Динамика роста исследований по взаимосвязи генотип
реклама
Генетическое типирование человека. Персонифицированная медицина сегодня Генерозов Э.В., к.б.н., ФГУ НИИ Физико-химической ФМБА России Персонифицированная медицина как новое направление профилактической медицины Использование комплексных диагностических подходов, учитывающих индивидуальные, генетически детерминированные и фенотипически обусловленные особенности организма человека. Генетический анализ для определения риска развития социально- значимых болезней Определение фенотипических проявлений ранних стадий заболеваний Адекватный мониторинг использования лекарств и предотвращение их побочного действия с учетом индивидуальных особенностей пациента Популяционный прогноз и профилактические мероприятия для групп повышенного риска. Генетика мультифакториальных заболеваний Почему это стало возможным? Генетические основы предрасположенности к мультифакториальным заболеваниям? Интерпретация данных? Актуальные направления для генетического типирования человека. Технологии генетического анализа. С чего начинать? Наследственная предрасположенность к инфаркту миокарда При наличии 1 родителя с ранними проявлениями ИБС (отец < 55 лет, мать < 65 лет) риск заболевания для мужчин увеличен в 2.6, для женщин – в 2.3 раза. При наличии ИМ у одного из близнецов риск развития ИМ у второго близнеца в 2 раза выше для монозиготных близнецов по сравнению с дизиготными близнецами Велика ли доля наследственности в мультифакториальных заболеваниях? Заболевание Семейный анамнез Риск (OR) Диабет 2 типа Родственники 1 степени 2,3 – 2,8 Сердечно-сосудистые заболевания Родственники 1 степени 3,8 Сердечно-сосудистые заболевания Родственники 2 степени 2,2 Колоректальный рак Родители или братья/сестры 2 – 2,6 Рак молочной железы Родители или братья/сестры 1,6 - 2 Рак легкого Родители или братья/сестры 1,7 – 2,5 По Ginsburg and Willard (Translational Research 2009) Вариабельные участки генома человека как инструмент для поиска генетических ассоциаций Идентичность геномной ДНК двух индивидуумов составляет 99,9%. 0,01% процент различий отвечает за все разнообразие, связанное, как с внешними данными, так и другими показателями, в том числе и предрасположенностью к тем или иным заболеваниям. Наиболее частый тип геномных вариаций – точечный нуклеотидный полиморфизм SNP (single nucleotide polymorphisms) однонуклеотидные позиции в геномной ДНК, для которых в некоторой популяции имеются различные варианты последовательностей (аллели), причѐм редкий аллель встречается с частотой не менее 1% (Brookes, A.J. 1999. The essence of SNP. Gene 234:177-186) Геном человека – предположительно до 10 млн SNP. Высокоплотный анализ SNP для поиска генетических ассоциаций с заболеваниями Идеальные маркеры для геномного скрининга Среднее растояние между маркерами ~1000нт-5000нт Поиск кандидатных генов мультифакториальных заболеваний Published Genome-Wide Associations (10/17/10, 702 publications and 3406 SNPs) NHGRI GWA Catalog www.genome.gov/GWAStudies A Catalog of Genome-Wide Association Studies Studies and associations are eligible for inclusion in the NHGRI GWAS catalog if they meet the following criteria: Inclusion of at least 100,000 SNPs in the initial stage, before quality control filters are applied. Statistical significance (SNP-trait p-value <1.0 x 10-5) in the overall (initial GWAS + replication) population. a. If a study does not report a combined p-value, the p-value and effect size from the largest sample size will be reported as long as the initial and replication samples each show an association of p < 1.0 x 10-5. b. If a study does not include a replication stage, significant SNPs from the discovery stage will be reported. c. SNP-trait associations that are described as previously known at the time of publication and are statistically significant in the GWAS sample, but are not attempted for replication, are reported. Результатом ассоциативных исследования является нахождение комплекса полиморфизмов, являющихся одной их возможных причин развития заболевания. Медицински-значимые SNP - незначительные изменения в структуре генов, которые могут приводить к значительным изменениям их свойств, выражающихся в большей или меньшей предрасположенности к развитию заболевания. Медицински значимых полиморфизмов гораздо меньше, чем нейтральных. Пример: Лейденовская мутация CGA→CAA ген F5 Arg→Gln Генетические полиморфизмы. Что о них надо знать? Полиморфизмы не являются непосредственной и обязательной причиной развития заболевания, но могут обуславливать больший или меньший риск его развития. Как правило, риск развития заболевания обусловлен не одним полиморфизмом, а комбинацией множества полиморфизмов, разных генов. Полиморфизмы – это наследуемые генетические варианты. Полиморфизмы не меняются в ходе жизни. Полиморфизмы могут передаваться по наследству. Примеры… Генетическая предрасположенность к тромбофилии Лейденовская мутация (мутация фактора V) Впервые охарактеризована в 1993 г. при исследовании пациентов с наследственной тромбофилией в Нидерландах, г. Лейден (Dahlbäck B. И соавт.) Ген F5, 25 экзонов, кодирует 300 kd гликопротеид, расщепляющийся по Arg506 и Arg306 под действием активированного С-белка. Мутация: G-1691-A приводит к замене Arg 506 на Gln Распространенность в Европе 3%-8% -Швеция и Греция: 10%-15%, -Италия и Испания: 2%-3% Механизмы активации и инактивации протромбиназного комплекса Механизмы активации и инактивации протромбиназного комплекса VаR506Q Резистентность Носительство варианта R506Q Риск венозных тромбозов: в 2-4 раза выше у гетерозигот до 40 раз выше у гомозигот _ Дополнительные факторы риска: Пероральные контрацептивы Гормонозаместительная терапия Беременность Катетеризация центральных вен Хирургические вмешательства Позиционное сдавливание конечностей (длительные авиаперелѐты). Но это только одна из возможных причин развития венозного тромбоза! Сколько генов надо анализировать дополнительно, чтобы получить достоверный ответ? Каково их взаимодействие? Как оценить влияние внешних факторов? Другие кандидатные полиморфизмы для диагностики тромбофилий Мутация гена протромбина G20210A Открыта Лейденской группой исследования тромбофилии в 1996 г. Полиморфизм в некодирующей области гена, но влияет на его экспрессию ~ в 1,5-2 раза больше чем в норме ! В среднем увеличение риска венозных тромбозов в 2,8 раза Встречаемость у европейцев: 2,5-3% Показания к анализу: тромбоэмболические заболевания в анамнезе преклонный возраст пациента невынашивание беременности фетоплацентарная недостаточность внутриутробная гибель плода подготовка к большим полостным операциям Другие кандидатные полиморфизмы для диагностики тромбофилий Полиморфизм –455 G->A гена фибриногена Полиморфизм -455А бета фибриногена (FGB) обуславливает повышенную экспрессию гена, что приводит к повышенному уровню фибриногена в крови Распространенность в европейских популяциях: 518% Клинические данные: EUROSTROKE – достоверное увеличение риска инсульта ~2,6 раза У пациентов с инсультом, имеющих генотип -455А многоочаговость поражений. При сопутствующей гипертонии у пациентов с мутацией риск многоочагового инсульта повышается более чем в 4 раза Другие кандидатные полиморфизмы для диагностики тромбофилий Полиморфизм A223V (C677T) гена MTHFR Дефекты развития плода Гипергомоцистеинемия Другие кандидатные полиморфизмы для диагностики тромбофилий Ингибитор активатора плазминогена PAI – I –675 (5G del 1G) Тромбоцитарный рецептор фибриногена GP-IIIA L33P T>C Интегрин Альфа-2 GP-IA F224F, C807T C>T Тромбоцитарный гликопроеин 1B GP-IBA (-5) T>C P-селектин лиганд гликопротеина (СD162) SELPG M62I G>A •PAI – I основной компонент антисвертывающей системы крови. • Вариант 4G приводит к повышенной экспрессии гена и, следовательно, к снижению активности тромболитической системы. •GP-IIIA - обеспечивает взаимодействие тромбоцита с фибриногеном плазмы крови. •Вариант 33P ITGB3 приводит к повышенной склонности тромбоцитов к агрегации Другие кандидатные полиморфизмы для диагностики тромбофилий Ингибитор активатора плазминогена PAI – I –675 (5G del 1G) Тромбоцитарный рецептор фибриногена GP-IIIA L33P T>C Интегрин Альфа-2 GP-IA F224F, C807T C>T Тромбоцитарный гликопроеин 1B GP-IBA (-5) T>C P-селектин лиганд гликопротеина (СD162) SELPG M62I G>A •GP-IA кодирует рецептор, влияющий на адгезию тромбоцитов •Вариант 807 C>T ассоциирован с 3х кратным повышением риска инфаркта миокарда •GP-IBA кодирует одну из субъединиц тромбоцитарного рецептора фактора фон Виллебранда •Вариант -5C соответствует повышенной экспресии гена Минимальный диагностический профиль для оценки риска развития венозных тромбозов. Коагуляционный фактор V F5 R506Q G>A Протромбин (Коагуляционный фактор II) F2 G20210A G>A Ингибитор активатора плазминогена PAI – I –675 (5G del 1G) Фибриноген FGB –455 G>A Тромбоцитарный рецептор фибриногена GP-IIIA L33P T>C Метилентетрагидрофолатредуктаза MTHFR A223V С677T C>T Коагуляционный фактор VII F VII R353Q G>A Интегрин Альфа-2 GP-IA F224F, C807T C>T Тромбоцитарный гликопроеин 1B GP-IBA (-5) T>C P-селектин лиганд гликопротеина (СD162) SELPG M62I G>A Сочетанное действие генетических и средовых факторов MTHFR FV G1691A → Arg506Gln Мутантный вариант нечувствителен к ингибитору активированной формы 5го фактора свертывания Частота мутантного составляет 1-2% в популяциях. аллеля А европейских Во всех исследованиях подтверждается ассоциация мутантного аллеля с повышенным риском развития тромбозов и инфаркта миокарда OD 2 – 4. A223V (C617T) Мутация C617T приводит к аминокислотной замене (аланин→валин в позиции 223), что влечет за собой снижение активности фермента Частота мутантного аллеля А составляет 15-20% в европейских популяциях. Риск развития тромбозов, гипергомоцистеинемия, дефекты нервной трубки, ассоциативная связь с колоректальным раком Сочетание ляйденовской мутации и термолабильной мутации MTHFR увеличивает риск развития венозных тромбозов в 8 раз. При сопутствующем приеме оральных контрацептивов – до 30 раз. Рекомендации: Образ жизни, исключающий длительное позиционное сдавливание конечностей. Компенсаторная диета, обогащенная фолиевой кислотой, витаминами B6,B12, B1 Наследственная тромбофилия. отец Клинический пример мать F2 GG F2 GA F5 GA F5 GG PAI – I 5G5G PAI – I 5G5G FGB GG FGB GA GP-IIIA TT GP-IIIA TT MTHFR CT MTHFR CC F VII GG F VII GG GP-IA дочь F2 GA F5 GA СT PAI – I 5G5G GP-IA CT GP-IBA TT FGB GA GP-IBA TT SELPG GG GP-IIIA TT SELPG GG MTHFR CT F VII GG GP-IA TT GP-IBA TT SELPG GG Актуальные направления для генетического типирования Сердечно-сосудистые заболевания Онкологические заболевания Метаболический синдром Бронхо-легочные заболевания Нейродегеративные заболевания Фармакогенетические тесты. Полиморфизмы риска развития гипертензивных сотояний Ген SNP Ангиотензин-конвертирующий фермент Рецептор I типа ангиотензиногена II Ангиотензиноген Ангиотензиноген Синтаза окиси азота - курение - диета инд.подбор лекарств ACE AGTR I AGT AGT NOS Внешние факторы Alu Ins/Del I>D A1166C A>C T174M C>T M235T T>C E298D G>T DD генотип ACE – более выраженное понижение давления после сброса веса TT генотип AGT235 – более выраженное понижение давления при овощной диете (DASH study), повышенный риск у женщин с ЗГТ NOS 298D – усиливает влияние антиатерогенных жирных кислот, компенсация негативного эффекта диетой c Lаргинином Курение – более, чем 2-х повышает риск при вариантах ACE – DD и NOS 298D Ангиотензиноген AGT (T174M), (M235T) Ренин Ангиотензин I Брадикинин AПФ Брадикинин β2 рецептор NO синтаза 3 NOS3 (E298D) (Ins/Del) Инактивные метаболиты Ангиотензин II оксид азота (NO) Рецептор I типа ангиотензина II AGTR1 (A1166C) Вазоконстрикция Выделение катехоламинов Реабсорбция Na+ Пролиферация ГМК β2-адренорецептор ADRB2 (G16R) Ангиотензиноген AGT (T174M), (M235T) Ренин Ангиотензин I Брадикинин AПФ Брадикинин β2 рецептор NO синтаза 3 NOS3 (E298D) (Ins/Del) Инактивные метаболиты Ангиотензин II оксид азота (NO) Рецептор I типа ангиотензина II AGTR1 (A1166C) Вазоконстрикция Выделение катехоламинов Реабсорбция Na+ Пролиферация ГМК β2-адренорецептор ADRB2 (G16R) Эффект незначителен ??? Framingham Heart Study N=6859 Снижение показателей артериального всего на 1 мм.рт.ст. ассоциировано со снижением на 8% смертности от инсульта и ишемической болезни сердца у пациентов с гипертонией !!! Минимальный диагностический профиль для оценки риска развития гипертонии N Название гена Сокр. Полиморфизм 1 Аденозинмонофосфат дезаминаза 1 AMPD1 Q12X (C34T) 2 Адренорецептор бэтта-2 ADRB2 G16R G>A 3 Ангиотензин-конвертирующий фермент АСЕ Alu Ins/Del I>D 4 Ангиотензиноген AGT T174M C>T 5 Ангиотензиноген AGT M235T T>C 6 Рецептор I типа ангиотензина II AGTR1 A1166C A>C 7 Синтаза окиси азота NOS E298D G>T 8 Фактор, индуцируемый гипоксией 1 альфа Фактор, транскрипции PPAR дельта HIF1A P582S (C1772T) PPARD T(–87)C (T294C) CYP1A2 c. IVS1 A734C (163C>A) 9 10 Цитохром CYP1A2 Ожирение - избыточное отложение в организме человека жировой ткани вследствие усиленного питания при недостаточной мышечной деятельности; заболевание, в основе которого лежит преобладание процессов синтеза и накопления жира над процессами его распада. К 2010 году в Европейском регионе ВОЗ ожирением будут страдать примерно 150 миллионов взрослых (20% населения) и 15 миллионов детей и подростков (10% этой категории населения). Ожирение является ведущим фактором риска развития основных неинфекционных заболеваний. Гены, ассоциированные с ожирением ACE_(5 studies) ADRB3_( 29) HTR2C_(10) LDLR_(5) LIPE_(5) PPARG_(30) UCP1_(10) VDR_(5) ADRB2_ (20) DRD2_(5) IL6_(6) LEP_(11) MC4R_(8) RETN_(5) UCP2_(11) From the Human Obesity Gene Map ADIPOQ_(11) GNB3_(14) INS_(7) LEPR_(16) NR3C1_(10) TNFA_(9) UCP3_(12) FTO Генетические факторы Доказано, что если оба родителя страдают ожирением, то у ребѐнка в 80% случаев развивается ожирение, если же только мать-то в 60% случаев, только отец – то в 50 %, и в 10%, если у обоих родителей нормальный вес. Известно более 250 кандидатных генов и хромосомных участков, ответственных за развитие ожирения. Ген dbSNP ID Nucleotide Protein продукты гена задействованы в привычках питания и насыщении огранизма GAD2 GHRL BDNF POMC rs2236418 rs7908975 rs992990 rs35682 rs35863 rs6265 unknown unknown rs28932472 262 A/G 8978 A/C 61947 C/A 5851 G/A 6383 A/C 63691 G/A 21854 C/T 7469 A/G 7513 C/G область промотора интрон 6 интрон 11 интрон 3 интрон 4 Val66Met область промотора Tyr221Cys Arg236Gly точная функция гена пока не установлена FTO rs8050136 rs3751812 78402 C/A 80587 G/T интрон 1 вовлечен в регуляцию метаболизма жиров LEPR rs1137100 150125 A/G Lys109Arg иммунная система IL-6 TNF rs1800795 rs4845617 rs1800610 -174 G/C -208 G/A 479 C/T область промотора интрон 1 Вариант rs9939609 гена FTO и риск ожирения • SNP rs9939609 in FTO (Chr 16) проанализирован у 38759 пациентов (13 когорт) • Средний вес взрослых пациентов, гомозиготных по аллелю риска (A) на 3 кг больше. • Риск развития ожирения для взрослых с генотипом AA больше в 1.67 раза. • Достоверные различия в темпах увеличения жировой массы так же показаны для детей в возрасте от 7 лет и ниже. Frayling TM et al, Science, 2007 Зависимость ИМТ от генотипа rs9939609 гена FTO и уровня физической нагрузки (Andreasen CH et al Diabetes. 2008) Различия в ИМТ (kg/m2) 2.5 2.0 Физически пассивные Средний уровень активности Высокий уровень активности 1.5 1.0 0.5 0 -0.5 AT vs TT AA vs TT -1.0 N= 4861 взрослых без диабета и 3385 взрослых с диабетом. Минимальный диагностический профиль для исследования нарушений метаболизма липидов ABCA1 транспортер Аполипопротеин E Аполипопротеин E Аполипопротеин E Аполипопротеин С3 Аполипопротеин С3 Аполипопротеин С3 Липопротеиновая липаза Липопротеиновая липаза Параоксоназа Параоксоназа Параоксоназа АТФ-зависимый калиевый канал Ген, ассоциированный с жировой массой Коактиватор 1a PPARG Коактиватор 1b PPARG Разобщающий белок 2 Разобщающий белок 3 Фактор транскрипции 7 Фактор транскрипции PPAR гамма Фактор транскрипции PPAR дельта ABCA1 ApoE ApoE ApoE АpoС3 АpoС3 АpoС3 LPL LPL PON1 PON1 PON1 KCNJ11(KIR6.2) FTO PPARGC1A PPARGC1B UCP2 UCP3 TCF7L2 PPARG2 PPARD R219K G>A L28P 3100 T>C R158C (ApoE*2) C>T C112R (ApoE*4) T>C -455 T>C -482 C>T (SstI) C3238G C>G Сер447Стоп C>G N291S A>G -107 C>T L54M T>A Q192R A>G E23K C>T c.IVS1 A>T S482G A/G А203Р (G649C) С55Т (A55V) С55Т G/T P12A C>G T(–87)C (T294C) Риск развития обструктивных заболеваний легких, эмфизем 1 Матричная металопротеиназа MMP12 982 A>G MMP12 2 Матричная металопротеиназа N357S 10983 A>G MMP1 3 Матричная металопротеиназа 4 повехностно-активный Белок С 1607delG 340-341 SFTPC asn138 6532 C>T SFTPC 5 повехностно-активный Белок С 6 Альфа -1 антитрипсин AAT PI M 7 Альфа -1 антитрипсин AAT PI S 8 Альфа -1 антитрипсин AAT PI Z asn186 7011 A>G mEH 9 Микросомная эпоксид гидролаза 10 Микросомная эпоксид гидролаза 113H 176763 T>C mEH 139R 24448 A>G Возможность анализа генетической предрасположенности к онкологическм заболеваниям. 5%-10% редкие наследственные формы 15-30% группы с высокой семейной предрасположенностью 70-80% - спорадические случаи Наследственные формы рака молочной железы и яичников 1 Breast cancer gene 1 BRCA1 185 delAG 2 Breast cancer gene 1 BRCA1 C61G, T181G T>G 3 Breast cancer gene 1 BRCA1 4153 delA 4 Breast cancer gene 1 BRCA1 5382insC 5 Breast cancer gene 2 BRCA2 1528del AAAA 6 Breast cancer gene 2 BRCA2 S1099X C>G 7 Breast cancer gene 2 BRCA2 6174 delT 8 Breast cancer gene 2 BRCA2 9318 delAAAA Известно более 1500 точечных нуклеотидных полиморфизмов этих генов Около 30% из них приводят к нарушению их функциональности. Наличие таких полиморфизмов при положительной семейной истории рака обуславливают 85-90% вероятность развития заболевания в возрасте до 60 лет. Длительный прием оральных контрацептивов увеличивает риск в 7,8 раз! Рекомендации: Наблюдение специалистов, отказ от приема ОК, диета с нормализацией твердых и жидких жиров с биофлавоновыми производными. Предрасположенность к развитию колоректального рака Sporadic (65%– 85%) Familial (10%–30%) Rare Hereditary CRC nonpolyposis syndrome Familial colorectal cancer s (<0.1%) adenomatous (HNPCC) (5%) polyposis (FAP) (1%) Герминальные мутации в генах MSH, MLH, APC Adapted from Burt RW et al. Prevention and Early Detection of CRC, 1996 Генетический риск рака простаты Куммулятивный эффект 5 полиморфизмов в независимых генах. rs4430796, 17q12 rs1859962, 17q24.3 rs16901979, 8q24 (region 2) rs6983267, 8q24 (region 3) rs1447295, 8q24 (region 1) 0: 1: 2: 3: 4: 5: 6: 1.00 1.50 1.96 2.21 4.47 4.47 9.46 (CI: 1.18-1.92); 1.62 (1.27-2.08) (1.54-2.49); 2.07 (1.62-2.64) (1.70-2.89); 2.71 (2.08-3.53) (2.93-6.80); 4.76 (3.31-6.84) (2.93-6.80); 9.46 (3.62-24.72) (3.62-24.72) Полиморфизмы генов детоксикации (Цитохромы P450, Эпоксид-гидролазы, Глютатион- N-ацетил- трансферазы) 1 Цитохром CYP2C9 CYP2C9 R144C (*2) C>T 2 Цитохром CYP2C9 CYP2C9 1359L (*3) A>C 3 Цитохром CYP1А1 CYP1А1 I462V A>G 4 Цитохром CYP2D6 CYP2D6 1719 C>T 5 Глутатион S-трансферазa GSTP1 I105V A>G 6 Глутатион S-трансферазa GSTP1 A114V C>T 7 Глутатион S-трансферазa GSTT1 del 8 Глутатион S-трансферазa GSTPM1 del 9 Алкогольдегидрогеназа ADH1B R-47-H G>A 10 Альдегиддегидрогеназа ALDH2*2 E-487-K G>A 11 Цитохром CYP2E1 CYP2E1 (PstI/RsaI) 12 Цитохром CYP2E1 CYP2E1 (Taq I) 9896 Этапы метаболизма Фаза I Цитохромы P450 Эпоксид-гидролазы Активация ксенобиотиков с образованием активных промежуточных электрофильных метаболитов Фаза II Фаза III Глютатион-трансферазы N-ацетил трансферазы Преобразование активных промежуточных метаболитов в водорастворимые нетоксичные компоненты Выведение водорастворимых нетоксичных компонентов из организма Генетический полиморфизм ферментов детоксикации Фаза I Фаза II экспозиция активация детоксикация низкая высокая высокая низкая высокая низкая высокая низкая высокая низкая высокая низкая низкая высокая Риск развития патологии IL-1B и H.pilory ассоциированный рак желудка E.M. El-Omar et all. IL-1B gene polymorphism Nature 2000. IL-1B –31 (C/T) IL-1B –511 (C/T) Overexpression Decreased HCl secretion Gastric cancer IL-1B и H.pilory ассоциированный рак желудка H.pilory Индукция IL-1B Колонизация других участков слизистой Атрофические поражения эпителия Снижение свойств самоочищения Иррадикация H.pilory Индукция экспрессии IL-2, IL-6, IL12,TNF- Воспалительная реакция Ингибиция секреции желудочной кислоты Развитие онкологических поражений Генетическая предрасположенность к инфекционным заболеваниям ??? Основное патогенетическое звено развития инфекционного заболевания – взаимодействие патогена с организмом хозяина Ступени взаимодействия Индивидуальные особенности клеточной мембраны (слизистые, рецепторы клеток крови и т.д.) Индивидуальные особенности местного и общего иммунного ответа Гены и инфекционные заболевания Примеры… Невосприимчивость к инфицированию ВИЧ за счет делеции в гене хемокинового рецептора CCR5 (del32). Resistance to HIV-1 infection in caucasian individuals bearing mutant alleles of the CCR-5 chemokine receptor gene. Nature. 1996 Aug 22;382(6593):722-5. Samson M, Libert F, Doranz BJ, Rucker J, Liesnard C, Farber CM, Saragosti S, Lapoumeroulie C, Cognaux J, Forceille C, Muyldermans G, Verhofstede C, Burtonboy G, Georges M, Imai T, Rana S, Yi Y, Smyth RJ, Collman RG, Doms RW, Vassart G, Parmentier А так же полиморфизмы в локусах: CCR2 - V64I SDF-1 -`3A (801 G>A) Встречаемость аллеля CCR5-delta32 для некоторых Европейских популяций Испанцы – Итальянцы– Немцы – Бельгийцы – Поляки – Украинцы – Англичане – Белорусы – Русские – 0.02 0.03 0.07 0.11 0.11 0.11 0.12 0.12 0.15 Генетические факторы для оценки риска развития цирроза вирусной этиологии Компания Celera Genomics, 2007 7 SNP Алгоритм расчета риска цирроза Анонс коммерчески доступного теста * Hepatology, Volume 46, Issue 2 (p 297-306) Генетические факторы для оценки риска развития цирроза вирусной этиологии Ген Chr dbSNP AZIN1 TLR4 8 9 rs62522600 TRPM5 11 rs886277 AP3S2 15 NVL 1 STXBP5L 3 rs2290351 rs17740066 AQP2 rs2878771 12 rs4986791 rs4290029 Компания Celera Genomics, 2007 Генотип Замена риска 7 SNP A>G T>C GG CC Алгоритм расчета C>T цирроза CT,CC риска G>A AG,AA C>G GG Анонс коммерчески доступного теста G>A AG,AA C>G GG 46, * Hepatology, Volume Issue 2 (p 297-306) Практическое значение Риск развития цирроза Низкий или неопределенный Высокий риск Биопсия печени Лечение Стадия фиброза 0-1 Низкий риск Неопределенный риск Отложить лечение Индивидуально Стадия фиброза 2-4 Лечение Гены и лекарства Фармакогеномика – наука, изучающая влияние генетических факторов на особенности реакции организма в ответ на медикаментозное воздействие Задачи фармакогеномики Разработка оптимальных мишеней для фармакологического воздействия 90% потенциальных лекарственных препаратов отсеиваются только на этапах клинических испытаний Разработка клинических фармакогеномных тестов Неблагоприятные лекарственные реакции (Adverse Drug Reactions – ADR) Lazarou et all. 1998. JAMA (Journal of the American Medical Association) В 1994 году в США зарегистрировано: 2,2 млн. случаев тяжелых осложнений, обусловленных неблагоприятными лекарственными реакциями Свыше 100 000 случаев со смертельным исходом 4-6 место среди причин смерти Лекарства с ярко выраженной индивидуальной переносимостью (по A.Philips, JAMA 14,2001) Therapeutic Category With Drug Class Cardiovascular B-blockers Angiotensin-converting enzyme inhibitors Analgetic Drug Atenolol, metoprolol Lisinporil Diuretics Furosemide, hydrochlorothiazide Calcium channel blocker Ditiazem, verapamil Inotropic agents/pressors Digoxin Nonsteroidal anti-inflammatory drugs Aspirin, piroxicam, ibuprofen, naproxen Psychiatric Tricyclic antidepressants Impramine hydreochloride, notripthyline hydrochloride Antibiotics Penicillin Amoxicillin Antitubercular agents Isoniazid, rifampicin Macrolides Erythromycin Anticoagulants Warfarin sodium Corticosteroids Prednisone Anticonvulsants Carbamazepine, phenytoin Antidiabetic agents Insulin Bronchodilators Theophylline Antihistamine Meclizine hydrochloride Ген CYP2C9 – один из примеров Подгруппа CYP2C 18% от всей цитохромной фракции печени Катализирует ~20% CYP-зависимых лекарственных препаратов СYP2C9 – варфарин, фенитоин, лозартан, ирбесартан, толбутамид, глипизид, торсемид, ибупрофен, пироксикам, изониазид. Варфарин Антикоагулянт непрямого действия Производное 4-гидроксикумарина Ингибирует синтез витамин-К зависимых факторов свертывания крови (факторы: VII, IX, X, II) Вариабельность чувствительности к варфарину Число больных 25 20 15 10 5 0 5-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40 41-45 46-50 Варфарин (мг/неделю) 51-55 56-60 61-65 65-70 D.Berry, 2007 Полиморфизм гена CYP2C9 Аллельные варианты гена: CYP2C9*1 – нормальная каталитическая активность 1075 430 CGT Exon 3 ATT Exon 7 Arg Ile CYP2C9*2 (Arg144Cys) - пониженная каталитическая активность 430 TGT Arg Exon 3 Cys 1075 ATT Exon 7 Ile CYP2C9*3 (Ile359Leu) – выраженная пониженная каталитическая активность 430 CGT Exon 3 Arg 1075 CTT Exon 7 Leu Полиморфизм гена CYP2C9 в российской поппуляции (экспериментальные данные) Клиническая группа: мужчины старше 35 лет (n=186) CYP2C9 *1/*1 CYP2C9 *2/*1 CYP2C9 *2/*2 CYP2C9 *3/*1 CYP2C9 *3/*3 CYP2C9 *2/*3 126 30 4 24 0 2 (67,7%) (16,1%) (2,1%) (12,9%) (0%) (1,1 %) Частота встречаемости аллелей: CYP2C9*1 0,82 CYP2C9*2 0,11 CYP2C9*3 0,07 Полиморфизм гена CYP2C9 и терапевтическая доза (мг/сутки). (по данным C.R.Lee et all. 2002. Pharmacogenetics. Генотип Выборка 794 *1*1 *1*2 *1*3 *2*2 *2*3 *3*3 5.28 4,59 3,78 3.04 3.52 0,5 Поддерживающая доза варфарина. Частота геморрагий и полиморфизм CYP2C9 По данным Российского кардиологического научно-производственного комплекса Росмедтехнологий Геморрагии в 1-й месяц терапии Поддерживающая доза варфарина 100 мг % 50 0 "дикий тип" CYP2C9*2 CYP2C9*3 Полиморфизмы VKORC1 Rieder MJ et al (2005) выявлено 10 полиморфизмов в гене VKORC1 (381, 861, 2653, 3673, 5808, 6009, 6484, 6853, 7566, 9041), формирующих гаплотипы, отвечающие за «низкую» и «высокую» дозу варфарина. Для более точного определения дозировки варфарина необходимо определение генотипа CYP2C9 и одного из 3 полиморфизмов гена VKORC1 : (-3673) G>A , (-6853) G>C , (-7566) C>T www.WarfarinDosing.org www.WarfarinDosing.org www.WarfarinDosing.org Food and Drug Administration (FDA) США Обновленный протокол использования Варфарина (указана взаимосвязь дозировки и возможных вариаций в VKORC1 и CYP2C9) Преимущества обязательного введения генотипирования в США перед применением варфарина 2 млн впервые принимающих варфарин ежегодно 33% частота вариантных генотипов CYP 2C9 Побочные эффекты: 85 000 серьезных кровотечений ежегодно стоимость медицинского обслуживания 1 эпизода $ 13 500 17 000 инсультов ежегодно стоимость медицинского обслуживания 1 эпизода $ 39 500 10 000 летальных исходов ежегодно Ежегодный экономический эффект генотипирования CYP2C9 составит $1.1 млрд AEI-BROOKINGS JOINT CENTER FOR REGULATORY STUDIES, Working paper, 2006 Генетические маркеры чувствительности к терапии клопидогрелем (Plavix). Данные 3-х независимых исследований (2009 г) !!! Полиморфизм гена CYP2C19 G>A (Rs4244285) Генотип Чувствительность к терапии плавиксом GG Нормальная GA Сниженная AA Выражено сниженная Генотип Распространенность у европейцев (%) GG 74 GA 20 AA 6 Генетические маркеры чувствительности к терапии аспирином Ген тромбоцитарного рецептора фибриногена GP-IIIA L33P T>C (rs5918) Генотип СС и ТС: - повышенная склонность тромбоцитов к агрегации - меньше чувствительность к терапии аспирином Ген аполипопроеина А LPA I1891M T>C (rs3798220) Генотип СС и ТС: Повышенный уровень ЛПА, в 2-3 раза выше риск ИМ В 2 раза эффективней терапия аспирином Chasman D.I. et al Atherosclerosis V203, Is2, April 2009, P371-376 10 -летнее наблюдение 20135 пациентов !!! Современные технологии анализа нуклеотидного полиморфизма Hybridization Primer Extention Oligonucleotide Ligation Nuclease Clevage Assays Platforms Gel Separation Flow Cytometry Mass Spectrometry 2-D Reader Масс-спектрометрический этап Снятие спектра в автоматическом режиме исх. +dG Интерпретация: 7023-6693 = 330 Da (dG) 7321-7023 = 298 Da (ddA) +ddA Масс-спектрометрический анализ ДНК Амплификация, дефосфорилирование, минисеквенирование в микропланшетном формате (96 или 384 образцов) SNP – Экспресс комплект для выделения геномной ДНК из цельной крови комплект реагентов для проведения амплификации (SNP-экспресс) комплект для электрофоретической детекции Выделение геномной ДНК реагентом “ДНК-экспресс-кровь” из лейкоцитов цельной крови Материал для анализа 1 мл цельной крови Принцип метода – термокоагуляционный Нагревание 15 минут при 98 оС Образец для исследования – супернатант Анализ проводится параллельно в 2 пробирках Результат детектируется в агарозном геле Н Ампликоны M н Гт м K- Отрицательный контроль 1 Нормальная гомозигота 2 Гетерозигота 3 Мутантная гомозигота Наш опыт и возможности… Высокопроизводительные технологии анализа ДНК Оригинальная технология 1500 образцов/генетических маркеров в день Высокая точность Возможность осуществления масштабных генетических исследований по группам, включающим более 300 нуклеотидных полиморфизмов, информативным в различных нозологических группах: Сердечно-сосудистые заболевания Онкологические заболевания: Заболевания обмена веществ Проект по разработке отечественного генетического паспорта. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ Инновационный центр медицинских нанобиотехнологий ФГУ НИИ ФХМ РосЗдрава Жить в содружестве со своими генами! 119992, Москва, ул.Малая Пироговская д.1А тел/факс: (495)2464882 ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ Более 300 генетических полиморфизмов по различным группам мультифакториал ьных заболеваний Стационарный, унаследованный генетический портрет организма. Информативность и предиктивность Алгоритмы интерпретации данных Оценка генетических факторов риска (генотипирование) Оценка состояния организма (интегральные функциональные тесты) Клинические данные Информационный анализ Индивидуальный прогноз и терапия В заключение… Генетические факторы играют определенную роль в формировании предрасположенности ко многим мультифакториальным заболеваниям. Многие из таких факторов можно анализировать уже сегодня. Информация о наличии неблагоприятного генотипа дает возможность предупредить развитие заболевания или выявить его на ранних этапах. Информация о генотипе может быть полезна при выборе оптимальной схемы терапии Генетический анализ по выбранным вариантам генов достаточно сделать единственный раз. Данные генетического анализа могут быть информативны при планировании семьи. Дополнительная информация www.lytech.ru www.pynny.ru Информационная система по медицински- значимым нуклеотидным полиморфизмам генома человека www.genepassport.ru
