CC BY
2
https://doi.org/10.26347/1607-2499202101-02041-045
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ ГЛАЗНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ ПРОЛИФЕРАТИВНОГО СИНДРОМА В ПОЖИЛОМ ВОЗРАСТЕ
Цель исследования. Создание удобного инструмента для практикующего врача, позволяющего уточнить прогноз, ход течения и тяжесть процесса у пациентов с пролиферативными изменениями органа зрения для подбора оптимальной терапевтической тактики и возможности патогенетически ориентированного таргетного лечения в будущем. Материал и методы. 86 пациентов с изолированными глазными и/или синдромными признаками пролиферации были разделены на 3 группы: 1) группа моногенной генетической патологии включала 21 пациента (42 глаза), из них 14 мужчин и 7 женщин в возрасте от 4 мес до 63 лет, у которых молекулярный диагноз моногенного заболевания с пролифера-тивным компонентом был подтвержден результатами клинического и генетического обследования; 2) группа пациентов с клиническим диагнозом «пролиферативная витреоретино-патия» на фоне сахарного диабета (36 пациентов (72 глаза), 16 мужчин, 20 женщин в возрасте от 11 до 56 лет); 3) группа пациентов с клиническим диагнозом «ретинопатия недоношенных» (29 пациентов (58 глаз), 10 мужчин, 19 женщин в возрасте от 3 мес. до 12 лет). Срок наблюдения за пациентами составил от 6 до 36 мес.
Результаты. Разработан проприетарный алгоритм биоинформатического анализа данных полноэкзомного/полногеномного секвенирования, позволяющий уточнять прогноз течения и тяжести пролиферативного процесса с учетом клинических и генетических данных. В работу алгоритма включен анализ наличия мутаций в генах, прямо или косвенно участвующих в процессе ангиогенеза и основных сигнальных путей, среди которых гены: ACE, AGTR1, BDNF, CETP, CFH, COL2A1, COL9A1/A2, COL11A1, VCAN (CSPG2), EPAS1, GP1BA, LRP5, NOS3, FZD4, IHH, NDP, RS1, TBX5, TLR5, TSPAN12, VEGFA. Выводы. Для уточнения прогноза течения и тяжести процесса у пациентов с пролиферативными изменениями органа зрения, для подбора оптимальной терапевтической тактики и возможности патогенетически-ориентированного таргетного лечения необходимо проведение специализированного молекулярно-генетического теста с применением усовершенствованного алгоритма анализа полученных данных.
Ключевые слова: генетические особенности, пролиферативный синдром, офтальмология
Для цитирования: Балашова Л.М., Бакунина Н.А., Попов А.В., Кузнецова Ю.Д., Иванова М.Е. Генетические маркеры глазных проявлений пролиферативного синдрома в пожилом возрасте. Клиническая геронтология. 2022; 28 (1-2): 41-45. https://doi.org/ 10.26347/1607-2499202101-02041-045.
Работа выполнена в соответствии с этическими принципами проведения исследований с участием человека Хельсинской Декларации Всемирной Медицинской Ассоциации (Declaration of Helsinki), пересмотр 2013 г.
GENETIC MARKERS OF OCULAR MANIFESTATIONS OF PROLIFERATIVE SYNDROME IN OLDER PSTIENTS
Objective. To create a convenient tool for a MD to clarify the prognosis, course and severity of the process in patients with proliferative changes in the visual organ, to select the optimal therapeutic tactics and the possibility of pathogenetically-oriented targeted treatment in the future. Methods. 86 patients with isolated ocular and/or syndromic signs of proliferation were divided into 3 groups: 1) group of monogenic genetic pathology (21 patients (42 eyes), 14 male, 7 female patients at the age of 4 months to 43 years) according to the clinical and genetic examination, the molecular diagnosis of monogenic disease with a proliferative component was confirmed 2) a group of patients with a clinical diagnosis of proliferative vitreoretinopathy due to diabetes mellitus (36 patients, (72 eyes), 16 male, 20 female patients at the age of 11 to 56 years) and 3) a group of patients with a clinical diagnosis of retinopathy of prematurity (29 patients, (58 eyes) 10 male, 19 female patients at the age of 3 months to 12 years). The follow-up period was from 6 to 36 months.
Л.М. Балашова ' , Н.А. Бакунина1'3'4, А.В. Попов1, Ю.Д. Кузнецова1, М.Е. Иванова2'3
1 Некоммерческое партнерство Международный научно-практический Центр пролиферации тканей, Москва, Российская Федерация
2 НКЦ Офтальмик, Москва, Российская Федерация
3 Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения, Москва, Российской Федерации
4 ГКБ№ 1
им. Н.И. Пирогова, Москва, Российская Федерация
Larisa Balashova1'3'4, Natalya Bakunina1'3, Andrey Popov1, Yuliya Kuznetsova1, Marianna Ivanova2,3
1 International Scientific and Practical Center for Tissue Proliferation, Moscow, Russia.
2 Oftalmic LLC, Moscow, Russia.
3 Pirogov Russian National Research Medical University
4 Pirogov City Clinical Hospital No. 1
Results. A proprietary algorithm for bioinformatic analysis of full-exome/full-genome sequencing data has been developed, which makes it possible to refine the prognosis of the course and severity of the proliferative process, taking into account clinical and genetic data. The algorithm includes analysis of mutations in genes directly or indirectly involved in the process of angiogenesis and the main signaling pathways, including genes: ACE, AGTR1, BDNF, CETP, CFH, COL2A1, COL9A1/A2, COL11A1, VCAN (CSPG2), EPAS1, GP1BA, LRP5, NOS3, FZD4, IHH, NDP, RS 1, TBX5, TLR5, tspan12, VEGF-a.
Interpretation. In order to clarify the prognosis of the course and severity of the process in patients with proliferative changes in the organ of vision, to select the optimal therapeutic tactics and the possibility of pathogenetically oriented targeted treatment, it is necessary to conduct a specialized molecular genetic test using an advanced algorithm for analyzing the obtained data. Keywords: Genetic features, ocular proliferative syndrome manifestation
For citation: Balashova LM, Bakunina NA, Popov AV, Kuznetsova YD, Ivanova ME. [Genetic markers of ocular manifestations of proliferative syndrome in older pdtients]. Clin Gerontol. 2022; 28 (1-2): 41-45. https://doi.org/10.26347/1607-2499202101-02041-045.
This work has been carried out in accordance with the ethical principles for medical research involving human subjects developed by WMA Declaration of Helsinki (ed. 2013).
ВВЕДЕНИЕ
Неконтролируемая пролиферация клеток сосудистой сети и соединительной ткани органа зрения в ответ на выброс воспалительных факторов, несовершенство появляющихся сосудистых сетей и соединительнотканных структур является одной из лидирующих причин слепоты в мире, в том числе и у пожилых людей. Существуют несколько физиологических моделей пролиферации при синдромном или изолированном повреждении органа зрения. Наиболее перспективные с точки зрения поиска мишеней для разработки лечения являются белки: VEGF, WNT, FZD4, LRP5, TSPAN12, NDP, IGF1R, IL1B, TNF, IL 10, TLR4, BDNF, HIF-1, VEGF, VEGFR1, PDGF, SDF-1, ANG2 и другие [1-3]. Каждый из этих белков - потенциальная терапевтическая мишень при наличии подтвержденного генетического отклонения в нем от нормы.
Определение будущего фенотипа концевых клеток в прорастающих эндотелиальных клетках опосредуется через сосудистый эндотелиальный фактор роста (Vascular endothelial growth factor, VEGF). Костные морфогенетические белки 9 и 10 (Bone Morphogenetic Protein 9/10, BMP9/BMP10) в плазме действуют через киназный сигнальный путь анапластической лимфомы 1 (anaplastic lymphoma kinase 1, ALK1) на сходных нижестоящих мишенях (AT-опосредованно) также как Notch, и дополнительно способствуют фенотипу ветвления [4].
Цель данной работы - создание удобного инструмента для практикующего врача, позволяющего уточнить прогноз, ход течения и тяжесть процесса у пациентов с пролиферативными изменениями органа зрения для подбора оптимальной терапевтической тактики и возможности патогенетически ориентированного таргетного лечения в будущем.
Задачи - разработка и применение алгоритма анализа молекулярно-генетических данных полногеномного/полноэкзомного секвени-рования.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Из 1210 пациентов, направленных на клиническое и генетическое обследование, в том числе на дифференциальную диагностику, с 2015 по 2020 г. в НКЦ «Офтальмию», с моногенной глазной патологией или с подозрением на таковую, в том числе про-лиферативным синдромом, центральными и периферическими дистрофиями сетчатки, ретинопатией недоношенных, сахарным диабетом и др. в группу отбора для дальнейшего анализа вошли 86 пациентов с изолированными глазными и/или синдромны-ми признаками пролиферации, которые были разделены на 3 группы: 1) группа моногенной генетической патологии включала 21 пациента (42 глаза), из них 14 мужчин и 7 женщин в возрасте от 4 мес. до 63 лет, у которых молекулярный диагноз моногенного заболевания с пролиферативным компонентом был подтвержден результатами клинического и генетического обследования; 2) группа пациентов с кли-
ническим диагнозом «пролиферативная витреорети-нопатия» на фоне сахарного диабета (36 пациентов (72 глаза), 16 мужчин, 20 женщин в возрасте от 11 до 56 лет); 3) группа пациентов с клиническим диагнозом «ретинопатия недоношенных» (29 пациентов (58 глаз), 10 мужчин, 19 женщин в возрасте от 3 мес. до 12 лет). Срок наблюдения за пациентами составил от 6 до 36 мес.
Применялось лабораторно-диагностическое оборудование для проведения общеклинических, биохимических анализов.
Общеклинический метод: осмотр терапевта, консультация генетика, сбор семейного анамнеза, анамнеза заболевания, возраста начала и скорости про-грессирования, физикальное обследование, измерение роста, массы тела, ИМТ, типа телосложения.
Клинический инструментальный метод включал следующие процедуры: визометрия, рефрактометрия, биомикроскопия, оптическая когерентная томография, периметрия, микропериметрия, пневмото-нометрия, офтальмоскопия (с фотофиксацией, в случае пациентов до 1 года - применение Retcam под общим наркозом), электроретинография, измерение зрительных вызванных потенциалов, темновая адап-тометрия, аутофлюоресценция, флуоресцентная ангиография, проверка цветовосприятия по таблицам Рабкина и тесту Фарнсуорта/Хью).
Молекулярно-генетический метод: полноэкзом-ное секвенирование (WES) и NGS (next generation sequencing) панели, а также секвенирование отдельных генов проводилось путем забора 5 мл периферической венозной крови, выделения ДНК. Для подготовки библиотек применялись реагенты Nextera Rapid Capture Exome v1.2 (Illumina). Сиквенс проводился на приборе Illumina NextSeq 500 со средним покрытием 100X. Большие хромосомные аномалии исключались с помощью хромосомного микроматричного анализа (XMA; Affymetrix CytoScan HD array). Секвенирование по Сэнгеру проводили, чтобы подтвердить обнаруженные мутации. Также проводили анализ сегрегации для доступных членов семьи, следуя протоколу Malaichamy.
Биоинформатический анализ и аннотация вариантов выполнялись с использованием стандартных и проприетарных алгоритмов. Программный пакет GATK и пользовательские базы данных применялись для обнаружения как однонуклеотидных вариантов (SNV), малых вставок/делеций, так и вариаций числа копийности (CNV). Эволюционную стабильность аминокислотных остатков определяли с помощью инструмента webPRANK, CDD/SPARCLE и MOTIF Search, a 3D-crpyKiypa белка, функциональный анализ и влияние мутаций на заболевание проводились на Phyre2 и с помощью других инструментов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
По результатам молекулярно-генетического и клинического анализа у 21 пациента был подтвержден диагноз моногенного пролифератив-ного заболевания сетчатки (таблица). Согласно установленному диагнозу пациентам было проведено консультирование и даны рекомендации относительно возможности получить эффективное лечение в будущем.
Анализ обнаруженных мутаций во 2-й группе пациентов с клиническим диагнозом «пролиферативная диабетическая витреоретинопатия» (36 пациентов (72 глаза), 16 мужчин, 20 женщин в возрасте от 11 до 56 лет) выявил полиморфизм -509С > Т в гене TGFB1 (2 пациента) и полиморфизм С.31740 > А в гене IGF1R (3 пациента).
При анализе генетических результатов 3-й группы (29 пациентов (58 глаз), 10 мужчин, 19 женщин в возрасте от 3 мес. до 12 лет) с клиническим диагнозом «ретинопатия недоношенных 3 или 4 стадии» наиболее частыми были полиморфизмы +13553С > Т (5 пациентов) -634G > С, +405G > С (ге2010963) (3 пациента), -460С > Т (ге833061) (2 пациента) в гене VEGFA.
Нозологический состав исследуемой группы № 1
Клинический диагноз, ген Количество пациентов
Синдром Гольдмана-Фавре (синдром усиленного ответа 8-колбочек), NR2E3 3 (2 муж., 1 жен.)
Синдром Стиклера, СОЫ1А1, СОЬ2А1 3 (1 муж., 2 жен.)
Синдром Вагнера, VCAN 1 (жен.)
Синдром Маршала, СОЫ1А1 1 (муж.)
Сахарный диабет 36 (16 муж., 20 жен.)
Ретинопатия недоношенных ^ОР) 29 (10 муж., 19 жен.)
Семейная экссудативная витреоретинопатия ^Е^), FZD4 2 (муж.)
Болезнь Норри, NDP 1 (муж.)
Синдром Вольфрама, WFS1 1 (жен.)
Болезнь Коатса, NDP 3 (муж.)
Х-сцепленный ювенильный ретино-шизис (XLRS), RS1 4 (муж.)
Синдром Аксенфельда-Ригера, Р1ТХ2 2 (жен.)
Разработан проприетарный алгоритм биоин-форматического анализа данных полноэкзомно-го/полногеномного секвенирования, позволяющий уточнять прогноз течения и тяжести пролиферативного процесса с учетом клинических и генетических данных. В работу алгоритма включен анализ наличия мутаций в генах, прямо или косвенно участвующих в процессе ангиогенеза и основных сигнальных путей, среди которых гены: ACE, AGTR1, BDNF, CETP, CFH, COL2A1, COL9A1/A2, COL11A1, VCAN (CSPG2), EPAS1, GP1BA, LRP5, NOS3, FZD4, IHH, NDP, RS1, TBX5, TLR5, TSPAN12, VEGFA.
Данный молекулярно-генетический анализ проводится в рамках LDT (laboratory developed test) и имеет свои ограничения при применении в практическом здравоохранении.
Разработанный алгоритм позволяет оказать клиницисту помощь в точной дифференциальной диагностике разрывов хориоидеи, рубцовой фазы токсоплазмоза, последствий токсокароза, друз диска зрительного нерва, гамартом, муль-тифокального хориоидита, саркоидоза, Болезни Беста и других.
В будущем в зависимости от лидирующего патофизиологического пути пролиферации у конкретного пациента будет применяться бло-катор (или активатор ингибитора) причинного состояния, как на сегодня успешно применяется anti-VEGF терапия и проводятся успешные попытки применения различных малых молекул.
ВЫВОДЫ
Для уточнения прогноза течения и тяжести процесса у пациентов с пролиферативными изменениями органа зрения, подбора оптимальной терапевтической тактики и определения возможности патогенетически-ориентированного таргетного лечения необходимо проведение специализированного молекулярно-генетического теста с применением усовершенствованного алгоритма анализа полученных данных.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Swan R, et al. The genetics of retinopathy of prematurity: a model for neovascular retinal disease. Ophthalmol Retina. 2018; 2 (9): 949-962. https://doi.org/10.1016/ j.oret.2018.01.016
2. Kim SJ, et al. Retinopathy of Prematurity: A Review of Risk Factors and their Clinical Significance. Surv Ophthal-mol. 2018; 63 (5): 618-637. https://doi.org/10.1016/j.sur-vophthal.2018.04.002
3. Nashwa SZ, et al. Detection of FZD4, LRP5 and TSPAN12 Genes Variants in Malay Premature Babies with Retinopathy of Prematurity. J Ophthalmic Vis Res. 2019;14 (2): 171-178. https://doi.org/10.4103/jovr.jovr_210_17
4. Selvam S, Kumar T, Fruttiger M. Retinal vasculature development in health and disease. Progress in Retinal and Eye Research. 2018; 63: 1-19. https://doi.org/10.1016/ j.preteyeres.2017.11.001
Поступила 29.09.2021 Принята к опубликованию 06.11.2021 Received 29.09.2021 Accepted 06.11.2021
Сведения об авторах
*Балашова Лариса Маратовна - д.м.н., директор НП Международный научно-практический Центр пролиферации тканей, 119034 Москва, ул. Пречистенка, 29/14; заведующая научно-исследовательской лаборатории офтальмологии. Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения Российской Федерации, 117997 Москва, ул. Островитянова, 1. Тел.: 8(909)985-81-84. E-mail: blm-1962@ya.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9349-7092.
Бакунина Наталья Александровна - к.м.н., врач-офтальмолог ГКБ № 1 им. Н.И. Пирогова, 119049 Москва, Ленинский пр., 8; старший лаборант кафедры лабораторной диагностики Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения Российской Федерации,117997 Москва, ул. Островитянова, 1; заместитель генерального директора по лечебной работе в Международном научно-практическиом Центре пролиферации тканей, 119034, Москва, ул. Пречистенка, 29/14. E-mail: nata-oko-@mail.ru. ORCID: https://orcid.org/ 0000-0002-1148-5184.
Попов Андрей Владимирович - заместитель генерального директора по лечебной работе, НП Международный научно-практический Центр пролиферации тканей, 119034 Москва, ул. Пречистенка, 29/14. Тел.: 8(926)587-85-37. E-mail: blm-1962@ya.ru.ORCID: https://orcid/org/0000-0001-8694-3293.
* Автор, ответственный за переписку.
Кузнецова Юлия Дмитриевна - руководитель детской офтальмологической службы, НП Международный научно-практический Центр пролиферации тканей, 119034 Москва, ул. Пречистенка, 29/14. Тел.: 8(910)403-00-69. E-mail: blm-1962@ya.ru/ORCID: https://orcid/org/0000-0003-4985-7198.
Иванова Марианна Евгеньевна - руководитель проекта генетической диагностики oftalmic.ru, НКЦ Офтальмик, Российская Федерация,125167 Москва, Ленинградский проспект, 47/3; врач-офтальмолог, Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения, Москва, Российской Федерации,117997 Москва, ул. Островитянова. Тел.: 8(903)758-66-19. E-mail: marianna.e.ivanova@gmail.com. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1089-4293.
About the authors
*Larisa M. Balashova - Sc.D. in Medicine, Director, International Scientific and Practical Center for Tissue Proliferation; Head of the Ophthalmology Research Laboratory, Pirogov Russian National Research Medical University. E-mail: blm-1962@ya.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9349-7092.
Natalya A. Bakunina - Ph.D. in Medicine, ophthalmologist, Pirogov City Clinical Hospital No. 1, Senior Laboratory Assistant, Department of Laboratory Diagnostics, Pirogov Russian National Research Medical University; Deputy General Director for Clinical Work, International Scientific and Practical Center for Tissue Proliferation. E-mail: nata-oko@mail.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1148-5184.
Andrey V. Popov - Deputy CEO for Clinical Work, International Scientific and Practical Center for Tissue Proliferation; E-mail: blm-1962@ya.ru. blm-1962@ya.ru. ORCID: https://orcid/org/0000-0001-8694-3293.
Yuliya D. Kuznetsova - Head of the Pediatric Ophthalmological Service, International Scientific and Practical Center for Tissue Proliferation. E-mail: blm-1962@ya.ru. ORCID: https://orcid/org/0000-0003-4985-7198.
Marianna E. Ivanova - Head of the Oftalmic company, ophthalmologist, Pirogov Russian National Research Medical University. E-mail:marianna.e.ivanova@gmail.com. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1089-4293.
Личное участие авторов в исследовании
Все авторы принимали участие в исследовании.
Конфликт интересов: Иванова М.Е. является сотрудником НКЦ «Офтальмик», остальные авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Marianna Ivanova declares to be employed by the Oftalmic company. The other authors declare no competing interests.
Финансирование: проект финансировался из собственных средств НКЦ «Офтальмик. Financing: the study has been financed by the Oftalmic company.
* The corresponding author.
