικής συσχέτισης, όσον αφορά τη διαβητική νεφροπάθεια. Οι κύριες μετα-αναλύσεις ανέδειξαν στατιστικά σημαντικό ρόλο για 57 πολυμορφισμούς, εκ των οποίων 29 από την ανάλυση γενοτύπων και 28 από την ανάλυση αλληλίων. Οι συγκεκριμένοι πολυμορφισμοί ανήκουν στα εξής 39 γονίδια: ACACB, ACE, ADIPOQ, AGT, AKR1B1, APOC1, APOE, ATP1B2, ATP2A3, CARS, CCR5, CNDP1, EDN1, ENPP1, EPO, FLT4, GLO1, HMGA2, IGF2/INS/TH cluster, KCNQ1, KNG, LOC101927627, LOC105370358, MMP3, MMP12, MTHFR, NOS3, SDC2, SETD7, SIRT1, SLC12A3, SLC2A1, SLC2A2, TCF7L2, TGFB1, TIMP1, UNC13B, VEGFA και XYLT1, ενώ δε θα πρέπει να θεωρηθούν ελάσσονος σημασίας 2 πολυμορφισμοί που δεν ανήκουν σε γονίδιο (rs1866813, rs4972593).Επιπρόσθετα, εφαρμόστηκε η μεθοδολογία της γονιδιωματικής σύγκλισης προς προσδιορισμό γενετικών τόπων με ταυτόχρονη στατιστική υποστήριξη από ανεξάρτητες μεθοδολογικές προσεγγίσεις.