Η Γενετική Αρχιτεκτονική του Σακχαρώδους Διαβήτη Τύπου 2. Νεότερα Δεδομενα.

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Η Γενετική Αρχιτεκτονική του Σακχαρώδους Διαβήτη Τύπου 2. Νεότερα Δεδομενα."

Ἰουλία Αλθαία Μελετόπουλος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Η Γενετική Αρχιτεκτονική του Σακχαρώδους Διαβήτη Τύπου 2. Νεότερα Δεδομενα. Ερευνητικό Πρόγραμμα «Θαλής» Συντονίστρια: Περιστέρα Πάσχου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης Τμήμα Μοριακής Βιολογίας και Γενετικής

2 Η Πανδημία του Σακχαρώδους Διαβήτη Τύπου 2 δ International Diabetes Federation «Ένας στους 10 ενήλικες θα πάσχει από ΣΔΤ2 μέχρι το 2030» Hossain et al. N Engl J Med 2007

3 Κατανόηση γενετικής βάσης Στόχοι Προσδιορισμός νέων φαρμακευτικών στόχων Πρόβλεψη κινδύνου Πρόληψη!

4 Ο ΣΔΤ2 είναι πολυπαραγοντικό νόσημα Περιβάλλον -Ενδομήτρια ζωή -Δίαιτα -Άσκηση -Εντερική χλωρίδα -Φλεγμονή -Τρόπος ζωής Γενετικό υπόβαθρο -πολλαπλά γονίδια -συνδυασμοί γονιδίων Επιγενετική -τροποποίηση ιστονών -μεθυλίωση DNA Σακχαρώδης Διαβήτης Τύπου 2

5 Εντοπισμός γονιδίων για πολυπαραγοντικά νοσήματα Μελέτες υποψηφίων γονιδίων (candidate gene approach) Ασθένεια Αιτιοπαθογένεια Γονίδιο Χαρτογράφηση Κλωνοποίηση θέσης (positional cloning) Ασθένεια Χαρτογράφηση Γονίδιο Αιτιοπαθογένεια

6 Είμαστε όμοιοι αλλά διαφέρουμε To μέσο γονιδίωμα (2x3 δισεκατομμύρια βάσεις) περιέχει: 3-4 εκατομμύρια παραλλαγές ενός νουκλεοτιδίου σε σχέση με την αλληλουχία αναφοράς (Single Nucleotide Polymorphisms SNPs) ~0.5 εκατομμύρια μικρές ενθέσεις ή ελλείψεις indels (1-100bp) ~5,000 μεγαλύτερες ενθέσεις, ελλείψεις (>100bp) Ποικιλότητα στα (~23,000) γονίδια - the exome ~18,000 παραλλαγές ~8-9,000 παραλλαγές που επηρεάζουν τη λειτουργία ~95% παραλλαγές συχνές στον πληθυσμό ~ γονίδια με νέες μεταλλάξεις ~ μεταλλάξεις knock-out

7 Οι πολυμορφισμοί του DNA χρησιμεύουν ως δείκτες θέσης Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) πολυμορφισμοί ενός νουκλεοτιδίο Υπολογίζεται ότι υπάρχουν περίπου 15 εκατομμύρια SNPs στο ανθρώπινο γονιδίωμα

8 Μελέτες ολόκληρου του γονιδιώματος Genomewide Association Studies (GWAS) Ιδανικά Εντοπισμός όλων των SNPs (πχ ) Συλλογή μεγάλου δείγματος (πχ ασθενείς και άτομα ελέγχου) Τυποποίηση όλων των SNPs σε όλα τα άτομα 30 δις γονότυποι! Κόστος το 2002: 50 cents/γονότυπο. $15 δις για κάθε νόσημα!

9 Η δομή του γονιδιώματος επιτρέπει την επιλογή αντιπροσωπευτικών πολυμορφισμών μετάλλαξη SNP μετάλλαξη Άμεση συσχέτιση Έμμεση συσχέτιση Hirschhorn & Daly, Nat Rev Genet 2005 Υποψήφιο γονίδιο ή συσχέτιση GWAS SNPs επαρκούν για την αδρή σάρωση του γονιδιώματος Paschou et al. Genome Research 2007 De Bakker et al. Nature Genetics 2005

10 Genome-wide association studies (GWAS) Ασθενείς Άτομα ελέγχου Γονοτύπιση πχ SNPs σύγκριση διαφορετικών αλληλομόρφων

11 Η πρώτη μελέτη ολόκληρου του γονιδιώματος δημοσιεύεται το 2005 Klein et al. Science 2005

12 Σεπτέμβριος 2012: μελέτες συσχετισμένα SNPs

13 Αποτελέσματα GWAS για το ΣΔΤ2

14 Εντοπισμός γονιδίων για το ΣΔΤ2 Υποψήφια γονίδια Λειτουργία β κυττάρων δράση ινσουλίνης/μεταβολισμός γλυκόζης Πρόσληψη και κατανάλωση ενέργειας Μεταβολισμός λιπιδίων Μελέτες σύνδεσης σε δείγματα από οικογένειες Μελέτες συσχέτισης σε πληθυσμιακά δείγματα (GWAS)

15 Γονίδια που σχετίζονται με το ΣΔΤ2 Επιβεβαιωμένα γονίδια προδιάθεσης την προ-gwas εποχή Altshuler et al, Nature Genetics 2000 Gloyn et al, Diabetes 2003 Grant et al, Nature Genetics 2006

16 Επιβεβαιωμένα γονίδια προδιάθεσης, πριν από την εποχή των GWAS (πριν το 2007) PPARG - Peroxisome proliferator-activated receptor-γ (3p25) KCNJ11 - Potassium channel, inwardly rectifying, subfamily J, member 11 (11p15.1) TCF7L2 - Transcription factor 7-like 2 (10q25)

17 26 ο συνέδριο

19 Γονίδια που σχετίζονται με το ΣΔΤ2 πριν το 2007 Επιβεβαιωμένα γονίδια προδιάθεσης την προ-gwas εποχή Altshuler et al, Nature Genetics 2000 Gloyn et al, Diabetes 2003 Grant et al, Nature Genetics 2006

20 Γονίδια που σχετίζονται με το ΣΔΤ2 μετά το 2007 Μελέτες υποψήφιων γονιδίων GWAS για το ΣΔΤ2 GWAS για σχετικά με ΣΔ γνωρίσματα Συνεργατικές μελέτες συσχέτισης

21 Μελέτες συσχέτισης ολόκληρου του γονιδιώματος για το ΣΔΤ2 σε Ευρωπαϊκούς πληθυσμούς Κύρια Ερευνητική ομάδα McGill University decode genetics Wellcome Trust Case Control Consortium Diabetes Genetics Initiative Ασθενείς Άτομα ελέγχου Αριθμός SNPs Αναφορά Sladek et al. Nature Steinthorsdottir et al. Nat Genet Zeggini et al. Science 2007 WTCCC Nature DGI et al. Science 2007 FUSION Scott et al. Science 2007

22 Μετα-ανάλυση και συνεργασίες μεγάλης κλίμακας για τη διαλεύκανση της γενετικής βάσης του ΣΔΤ2 Κύρια Ερευνητική ομάδα Wellcome Trust Case Control Consortium Ασθενείς Άτομα ελέγχου Αριθμός SNPs (γονοτύπιση και πρόβλεψη) Αναφορά Zeggini et al. Nat Genet 2008 DIAGRAM Voight et al. Nat Genet 2010 DIAGRAM Morris et al. Nat Genet 2012 Πάνω από 45 γονίδια εμπλέκονται μέχρι σήμερα.

23 Η συνεργασία μεγάλης κλίμακας οδηγεί σε νέες ανακαλύψεις ασθενείς, άτομα ελέγχου DIAbetes Genetics Replication and Meta-analysis + Voight et al. Nature Genetics 2010

Η συνεργασία μεγάλης κλίμακας οδηγεί σε νέες ανακαλύψεις 8.130 ασθενείς, 38.

24 Η συνεργασία μεγάλης κλίμακας οδηγεί σε νέες ανακαλύψεις ασθενείς, TCF7L2 άτομα ελέγχου -Σηματοδότηση Wnt -Διαφοροποίηση κυττάρων και ανάπτυξη οργάνων - Φαινόμενο ινκρετίνης - έκκριση ινσουλίνης DIAbetes Genetics Replication and Meta-analysis + Voight et al. Nature Genetics 2010

25 Η συνεργασία μεγάλης κλίμακας οδηγεί σε νέες ανακαλύψεις ασθενείς, άτομα ελέγχου DIAbetes Genetics Replication and Meta-analysis + παχυσαρκία Voight et al. Nature Genetics 2010

26 Η συνεργασία μεγάλης κλίμακας οδηγεί σε νέες ανακαλύψεις ασθενείς, άτομα ελέγχου DIAbetes Genetics Replication and Meta-analysis + MODY-3 MODY-5 Voight et al. Nature Genetics 2010

27 Η συνεργασία μεγάλης κλίμακας οδηγεί σε νέες ανακαλύψεις ασθενείς, άτομα ελέγχου DIAbetes Genetics Replication and Meta-analysis + κιρκάδιοι ρυθμοί Voight et al. Nature Genetics 2010

28 Συμπεράσματα για την αιτιοπαθογένεια του ΣΔΤ2 Παχυσαρκία Αντίσταση στην ινσουλίνη Δυσλειτουργία β κυττάρων Φαινόμενο ινκρετίνης Μάζα β κυττάρων Τα περισσότερα από τα γονίδια που εμπλέκονται, σχετίζονται με τη λειτουργία του β-κυττάρου και όχι με αντοχή στην ινσουλίνη ΣΔΤ2 Έκκριση ινσουλίνης Gjesing et al. 2012

29 Παραδείγματα πλειοτροπικής δράσης των γονιδίων του ΣΔΤ2 CDKAL1 φλεγμονώδης νόσος του εντέρου JAZF1, HNF1B καρκίνος (αντίθετη σχέση) CDKN2A/B καρκίνος, στεφανιαία νόσος HNF1A C αντιδρώσα πρωτεϊνη, στεφανιαία νόσος, επίπεδα LDL χοληστερόλης ADCY5 χαμηλό βάρος γέννησης

30 Τα αλληλόμορφα που αυξάνουν τον κίνδυνο για ΣΔΤ2 έχουν διαφορετική συχνότητα σε διαφορετικούς πληθυσμούς CORONA ET AL. 12TH INTERNATIONAL CONGRESS OF HUMAN GENETICS, 2011

31 Διαφορετικοί πληθυσμοί έχουν διαφορετική γενετική δομή Μεγάλη διαφοροποίηση ακόμη και ανάμεσα σε Ευρωπαϊκούς πληθυσμούς SNPs για διαφορετικούς Ευρωπαϊκούς πληθυσμούς. Adygei Sardinian Russian Italian/Tuscan Orcadian French Basque Paschou et al. Journal of Medical Genetics 2010 Paschou et al. PLoS Genetics 2008 Paschou et al. PLoS Genetics 2007

32 For each population, the average individual as well as standard deviation is shown Stathias et al. Annals of Human Genetics 2012 Ανάλυση βασικών συνιστωσών 1,200 SNPs CEU Έλληνες TSI (Ιταλοί) (Βόρεια Ευρώπη) (Νότια Ευρώπη)

33 Μελέτες της γενετικής βάσης του ΣΔΤ2 στον ελληνικό πληθυσμό Ασθενείς Άτομα ελέγχου Γονίδιο - συσχέτιση Αναφορά 148 (διαβήτης κύησης) 107 TCF7L2, PPARG, KCNJ11,IRS1, FOXC2 Pappa et al PBEF1/NAMPT Paschou et al HTTLPR Iordanidou et al FABP2 Tavridou et al (πολυκυστικές ωοθήκες) 148 TCF7L2, KCNJ11 Christopoulos et al Παχύσαρκοι μεταβολικό σύνδρομο BBS6/MKKS Rouskas et al HT2C Iordanidou et al διαβητική νευροπάθεια 180 (διαβήτης κύησης) 60 α2b adrenoceptor Papanas et al beta3-ar Alevizaki et al. 2000

34 Η Γενετική Αρχιτεκτονική του Σακχαρώδους Διαβήτη Τύπου 2. Προδιάθεση, Αντιμετώπιση και Πρόβλεψη των Επιπλοκών. Ερευνητικό Πρόγραμμα «Θαλής», Συντονίστρια: Π. Πάσχου, ΔΠΘ Στόχοι Διαλεύκανση της γενετικής βάσης του ΣΔΤ2 στον ελληνικό πληθυσμό. Δημιουργία τράπεζας δειγμάτων και διαδικτυακής βάσης δεδομένων Μελέτη της γενετικής βάσης των επιπλοκών του ΣΔΤ2 διαβητική νεφροπάθεια, διαβητική αμφιβληστροειδοπάθεια Μελέτη της φαρμακογενετικής του ΣΔΤ2 Έλεγχος γενετικών δεικτών

35 Μελέτη του ελληνικού πληθυσμού για συσχέτιση με γονίδια που έχουν εμπλακεί στην αιτιολογία του ΣΔΤ2 Γονίδιο SNP Αλληλό μορφο Συχνότητα σε ασθενείς/άτομα ελέγχου TCF7L2 rs T 0,438 / 0,355 0,02 PPARG rs C 0,935 / 0,933 0,89 KCNJ11 rs5219 T 0,328 / 0,293 0,29 IGF2BP2 rs T 0,339 / 0,337 0,95 CDKN2B rs T 0,847/ 0,793 0,04 HHEX/IDE rs G 0,654 / 0,639 0,65 CDKAL1 rs C 0,318 / 0,251 0, ασθενείς, 200 άτομα ελέγχου Tsirigoti et al. under preparation P

36 Τα γονίδια που έχουν εμπλακεί στην αιτιολογία του ΣΔΤ2 εξηγούν μόνο το 10-28% της κληρονομικότητας

37 Πόσα επιπλέον γονίδια; DIAbetes Genetics Replication And Meta-analysis (DIAGRAM) Consortium ασθενείς και άτομα ελέγχου 10 νέα γονίδια (δύο που σχετίζονται με το φύλο) Εμπλέκονται νέες κυτταρικές διεργασίες Μεταγραφή που σχετίζεται με το CREBBP Σηματοδότηση αδιποκυτταροκινών Ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου Morris et al. Nature Genetics 2012

38 Μελέτες υποψηφίων γονιδίων για τη Διαβητική Νεφροπάθεια Protein Kinase C β (PRKCB) (Ma et al. 2010, JAMA) Erythropoietin (EPO) (Tong et al. 2008, PNAS) Endothelial Nitric Oxide Synthase (NOS3) (Liu et al 2005, J Am Soc Nephrol) Angiotensin 1-converting enzyme insertion-deletion (ACE I/D) (in Asians) (Wang et al. 2011, J Renin Angiotensin Aldosterone Syst) Carnosinase 1, 2 (CNDP1, CNDP2) (Ahluwalia et al. 2011, Diabetologia) Meta-analysis of 671 studies ACE, AKR1B1, APOC1, APOE, EPO, NOS3, HSPG2, VEGFA, FRMD3, CARS, UNC13B, CPVL, CHN2, and GREM1. (Mooyaart et al. 2011, Diabetologia)

39 Μελέτη FIND - Family Investigation of Nephropathy and Diabetes Φάση 1: 378 οικογένειες (Knowler et al. 2005, Diabetes) Φάση 2: οικογένειες άτομα με διαβήτη (Igo et al. 2011, Am J Nephrol) 3q, 7q, 10p, 18q, 22q (APOL1 )

40 Μελέτες συσχέτισης ολόκληρου του γονιδιώματος για τη Διαβητική Νεφροπάθεια (ΔΝ) Iάπωνες, ~80,000 SNPs σε γονίδια (Shimazaki et al. 2005, Diabetes). engulfment and cell motility 1 gene (ELMO1) neurocalcin delta (NCALD) acetyl-coenzyme A carboxylase beta (ACACB) Ινδίανοι Pima, ~115,000 SNPs (Hanson et al. 2007, Diabetes). plasmacytoma variant translocation 1 (PVT1) Genetics of Kidneys in Diabetes (GoKinD): 820 διαβητικοί τύπου 1 με ΔΝ / 885 άτομα ελέγχου (διαβητικοί χωρίς ΔΝ) (Pezzolesi et al. 2009, Diabetes). FRMD3, CARS Αμερικανοί Αφρικανικής καταγωγής 965 διαβητικοί τύπου 2 με νεφρική ανεπάρκεια τελικού σταδίου / άτομα ελέγχου χωρίς διαβήτη ή νεφροπάθεια (McDonough et al. 2011, Kidney Int) Κανένα στατιστικά σημαντικό σήμα (για επίπεδο γονιδιώματος) Ενδεικτικά σήματα: RPS12, LIMK2, SFI1

41 Υποψήφια γονίδια για την διαβητική αμφιβληστροειδοπάθεια Μετα-ανάλυση 702 μελετών (Abhary et al. 2009, Diabetes) aldose reductase (AKR1B1) NOS3, VEGF, ITGA2, and ICAM1 GWAS σε Μεξικάνους, ~ SNPs (Fu et al. Journal of Ophthalmology, 2010) CAMK4, FMN1 GWAS στην Ταϊβάν (Huang et al. 2011, Ophthalmology) PLXDC2, ARHGAP22, HS6ST3, GWAS σε Κινέζους (Hu et al. 2011, Diabetes) CPVL/CHN2, FRMD3 GWAS σε Κινέζους (Hu et al. 2011, Diabetes) Μετα-ανάλυση: GoKinD και ΕDIC ασθενείς με ΔΑ / 1856 διαβητικοί χωρίς ΔΑ / SNPs (Grassi et al. 2011, Hum Mol Genet) Κανένα σήμα στατιστικά σημαντικό σε επίπεδο γονιδιώματος Αρκετές περιοχές που πρέπει να επιβεβαιωθούν από άλλες μελέτες

42 Η φαρμακογενετική της μετφορμίνης organic cation transporters OCT1, OCT2 multidrug and toxin extrusion 1 transporter (MATE 1) Tarasova et al. 2012, Pharmacogenet Genomics Becker et al. 2009, Diabetes ataxia telangiectasia mutated ATM Zhou et al. 2011, Nat Genet van Leeuwen et al. 2012, Diabetologia

45 Που βρίσκεται η χαμένη κληρονομικότητα; Υπόθεση της συχνής νόσου σπάνιας παραλλαγής (Common disease rare variant) McCarthy et al. Nat Rev Genet 2008

Ευχαριστίες Κ. Πολυχρονάκος, McGill University, Καναδάς Π. Δρινέας, Dept. of Computer Science, Rensselaer Polytechnic Institute, ΗΠΑ Β. Βαργεμέζης, Π. Πασαδάκης, Ηλ. Θώδης, Σ.

47 Ευχαριστίες Κ. Πολυχρονάκος, McGill University, Καναδάς Π. Δρινέας, Dept. of Computer Science, Rensselaer Polytechnic Institute, ΗΠΑ Β. Βαργεμέζης, Π. Πασαδάκης, Ηλ. Θώδης, Σ. Παναγούτσος, Νεφρολογική Κλινική, Τμήμα Ιατρικής ΔΠΘ Ε. Μαλτέζος, Ν. Παπάνας, Δ. Παπάζογλου, Β Παθολογική Κλινική, Τμήμα Ιατρικής ΔΠΘ Ι. Γιώβος, Μ. Δανιηλίδης, Κ. Κώτσα, Α. Κουκουβίτης, A Παθολογική Κλινική, Τμήμα Κλινικής Ενδοκρινολογίας και Μεταβολισμού, Τμήμα Ιατρικής, ΑΠΘ Γ. Πατρινός, Τμήμα Φαρμακευτικής, Παν/μιο Πατρών Α. Παπαχατζοπούλου, Τμήμα Ιατρικής, Παν/μιο Πατρών Α. Τσακαλίδης, Τμήμα Πληροφορικής και Μηχανικών Η/Υ, Παν/μιο Πατρών Ι. Τζήμας, Τµήµα Εφαρµογών, Πληροφορικής στη Διοίκηση και την Οικονοµία, ΤΕΙ Μεσολλογίου Γκαντούνα Β. Ιωάννου Ζ.Μ, Παν/μιο Πατρών Σιούτας Σπ, Τσίχλας Κ. Πρόγραμμα ΘΑΛΗΣ

Σχετικά έγγραφα

Κωνσταντίνος Τζιόμαλος Επίκουρος Καθηγητής Παθολογίας Α Προπαιδευτική Παθολογική Κλινική ΑΠΘ, Νοσοκομείο ΑΧΕΠΑ

Στατίνες και σακχαρώδης διαβήτης Κωνσταντίνος Τζιόμαλος Επίκουρος Καθηγητής Παθολογίας Α Προπαιδευτική Παθολογική Κλινική ΑΠΘ, Νοσοκομείο ΑΧΕΠΑ Σακχαρώδης διαβήτης και καρδιαγγειακός κίνδυνος Μετα-ανάλυση