Az osteopontin genetikája krónikus vesebetegségben szenvedő betegeknél: A német krónikus vesebetegség tanulmány Ⅱ

Ritka változat elemzése

A rendelkezésre álló exome chip adatokkal rendelkező 4879 GCKD résztvevő alapján további aggregált ritka variáns tesztelést végeztünk (S1 ábra). Változatok MAF-fel<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).

SZERVES GYÓGYNÖVÉNYEK VESEBETEGSÉGRE

Vita

Ebben a tanulmányban az OPN genetikájának jellemzésére összpontosítottunk egy CKD kohorszon belül, mivel az OPN szintről ismert, hogy káros vese kimenetelekkel jár, de ennek a vese-fokozott fehérjének genetikai háttere nem teljesen ismert. A CKD-s betegcsoport alkalmazása előnyös környezetet jelenthet, amelyben a vese-specifikus gének transzkripciója megváltozhat az általános populációhoz képest, ami megkönnyítheti a specifikus SNP-k azonosítását. Három lókuszt azonosítottunk, kettőt a 4-es kromoszómán (rs10011284, rs4253311), amelyek egy külső populáció alapú kohorszban replikálhatók, és az rs2731673-at az 5. kromoszómán, amelyeket nem lehetett replikálni. A ritka változatok aggregálásakor az OPN-t kódoló SPP1 gént detektáltuk.

Tudomásunk szerint ez az első ELISA-val számszerűsített szérum OPN-szint GWAS. Más tanulmányok, mint például a Sun et al. plazmafehérjék GWAS-ját (pGWAS), beleértve az OPN-t is. Itt aptamer-alapú technológiával (SOMAscan, [22]) eltérően határozták meg a fehérjék mennyiségét. Noha ez a vizsgálat valószínűleg túl kicsi volt (N=3,301) ahhoz, hogy bármilyen genetikai jelet észleljen az OPN-hez, Pietzner és munkatársai egy tanulmányban. (N-ig 10, 708) a SOMAscan által mért OPN-hez kapcsolódó 3., 4. és 10 kromoszómán szolgáltatott jeleket [26]. A 4-es kromoszómán észlelt jel (rs5860110, 4:88897106, MAF=0.30) egy közös, intronikus indel, amely az SPP1-en belül helyezkedik el, és nincs kapcsolati egyensúlyhiányban (LD), a projektünkben azonosított gyakori változatokkal. A következő lépésben Pietzner et al. asszociációs statisztikát közölt a SOMAscan kimutatott lókuszokról egy másik technikával a fehérjék mérésére (Olink, antitest-alapú fehérje panelek). Az Olink-mérések azonban csak a vizsgálati populáció egy kis töredékére voltak elérhetők, és a három SOMAscan mért OPN-jel egyikét sem sikerült megerősíteni. Az e két technikával számszerűsített fehérjeszintek szisztematikus összehasonlítása eltérő összefüggéseket mutatott ki (medián 0,38, IQR: 0,08–0,64). Az OPN esetében a korrelációs együttható 0,51 volt. A még több prote omics platform hasonló összehasonlítása szintén széles körű korrelációról számolt be a mérések között [27]. A genetikai jelek kimutatásában mutatkozó különbségek tehát nemcsak a teljesítménybeli különbségekből adódhatnak, hanem a technikai, fehérje- és variáns jellemzőkből is. A platformok között ezért minden összehasonlítási eredmény nehéz, és a metaanalízisek téves következtetésekhez vezethetnek.

rs10011284; 4:88833389 (SPP1/MEPE intergenic)

A 4. kromoszóma első lokuszának SNP rs10011284 (MAF=0.43) indexe leképezi az SPP1 és a MEPE géneket. Az, hogy ez vagy egy másik változat a megfigyelt összefüggés hátterében álló ok-okozati változat, továbbra sem világos, mivel a statisztikai finomleképezés eredményei nem meggyőzőek. Mindazonáltal a ritka változatok aggregálásakor az SPP1, az OPN fehérjét kódoló gén szignifikáns asszociációt mutatott, amelyet egy splice-hely variáns vezérel. Az illesztési folyamat során fellépő hibák hamis intron eltávolításhoz vezethetnek, ami a nyitott olvasási keret megváltozását okozza. Ez viszont egy idő előtti stopkodon és egy rövidített fehérje kialakulásához vezethet, vagy nagyobb valószínűséggel gyorsabb mRNS-lebomláshoz, amelyet nonszensz által közvetített bomlásnak neveznek [28]. Az SPP1-nél ezt az asszociációt előidéző ​​változatról, egy splice-hely változatról (rs139555315, 4:88901197, MAF=1.54E- 03) számoltak be, hogy összefüggésbe hozható a gyermekkori szisztémás lupus erythematosusszal [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 polimorfizmus urolithiasissal [40].

Az OPN többnyire szekretálódik, de beszámoltak intracelluláris formáról is [41]. Reverz transzkripciós PCR alkalmazásával kimutatták, hogy az OPN expresszálódik normál emberi vesékben, további immunhisztokémiai elemzések és in situ hibridizáció kimutatta, hogy az OPN expressziója a vesekéreg disztális tekercses és egyenes tubulusaira korlátozódik, valamint majomvesékben a velőre [42]. A GTEx szöveti expressziós adatokat tekintve az OPN asszociációs jel pozitív kolokalizációját mutatták ki az SPP1-nél a hasnyálmirigy-szövettel. Ez összhangban van az irodalomban megjelent megállapításokkal, amelyek szerint az OPN-nek szerepe van a 2-es típusú cukorbetegségben. Egy tanulmányt Cai és munkatársai végeztek. cukorbeteg egérmodellt SUR1-E1506K+/+ és humán donoroktól származó szigetecskéket vizsgált, és be tudta bizonyítani, hogy a humán tetemes donoroktól származó szigeteken az OPN génexpresszió megemelkedett a diabéteszes szigeteken, és a külsőleg hozzáadott OPN szignifikánsan növelte a glükóz-stimulált cukorbeteg, de nem normál glikémiás donorok inzulinszekréciója [43]. Számos más tanulmány is vizsgálta az OPN szerepét a hasnyálmirigyrákban, itt az OPN-t prognosztikai markernek találták, amely magasabb szinteket és rossz általános prognózist társít a betegeknél [44].

A MEPE (Matric Extracellular PhosphoglycoprotEin) a szekretált kalciumkötő MEPE foszfoproteint kódoló gén. A SIBLING fehérjék közös jellemzője az Acidic Serine Aspartate Rich MEPE-asszociált motívum (ASARM), amely a mineralizáció, a csontforgalom, a mechanotranszdukció, a foszfát és az energia-anyagcsere szabályozásában vesz részt [45]. Az ASARM-motívum egyben összekötő kapocs a SIBLING-ek és az FGF23 között, ezáltal része a fiziológiás csont-vese kapcsolatnak [45]. A MEPE részt vesz a foszfát homeosztázis szabályozásában a vese és a belek által [46,47]. Az OPN asszociációs jel kolokalizációja a MEPE-nél a tüdőszövettel való asszociáció kimutatásához vezet. Eddig a SIBLING család több tagja között összefüggésről számoltak be tüdőrákban, de határozott kapcsolatot a MEPE és a tüdő között korábban nem [48]. Mivel az alternatív splicing miatt több átírási változat is ismert, a MEPE és a tüdő közötti kapcsolat nem zárható ki, és lehetséges kutatási területeket kínálhat a jövőben. A GeneAtlas segítségével végzett kolokalizációs elemzésünk eredményei a MEPE és a csontrendellenesség kapcsolatára mutatnak rá. A MEPE-vel kapcsolatos betegségek az osteomalacia és az autoszomális-domináns hypophosphatemiás angolkór, amelyek alátámasztják ezt a kapcsolatot a MEPE és a csontrendellenességek között [49]. Egy másik fenotípus, amely látszólag kapcsolódik az rs10011284-hez, a köszvény. Ezt az asszociációt valószínűleg az ABCG2 vezérli, amely az SPP1 és a MEPE közelében található, és a mai napig az egyik legjobban leírt húgysav transzporter gén [19,50].