Osteopontino genetika pacientams, sergantiems lėtine inkstų liga: Vokietijos lėtinės inkstų ligos tyrimas Ⅱ

Retų variantų analizė

Remdamiesi 4 879 GCKD dalyviais, turinčiais turimus egzomo lusto duomenis, papildomai atlikome apibendrintą retų variantų testavimą (S1 pav.). Variantai su MAF<1% and having a major effect on the gene product (nonsynonymous, stop gain/loss, splicing; "qualifying variants") as annotated by dbNSFP v.2.0 were aggregated (Material and methods, [24,25]). While there was no significant association result when the burden test was used, we found a significant association using the sequence kernel association test (SKAT) for the SPP1 gene (Table 3, p-value = 2.5E-08), which remained significant after adjustment for the two replicated SNPs from the initial GWAS (p-value = 9.4E-08). Seven variants were aggregated for the analysis of the SPP1 gene. In the single variant analysis, effect estimates of the seven variants ranged from -1.20 to 0.24 with rs139555315 (4,88901197), a splice-site variant (CADD score: 23.7) showing the most significant association (effect estimate = -1.20, SE = 0.19, p-value = 2.5E-10) and thus likely driving the association. This is supported by the non-significant result (p-valueSKAT = 3.5E-01) when rs139555315 was excluded from the variant set. Other genes implicated by GWAS of common variants reached only nominal statistical significance (p<0.05; MEPE: p-valueSKAT = 4.6E-03; KLKB1: p-valueBurden = 5.6E-04, p-valueSKAT = 2.8E-03; F12: p-valueBurden = 3.4E-02, p-valueSKAT = 3.0E-02).

EKOLOGIŠKOS ŽOLĖLĖS NAUDOJANT INKSTŲ ligą

Diskusija

Šiame tyrime daugiausia dėmesio skyrėme OPN genetikos apibūdinimui CKD kohortoje, nes žinoma, kad OPN lygis yra susijęs su neigiamais inkstų rezultatais, tačiau šio inkstų sustiprinto baltymo genetinis pagrindas nėra visiškai suprantamas. Naudojant CKD pacientų grupę, gali būti naudinga aplinka, kurioje inkstų specifinių genų transkripcija gali būti pakeista, palyginti su bendrąja populiacija, todėl gali būti lengviau nustatyti specifinius SNP. Mes nustatėme tris lokusus, du 4 chromosomoje (rs10011284, rs4253311), kuriuos galima pakartoti išorinėje populiacijos kohortoje, ir rs2731673 5 chromosomoje, kurių nepavyko atkartoti. Sujungiant retus variantus, buvo aptiktas SPP1 genas, koduojantis OPN.

Mūsų žiniomis, tai yra pirmasis serumo OPN lygio GWAS, kiekybiškai įvertintas ELISA metodu. Kiti tyrimai, tokie kaip Sun ir kt. atliko plazmos baltymų GWAS (pGWAS), įskaitant OPN. Čia baltymai buvo kiekybiškai įvertinti skirtingai naudojant aptamero technologiją (SOMAscan, [22]). Nors šis tyrimas greičiausiai buvo per mažas (N=3,301), kad būtų galima aptikti bet kokius genetinius OPN signalus, Pietzner ir kt. (N iki 10, 708) teikė signalus 3, 4 ir 10 chromosomose, susietose su SOMAscan išmatuotu OPN [26]. Aptiktas signalas 4 chromosomoje (rs5860110, 4:88897106, MAF=0.30) yra įprastas vidinis indelis, esantis SPP1, nesusijęs su jungties pusiausvyros sutrikimu (LD), su įprastais variantais, nustatytais mūsų projekte. Kitame žingsnyje Pietzner ir kt. pateikė SOMAscan aptiktų lokusų asociacijos statistiką naudojant kitą baltymų matavimo metodą (Olink, antikūnų pagrindu pagamintos baltymų plokštės). Tačiau Olinko matavimai buvo prieinami tik nedidelei tyrimo populiacijos daliai ir nė vienas iš trijų SOMAscan išmatuotų OPN signalų nebuvo patvirtintas. Sistemingai palyginus baltymų kiekį, kiekybiškai įvertintą šiais dviem metodais, buvo nustatyta skirtinga koreliacija (mediana 0,38, IQR: 0,08–0,64). Buvo pranešta apie OPN koreliacijos koeficientą 0,51. Panašus dar daugiau prote omics platformų palyginimas taip pat pranešė apie daugybę matavimų koreliacijų [27]. Taigi genetinių signalų aptikimo skirtumai gali būti ne tik dėl galios skirtumų, bet ir dėl techninių, baltymų ir variantų savybių. Todėl visose platformose bet kokie palyginimo rezultatai yra sudėtingi ir metaanalizė gali lemti klaidingas išvadas.

rs10011284; 4:88833389 (SPP1 / MEPE intergenic)

Pirmojo lokuso 4 chromosomoje indeksas SNP rs10011284 (MAF=0.43) yra tarp SPP1 ir MEPE genų. Lieka neaišku, ar šis, ar kitas variantas yra priežastinis variantas, kuriuo grindžiamas pastebėtas ryšys, nes statistinio tikslaus kartografavimo rezultatai yra neaiškūs. Nepaisant to, agreguojant retus variantus, SPP1, genas, koduojantis baltymą OPN, parodė reikšmingą ryšį, kurį lemia sujungimo vietos variantas. Bet kokios klaidos, atsirandančios sujungimo proceso metu, gali sukelti klaidingą intronų pašalinimą, dėl kurio gali pakisti atviras skaitymo rėmas. Savo ruožtu tai gali lemti priešlaikinio stop kodono ir sutrumpėjusio baltymo susidarymą arba greitesnį mRNR skaidymą, vadinamą nesąmonės sukeltu skilimu [28]. Buvo pranešta, kad variantas, skatinantis šią sąsają SPP1, sujungimo vietos variantas (rs139555315, 4:88901197, MAF=1.54E- 03), buvo susijęs su vaikų sistemine raudonąja vilklige [29].

SPP1 is made up of 7 exons containing 942 transcribed nucleotides from the start codon in exon 2 to the stop codon (within exon 7, [30]). OPN belongs to the SIBLING glycoprotein family of secreted phosphoproteins; other members of this family comprise dentin matrix protein 1, dentin-sialophosphoprotein, Catherine, bone sialoprotein, and matrix extracellular phospho-glycoprotein (MEPE). Results from our colocalization analysis using GeneAtlas are pointing toward a connection of SPP1 with bone disorders. Fitting with these results, one of OPN's main physiological functions in the body is the regulation of the biomineralization processes [31]. Conflicting results have been reported on OPN as well as SPP1 polymorphisms and susceptibility to nephrolithiasis in the past [32–36]. From in vitro studies it may be inferred, that OPN inhibits nucleation, growth, and aggregation of calcium oxalate crystals [37], but clinical studies draw a more unclear picture. Some researchers report on the protective role of OPN, whereas others do not [38,39]. Nonetheless, a recent study from South Asia found a significant association of the SPP1 rs2853744:G>T polimorfizmas su urolitiaze [40].

OPN daugiausia išskiriama, tačiau buvo pranešta ir apie tarpląstelinę formą [41]. Naudojant atvirkštinės transkripcijos PGR, nustatyta, kad OPN ekspresuojamas normaliuose suaugusio žmogaus inkstuose, tolesnės imunohistocheminės analizės ir in situ hibridizacija parodė, kad OPN ekspresija apsiriboja distaliniais vingiuotais ir tiesiais kanalėliais inkstų žievėje ir smegenyse beždžionių inkstuose [42]. Žvelgiant į GTEx audinių ekspresijos duomenis, buvo aptikta teigiama OPN asociacijos signalo kolokalizacija SPP1 su kasos audiniu. Tai atitinka literatūros išvadas, kuriose teigiama, kad OPN turi įtakos 2 tipo diabetui. Vienas tyrimas, atliktas Cai ir kt. ištyrė diabetinės pelės modelį SUR1-E1506K+/+ ir žmonių donorų saleles ir sugebėjo įrodyti, kad salelėse, gautose iš žmogaus lavonų donorų, OPN geno ekspresija buvo padidėjusi diabeto salelėse, o iš išorės pridėtas OPN žymiai padidino gliukozės stimuliuojamą kiekį. insulino sekreciją iš diabetu sergančių, bet ne normalių glikemijos donorų [43]. Daugelyje kitų tyrimų taip pat buvo tiriamas OPN vaidmuo sergant kasos vėžiu, čia buvo nustatyta, kad OPN yra prognostinis žymuo, siejantis aukštesnį lygį su prasta bendra pacientų prognoze [44].

MEPE (Matric Extracellular PhosphoglycoprotEin) yra genas, koduojantis išskiriamą kalcį surišantį fosfoproteiną MEPE. Bendras SIBLING baltymų bruožas yra Acidic Serine Aspartate Rich MEPE susijęs motyvas (ASARM), kuris dalyvauja reguliuojant mineralizaciją, kaulų apykaitą, mechaninę transdukciją, fosfatus ir energijos apykaitą [45]. ASARM motyvas taip pat yra jungiamoji grandis tarp SIBLING ir FGF23, todėl yra fiziologinio kaulo ir inkstų jungties dalis [45]. MEPE dalyvauja reguliuojant fosfatų homeostazę inkstuose ir žarnyne [46, 47]. OPN susieto signalo kolokalizavimas MEPE leidžia aptikti ryšį su plaučių audiniu. Iki šiol buvo pranešta apie ryšį tarp kelių SIBLING šeimos narių, sergančių plaučių vėžiu, tačiau aiškus ryšys tarp MEPE ir plaučių anksčiau nebuvo nustatytas [48]. Kadangi dėl alternatyvaus sujungimo yra žinomi keli transkripto variantai, negalima atmesti ryšio tarp MEPE ir plaučių, todėl ateityje tai gali pasiūlyti galimas tyrimų sritis. Mūsų kolokalizacijos analizės, naudojant GeneAtlas, rezultatai rodo MEPE ryšį su kaulų sutrikimais. Su MEPE susijusios ligos yra osteomaliacija ir autosominis dominuojantis hipofosfateminis rachitas, patvirtinantis ryšį tarp MEPE ir kaulų sutrikimų [49]. Kitas fenotipas, panašu, kad yra susijęs su rs10011284, yra podagra. Šią asociaciją greičiausiai lemia ABCG2, esantis netoli SPP1 ir MEPE ir iki šiol vienas geriausiai aprašytų šlapimo rūgšties pernešėjų genų [19,50].