CC BY
61
УДК 616.344-002-031.84-07:575.224
ПОИСК ГЕНОВ ПОДВЕРЖЕННОСТИ ТУБЕРКУЛЕЗУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОЛНОГЕНОМНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ БОЛЕЗНИ КРОНА
Рудко А.А.1, Фрейдин М.Б.1, Брагина Е.Ю.1, Ан А.Р.2, Пузырёв В.П.1'2
1 НИИ медицинской генетики СО РАМН, г. Томск
2 Сибирской государственный медицинский университет, г. Томск
РЕЗЮМЕ
Болезнь Крона (БК) и туберкулез (ТБ) имеют сходные патогенетические механизмы, что предполагает также общность генетической компоненты подверженности этим болезням. Для обоснования этого предположения у русских Томской области и коренного населения Республики Тувы проведен анализ ассоциации ТБ с полиморфными вариантами генов, связанных по данным полногеномных исследований с БК. У русских впервые обнаружены статистически значимые ассоциации ТБ с полиморфизмами ге2872507 (ORMDL3), ге3810936 (TNFSF15), ге10192702 {ATG16L1), ге9286879 (Ц24.3), ге10507523 (13q14.11). У тувинцев связь с заболеванием выявлена для полиморфных вариантов ге1407308 (TNFSF15)и ге1736135 (2Ц21.1). Обнаруженные ассоциации генных маркеров с заболеванием могут быть обусловлены функциональной ролью кодируемых белков и их патогенетическим влиянием на иммунные реакции, связанные с развитием инфекции. Таким образом, изучение полиморфизма генов, влияющих на развитие БК, позволило обнаружить новые гены-кандидаты подверженности ТБ.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: туберкулез, болезнь Крона, полиморфизм, полногеномный анализ ассоциаций, гены-кандидаты, подверженность, ассоциация.
Введение
Туберкулез (ТБ) остается одной из наиболее распространенных и опасных инфекций в мире, от которой ежегодно умирает более 2 млн человек, несмотря на достигнутые успехи в изучении механизмов иммунной защиты организма хозяина и факторов вирулентности возбудителя заболевания Mycobacterium tuberculosis. Влияние наследственности человека на развитие ТБ не вызывает сомнений, свидетельством этому служат данные эпидемиологических и близнецовых
исследований [18]. Поиск генетических маркеров, влияющих на подверженность инфекционным заболеваниям, включая ТБ, начался в середине прошлого века с изучения ассоциаций групп крови и других фе-нотипических признаков с заболеванием [13].
С развитием молекулярно-генетических технологий началась эра ассоциативных исследований, заключающаяся в поиске ассоциаций полиморфных вариантов различных генов-кандидатов с исследуемым
Н Рудко Алексей Анатольевич, тел.: 8-903-953-3983, 8-3822-53-5683; e-mail: [email protected]
фенотипом методом «случай - контроль». Этот подход позволил обнаружить ассоциации ТБ с десятком генов, однако основным его недостатком является противоречивость результатов, полученных в различных популяциях, что может быть обусловлено рядом причин: дизайном исследования, объемом и однородностью исследуемых выборок, этнической специфичностью частот аллелей генов подверженности, влиянием эпигенетических факторов [5]. На фоне успехов в изучении генома человека все большую популярность приобретают полногеномные ассоциативные исследования (genome-wide association study - GWAS), обладающие высокой мощностью и позволяющие идентифицировать новые гены-кандидаты на основе их геномной локализации без знания о биологическом эффекте или типе наследования этих генов [2, 3, 13]. В табл. 1 представлены результаты полногеномных исследований подверженности ТБ. Определенные ло кусы и гены, обнаруженные в GWAS, предрасполагают к нескольким иммунозависимым заболеваниям, как, например, показано в отношении разных аутоиммунных заболеваний, что предполагает наличие общих
метаболических и сигнальных путей, патогенетически общих для разных болезней [27].
Таблица 1
Результаты полногеномного картирования генов подверженности туберкулезу
Страна исследования Изученные выборки Ассоциация с ТБ LOD или OR# Источник
Гамбия Полногеномн Гамбия, 67 семей с ТБ (73 сибсовые пары); КуаЗулу-Натал, 16 семей с ТБ (19 сибсовых пары) ый анализ сце Xq26 15q11-13 пления 1,82 2,18 [7]
Бразилия 16 семей с ТБ (178 человек) 10q26.13 11q12.3 20p12.1 1,31 1,85 1,78 [16]
Марокко 96 семей с ТБ (227 сибсов) 1q22 3q27-q28 8q12-q13 2,00 1,93 3,38 [10]
ЮАР ЮАР, 81 семья с ТБ (131 сибсовая пара); Малави, 24 семьи (24 сибсовые пары) 6p21-q23 20q13.31-33 1,90 2,00 [9]
Уганда 193 семьи с ТБ (803 человека) 2q21-q24** 5p13-q22** 7p22-p21 20q13 p < 10-3* p < 10-3* p < 10-3* p = 0,002* [22]
Таиланд 95 семей с ТБ (199 пациентов) 5q23.2-31.3 17p13.3-13.1 20p13-12.3 2,29 2,57 3,33 [14]
Гана и Гамбия Полногеномные асс 11 425 индивидов оциативные и 18q11.2 сследовани 1,19 я# [24]
Таиланд и Япония Таиланд: 433 пациента с ТБ и 295 - контроль; Япония: 188 пациентов с ТБ, 934 - контроль 20q12 1,73 [15]
Индонезия и Россия Индонезия: 799 пациентов с ТБ и 746 - контроль; Россия: 1 912 пациентов с ТБ и 2 104 - контроль JAG1 DYNLR EBF1 TMEFF2 CCL17 HAUS6 PENK TXNDC4 1,14 1,18 0,73 0,89 0,89 1,18 1,14 1,11 [20]
# При полногеномном анализе сцепления представлены полученные значения LOD-балла, а при ассоциативных исследованиях -значения OR при достигнутом уровне значимости (p < 0,001).
* В исследовании С. Stein и соавт. расчет LOD-балла не проводился.
** Сцепление локусов выявлено с резистентностью к микобак-терии, проявляющейся отрицательными кожными пробами с туберкулином.
Исходя из концепции общих патогенетических механизмов, результаты GWAS, установившие локусы восприимчивости разных иммунных патологий, могут быть использованы для поиска генов подверженности ТБ. Именно такой подход был использован в настоя-
щей работе. В ходе GWAS, выполненного в 2007 г. для семи распространенных многофакторных заболеваний, обнаружена связь болезни Крона с рядом генов, ответственных за аутофагию - механизм врожденного иммунитета, используемый организмом для защиты от внутриклеточных бактериальных патогенов [23]. Значимость аутофагии в процессах борьбы макроорганизма с туберкулезной инфекцией активно обсуждается в последние годы [21, 25]. Таким образом, можно предположить, что эти гены и их полиморфные варианты, проявившие связь с болезнью Крона, могут влиять и на подверженность ТБ.
Цель исследования - поиск в этнически дифференцированных популяциях Сибири (русские и тувинцы) ассоциации ТБ с полиморфными вариантами генов, проявивших ранее ассоциацию с болезнью Крона.
Материал и методы
Для исследования использовали образцы ДНК-банка НИИ медицинской генетики СО РАМН (г. Томск). Формирование выборок производилось на основании разработанных критериев включения-исключения, в соответствии с этическими нормами, с обязательным получением информированного согласия испытуемых.
Критерии включения в выборку больных: наличие у пациента диагноза «туберкулез легких», установленного на основании данных микроскопии мокроты с обязательным рентгенологическим исследованием легких для определения формы заболевания и распространенности специфического процесса. Критериями включения образцов ДНК в контрольную выборку были отсутствие ТБ в анамнезе и родства между индивидами. Группы больных легочным туберкулезом являлись однородными по этнической принадлежности (русские, тувинцы), сформированы из индивидов, не родственных между собой. Средний возраст в выборке русских (304 человека) составил (30,6 ± 15,4) года. Доля лиц женского пола составила 32,6% (99 человек), мужского - 67,4% (205 человек). Выборка больных туберкулезом тувинцев включала в себя 238 человек (средний возраст (33,4 ± 12,9) года), из них 49,2% - лица женского пола (117 человек), доля лиц мужского пола составила 50,8% (121).
Контрольные группы для исследования сформированы на основе популяционных выборок русских жителей Томской области (150 человек, в том числе 120 (80%) женщин, 30 (20%) мужчин) и коренных жителей Республики Тувы (265 человек, из них 201 (76,4%) - мужчины, 62 (23,6%) - женщины). Средний возраст в выборке русских составил (31,6 ± 13,5) года.
Средний возраст в контрольной выборке тувинцев со- Изучены 54 полиморфных варианта 25 генов и ло-
ставил (33,1 ± 8,4) года. кусов, для которых ранее выявлены ассоциации с бо-
лезнью Крона (табл. 2).
Таблица 2
Характеристика исследованных генов
Ген (БОТ) ОМ1М, название гена Локализация на хромосоме Функциональная значимость кодируемого белка Исследованный полиморфизм
IL23R 607562, рецептор к интерлейкину 23 1р31.3 Рецептор провоспалительного цитокина семейства1Ь-12 ге11805303 ге10489629 ^11465804 ге1343152
ITI.N1 609873, интелектин 1 Ц23.3 Рецептор к бектериальнымарабиногалактанам и лактоферрину ге2274910
Ц24.3 - Ц24.3 Не известна ге9286879
Ц32.1 - Ц32.1 Не известна ге11584383
ATG16L1 610767, аутофагии16-подобный 1 2q37.1 Компонент протеинового комплекса, играющего важную роль при аутофагии Г813391356 ге3828309 ^2289472 ге2241880_2 ГЯ104510 ге10192702
BSN 604020, белок цинковых пальчиков 231 3р21.31 Участвует в организации цитоскелета нервных синапсов ^9858542 г§4855881 ^9822268 ге3197999 ^9858213
PTGER4 601586, рецептор 4 к простагландину Е 5р13.1 Рецептор простагландина Е2, вызывающего расслабление гладкомышечных волокон ^4613763
IRGM 608212, семейство ОТР-аз, относящихся к иммунитету, М 5q33.1 Регуляция аутофагии в ответ на внутриклеточных возбудителей г813361 189 ге1065172 ^4958847
Ш2Б 161561, р40-субъединица интерлейкина 12 5q33.3 Субъединица провоспалительных цитокинов ИЛ-12 и ИЛ-23. Активация клеточного иммунитета rs1045431 ^6887695
CCR6 601835, хемокиновый рецептор 6 6q27 Регуляция иммунитета. Рецептор семейства бета-хемокинов, экспрессируется на дендритных клетках и Т-клетках памяти ге2301436
7р12.2 - 7р12.2 Не известна ^1456893
8q24.13 - 8q24.13 Не известна ^1551398
TNFSF15 604052, 15-й член суперсемейства лиганда фактора некроза опухолей 9q32 Цитокин, член семейства ФНО, регулирует иммунные реакции, клеточную пролиферацию, воспаление ^3810936 ^6478108 ге4263839 ^1407308 ^7866342
ZNF365 607818, белок цинковых пальчиков 365 10q21.2 Ген кодирует несколько изоформ, которые имеют различные паттерны экспрессии и функций ^10995271
ЫШ.2-3 606727, N0 гомеобокс 3 10q24.2 Транскрипционный фактор, возможна роль в процессах клеточной дифференцировки г81 1190140
C11ORF30 608574, открытая рамка считывания 30 хромосомы 11 11q13.5 Регулятор транскрипции, возможна роль в процессах репарации ДНК ге7927894 ге7927894_2
CCDC122 613408, биспиральный DOMAIN-содержащий белок 122 13q14.11 Белок экспрессируется и локализуется в различных клеточных компартментах. Функция не известна. Выявлена ассоциация с лепрой ^1888302 ^9567293 ^9525865
13q14.11 - 13q14.11 Не известна ге10507523 ^9562532
NOD2 605956, нуклеотидсвязывающий домен олигомеризации белка 16q12.1 Играет роль во врожденном клеточном иммунитете на липополисахариды внутриклеточных бактерий ^7194886 ^4785224 ^2067085 Г§17312836
ORMDL3 610075, ОИМ1-подобый белок 3 17q12 Негативная регуляция синтеза сфинголипидов ге2872507
STAT3 102582, сигнальный трансдуктор и активатор транскрипции 3 17q21.2 Активатор транскрипции, в ответ на ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-11, gp-130 и др. ге744166 ге7211777 Г817881438
PTRF 603198, РНК-полимераза I, и фактор транскрипции 17q21.2 Регуляция транскрипции РНК ^12948909 г811079045
NAGLU 609701, Ы-ацетилглюкоз-аминидаза 17q21.2 Вовлечен в процессы деградации гепаран-сульфата. Мутации приводят к развитию мукопо-лисахаридоза III ге647397
PTPN2 176887, Т-клеточная протеин-тирозин фосфотаза 18p11.21 Регулятор различных клеточных процессов, включая рост клеток, их дифференцировку, мито-тический цикл и онкогенные преобразования rs2542151
21 q21. 1 - 21 q21. 1 Не известна rs1736135
Генотипирование выбранных полиморфных маркеров выполнено с помощью iPLEX-анализа полиморфизмов на массспектрометре MassARRAY System SEQUENOM в 384-луночном формате. Данный метод основан на отличии масс продуктов амплификации альтернативных аллелей и состоит из ряда последовательных этапов (мультиплексная полимеразная цепная реакция (ПЦР), SAP-реакция, iPLEXGold реакция и анализ спектров). Для проведения ПЦР использовали структуры праймеров и условия генотипирования, предоставленные сотрудниками Центра генетики человека Wellcome Trust Оксфордского университета (Великобритания) в рамках сотрудничества по изучению генетики подверженности ТБ.
Поиск ассоциации маркеров исследуемых генов с ТБ и его отдельными формами проводили путем сравнения частот аллелей и генотипов между больными и здоровыми индивидами, используя критерий X2 При ожидаемых численностях генотипов менее пяти использовали точный тест Фишера. Об ассоциации разных генотипов (или их комбинаций) и аллелей с заболеванием судили также по величине отношения шансов (oddsratio - OR) [19]. Уровень статистической значимости различий в настоящем исследовании принят при значении p < 0,05. Расчеты осуществляли с помощью программ Statistica 5.0 for Windows и Microsoft Excel 2007.
Результаты и обсуждение
Известно, что восприимчивость к инфекционному заболеванию определяется одновременно многими генами с различным вкладом каждого из них в формирование того или иного патологического фенотипа. К тому же один и тот же ген может участвовать в формировании чувствительности (или резистентности) к нескольким инфекционным заболеваниям. Вероятно, для каждого гена (и их ансамблей) существует свое «поле действия», которое модифицируется средой [1]. Сочетания генов предрасположенности к болезни могут быть неодинаковыми в популяциях, обусловливая различия в подверженности заболеванию у разных народов. В связи с этим перспективным направлением исследований генетических основ предрасположенности к ТБ является изучение вкладов конкретных полиморфизмов в различающихся как по расовой, так и по этнической принадлежности популяциях.
В исследованной популяции славянского населения Томской области ассоциация с ТБ выявлена для полиморфизма ге2872507 гена ORMDL3 как при сравнении частот аллелей, так и при сравнении частот генотипов (табл. 3). При этом рисковым в отношении ТБ являлся редкий аллель А (ОЯ 1,59; 95%-й С1: 1,137,41; р = 0,01). Частота гомозигот по этому аллелю в группе больных фактически в 2 раза превышала таковую в контрольной выборке ф = 0,02).
Та б л и ц а 3
Частоты аллелей и генотипов изученных полиморфизмов больных туберкулезом и здоровых лиц
Ген (SNP) Группа Численность генотипов Частоты аллелей Сравнение частот генотипов (d.f. = 2) Сравнение частот аллелей (d.f. = 1)
Русские
GG GA AA G
ORMDL3 (rs2872507) Больные ТБ 84 117 63 53,98 X2 = 6,42 х2 = 6,66
Контроль 43 39 14 65,10 р = 0,04 р = 0,01
GG GA AA G
1q24.3 (rs9286879) Больные ТБ 22 106 166 25,51 X2 = 5,40 X2 = 4,96
Контроль 4 44 93 18,44 р = 0,065 р = 0,03
CC CT TT C
TNFSF15 (rs3810936) Больные ТБ 146 109 43 67,28 X2 = 7,33 X2 = 1,19
Контроль 70 65 9 71,18 р = 0,03 р = 0,27
AA AC CC A
13q14.11 (rs10507523) Больные ТБ 9 62 226 13,47 X2 = 7,28 X2 = 2,16
Контроль 2 46 95 17,48 р = 0,03 р = 0,14
AA AC CC A
ATG16L1 (rs10192702) Больные ТБ 99 133 68 55,17 х2 = 8,61 X2 = 0,00
Контроль 38 86 22 55,48 р = 0,01 р = 0,99
Тувинцы
TNFSF15 (rs1407308) | | TT | GT | GG | T |
Больные ТБ 150 42 5 86,80 X2 = 9,47 р = 0,009 X2 = 7,19
Контроль 139 77 7 79,60 р = 0,007
CC CT TT C
21q21.1 (rs1736135) Больные ТБ 7 62 144 17,84 X2 = 8,69 р = 0,01 X2 = 8,23
Контроль 15 88 123 26,11 р = 0,004
Для полиморфизма ге9286879, расположенного в локусе Ц24.3, ассоциация с ТБ обнаружена при сравнении частот аллелей: рисковым в отношении развития заболевания являлся аллель О (ОЯ 1,51; 95%-й И: 1,05-2,19; р = 0,03).
Кроме того, при сравнении частот генотипов ассоциации с ТБ обнаружены для полиморфизма ге10507523, расположенного в локусе 13q14.11
(X = 7,28, р = 0,03), полиморфизма rs3810936 гена TNFSF15(£ = 7,33; р = 0,03) и полиморфизма rs10192702 гена ATG16L1 (х2 = 8,61;р = 0,01). В случае с полиморфизмом rs3810936 различия частот генотипов обусловлены избытком гомозигот по редкому аллелю ТТ в группе пациентов с ТБ (OR 2,53; 95%-й CI: 1,155,75; р = 0,02), для полиморфизма rs10507523 ассоциация обусловлена избытком в группе больных гомозигот по частому аллелю СС (OR 1,61; 95%-й CI: 1,01-2,55; р = 0,04), для полиморфизма rs10192702 различия частот генотипов обусловлены недостатком гетерозигот в группе больных ТБ (OR 0,56; 95%-й CI: 0,36-0,85; р = 0,005).
При изучении тувинской популяции ассоциации с ТБ выявлены для полиморфизмов rs1407308 гена TNFSF15 и rs1736135, расположенного в локусе 21 q21.1, как при сравнении частот аллелей, так и при сравнении частот генотипов (табл. 3). В обоих случаях для редкого в тувинской популяции аллеля обнаружен протективный эффект в отношении ТБ (OR 0,593; 95%-й CI: 0,40-0,87; р = 0,007; OR 0,61; 95%-й CI: 0,44-0,86; p = 0,004 для rs1407308 и rs1736135 соответственно).
Белок, кодируемый геном TNFSF15, представляет собой цитокин, принадлежащий к семейству фактора некроза опухолей. Его экспрессия обнаружена в эндо-телиальных клетках в ответ на такие провоспалитель-ные цитокины, как TNF и IL-1. Белок TNFSF15 приводит к активации NF-кВиМЛР-киназ, контролирующих экспрессию генов иммунного ответа, апоптоза и клеточного цикла [6]. Выявлены многочисленные ассоциации полиморфных вариантов этого гена с болезнью Крона и неспецифическим язвенным колитом. В отношении ТБ ген ранее не изучен, однако, учитывая иммунорегулирующую функцию кодируемого им белка, полиморфизм гена может влиять на подверженность заболеванию.
Ген ORMDL3 наиболее часто в литературе упоминается как ген-кандидат подверженности бронхиальной астме, в том числе у детей, что подтверждено ре-
зультатами GWAS и ассоциативными исследованиями [17]. Обнаружены ассоциации этого гена и с различными аутоиммунными заболеваниями. Кодируемый геном белок является негативным регулятором синтеза сфинголипидов, кроме того, влияя на регуляцию кальциевых сигналов в эндоплазматическом ретикулуме, он рассматривается как эндогенный индуктор воспаления [8].
В полногеномном исследовании [11] обнаружена ассоциация полиморфизма гена ATG16L1 с болезнью Крона, подтвержденная впоследствии в многочисленных ассоциативных исследованиях в различных популяциях. Белковый продукт гена ATG16L1 является компонентом большого протеинового комплекса, влияющего на процесс аутофагии [21, 25].
Помимо полиморфных вариантов известных генов связь с заболеванием выявлена для трех маркеров, находящихся в межгенных областях: локусов Ц24.3 и 13q14.11 - у русских, 2Ц21.1 и 13q14.11 - у тувинцев.
На расстоянии ±0,5 мегабаз (Мб) от полиморфизма ге9286879в локусе Ц24.3 располагаются семь генов: DNM3, C1ORF9, РЮС, С1ог/105, TNFSF6, TNFSF4, TNFSF18, среди которых определенный интерес с точки зрения возможного патогенетического влияния на развитие ТБ могут представлять последние три, белковые продукты которых являются цитокина-ми, принадлежащими к семейству фактора некроза опухолей. Продукт TNFSF6 является ключевым элементом в запуске апоптоза в некоторых типах клеток, в частности лимфоцитах. Мутации этого гена ассоциированы с таким аутоиммунным заболеванием, как системная красная волчанка. TNFSF4 вовлечен в процессы взаимодействия Т-клеток с антигенпрезенти-рующими клетками, является костимулятором пролиферации Т-клеток и продукции различных цитоки-нов.TNFSF18 активно экспрессируется в эндотелиальных клетках и играет значимую роль в их взаимодействии с активированными Т-лимфоцитами.
Локус 13q14.11 содержит четыре гена: ENOX1, CCDC122, 1АСС1, TNFSF11. Функция белка CCDC122 не известна, однако выявлена ассоциация его полиморфизма с лепрой, микобактерийным заболеванием, сходным по патогенезу с ТБ [26]. ЮТБР11 является лиган-дом остеопротегерина и функционирует как ключевой фактор дифференцировки и активации остеокластов. Кроме того, он является фактором выживания дендритных клеток и вовлечен в Т-клеточный иммунный ответ.
В непосредственной близости (±0,5 Мб) от изученного полиморфизма rs1736135 локуса 21 q21. 1 расположены гены NRIP1, USP25, не вовлеченные в процессы иммунной защиты. В то же время соседний локус 21q22.11 содержит целый пул генов, ответственных за регулирование иммунных реакций, в том числе при ТБ: IFNAR1, IFNAR2, IFNGR2, IL10RB и др.
Таким образом, в настоящем исследовании обнаружена ассоциация ТБ с полиморфизмом ряда новых генов-кандидатов. Согласно базе данных генетических ассоциаций HuGE Navigator (www.hugenavigator.net/), ни один из генов, проявивших ассоциацию с ТБ в настоящем исследовании, ранее в отношении подверженности заболеванию не был изучен.
Заключение
Полученные ассоциации объяснимы с точки зрения возможного функционального влияния кодируемых генами белков на процессы иммунной защиты при туберкулезной инфекции. Выявлена определенная этническая специфика обнаруженных ассоциаций, проявляющаяся в том, что некоторые полиморфизмы связаны с ТБ либо только у русских, либо только у тувинцев. Ранее это было показано при изучении других генов-кандидатов подверженности ТБ [4]. В то же время обнаруженная связь с ТБ полиморфизмов гена TNFSF15в обеих изученных популяциях свидетельствует о неслучайности полученных ассоциаций. В отношении генов подверженности астме недавно проведено масштабное исследование более ста генов-кандидатов [12]. В этом исследовании не удалось подтвердить ассоциации для 95 генов и только для трех генов установлена ассоциация с бронхиальной астмой (БА) в двух этнически родственных популяциях. Эти и другие аналогичные данные позволяют предположить наличие небольшого числа общих генов БА, эффекты которых лишь слабо модифицируются межгенными и генно-средовыми взаимодействиями, в то время как более значительная часть генов
подверженности проявляют скорее популяционно-спе-цифические эффекты в отношении развития заболевания. Аналогичное предположение можно сделать и для ТБ, в частности, вероятно, ген TNFSF15 является общим геном подверженности ТБ, тогда как другие гены, для которых установлена ассоциация с заболеванием в проведенном исследовании, являются этно-специфическими в этом отношении.
Полученные результаты, без сомнения, представляют интерес для дальнейшего изучения. Учитывая новизну данных полиморфизмов с точки зрения ассоциативных исследований при ТБ, отсутствие информации о функциональной роли ряда исследованных
маркеров, перспективным является их дальнейшее изучение, в том числе и с использованием экспериментальных моделей для определения патогенетической значимости при ТБ.
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашения № 8042 (НОЦ), № 8156.
Литература
1. Пузырёв В.П. Генетика мультифакториальных заболеваний: между прошлым и будущим // Мед. генетика. 2003. Т. 2, № 12. С. 498-508.
2. Пузырёв В.П. Феномно-геномные отношения и патоге-нетика многофакторных заболеваний // Вестн. РАМН. 2011. № 9. С. 17-27.
3. Рудко А.А., Фрейдин М.Б., Пузырёв В.П. Наследственная подверженность туберкулезу // Молекулярная медицина.
2011. № 3. С. 3-10.
4. Фрейдин М.Б., Рудко А.А., Колоколова О.В. и др. Сравнительный анализ структуры наследственной компоненты подверженности к туберкулезу у тувинцев и русских // Молекулярная биология. 2006. Т. 40, № 2. С. 252-262.
5. Azad A.K., Sadee W., Schlesinger L.S. Innate immune gene polymorphisms in tuberculosis // Infect. Immun. 2012. V. 80, № 20. P. 3343-3359.
6. Bamias G., Martin C., Marin M. et al. Expression, localization, and functional activity of TL1A, a novel Th1-polarizing cytokine in inflammatory bowel disease // J. Immun. 2003. V. 171. P. 4868-4874.
7. Bellamy R. Identifying genetic susceptibility factors for tuberculosis in Africans: a combined approach using a candidate gene study and a genome-wide screen // Clin. Sci. 2000. V. 98. P. 245-250.
8. Cantero-Recasens G., Fandos C., Rubio-Moscardo F. et al. The asthma-associated ORMDL3 gene product regulates en-doplasmic reticulum-mediated calcium signaling and cellular stress // Hum. Molec. Genet. 2010. V. 19. p. 111-121.
9. Cooke G.S., Campbell S.J., Bennett S. et al. Mapping of a novel susceptibility locus suggests a role for MC3R and CTSZ in human tuberculosis // Am. J. Crit. Care Ved. 2008. V. 178. P. 203-207.
10. El Baghdadi J., Orlova M., Alter A. et al. An autosomal dominant major gene conferts predisposition to pulmonary tuberculosis in adults // J. Exp. Med. 2006. V. 203, № 7. P. 1679-1684.
11. Galanter J.M., Torgerson D., Gignoux C.R. et al. Cosmopolitan and ethnic-specific replication of genetic risk factors for asthma in 2 Latino populations // J. Allergy Clin. Immunol. 2011. V. 128. P. 37-43.
12. Hampe J., Franke A., Rosenstiel P., et al. A genome-wide association scan of nonsynonymous SNPs identifies a susceptibility variant for Crohn disease in ATG16L1 // Nature Genet. 2007. V. 39. P. 207-211.
13. Hill A.V.S. Evolution, revolution and heresy in the genetics of infectious disease susceptibility // Phil. Trans. R. Soc.
2012. V. 367. P. 840-849.
14. Mahasirimongkol S., Yanai H., Nishida N. et al. Genome-wide SNP-based linkage analysis of tuberculosis in Thais // Genes Immun. 2009. № 10. P. 77-83.
15.Mahasirimongkol S., Yanai H., Mushiroda T. et al. Genome-wide association studies of tuberculosis in Asians identify at-risk locus for young tuberculosis // Journal of Human Genetics. 2012. V. 57. P. 363-367.
16.Miller E.N., Jamieson S.E., Joberty C. et al. Genome-wide
scans for leprosy and tuberculosis susceptibility genes in Brazilians // Genes Immun. 2004. V. 5 (1). P. 63-67.
17.Moffatt M.F., Gut I.G., Demenais F. et al. A large-scale, consortium-based genomewide association study of asthma // N. Engl. J. Med. 2010. V. 363 (13). P. 1211-1221.
18.Möller M., de Wit E., Hoal E.G. Past, present and future directions in human genetic susceptibility to tuberculosis // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2009. V. 2. P. 1-24.
19. Pearce N. What does the odds ratio estimate in a case-control study? // Int. J. Epidemiol. 1993. V. 26. P. 1189-1192.
20. Png E., Alisjahbana B., Sahiratmadja E. et al. A genome-wide association study of pulmonary tuberculosis susceptibility in Indonesians // BMC Medical Genetics. V. 13, № 5. P. 1-9.
21. Songane M., Kleinnijenhuis J., Alisjahbana B. et al. Polymorphisms in autophagy genes and susceptibility to tuberculosis // PLoS One. 2012. V. 7 (8). P. e41618.
22. Stein C.M., Zalwango S., Malone L.L. Genome scan of M. tuberculosis infection and disease in Ugandans // PLoS
ONE. 2008. V. 3, № 12. P. 1-10.
23. The Wellcome Trust Case Control Consortium. Genome-wide association study of 14000 cases of seven common diseases and 3000 share controls // Nature. 2007. V. 447. P. 661-683.
24. Thye T., Vannberg F., Wong S. et al. Genome-wide association analyses identifies a susceptibility locus for tuberculosis on chromosome 18q11.2 // Nature Genome. 2010. V. 42, № 9. P. 739-741.
25. Vergne I., Singh S., Roberts E. et al. Autophagy in immune defense against Mycobacterium tuberculosis // Autophagy. 2006. V. 2, Iss. 3. P. 175-178.
26. Wong S.H., Hill A.V., Vannberg F.O. et al. Genome-wide association study of leprosy // N. Engl. J. Med. 2010. V. 362 (15). P. 1446-1447.
27. Zhernakova A., Van Diemen C.C., Wijmenga C. Detecting shared pathogenesis from the shared genetics of immune-related diseases // Nat. Rev. Genet. 2009. V. 10 (1). P. 4355.
Поступила в редакцию 22.03.2013 г. Утверждена к печати 10.04.2013 г.
Рудко Алексей Анатольевич (И) - канд. мед. наук, гл. врач генетической клиники НИИ медицинской генетики СО РАМН (г. Томск).
Фрейдин Максим Борисович - канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории популяционной генетики НИИ медицинской генетики СО РАМН (г. Томск).
Братина Елена Юрьевна - канд. биол. наук, науч. сотрудник лаборатории популяционной генетики НИИ медицинской генетики СО РАМН (г. Томск).
Ан Адиля Рамизовна - аспирант кафедры медицинской генетики СибГМУ (г. Томск).
Пузырёв Валерий Павлович - д-р мед. наук, профессор, академик РАМН, директор НИИ медицинской генетики СО РАМН, зав. кафедрой медицинской генетики СибГМУ (г. Томск).
И Рудко Алексей Анатольевич, тел.: 8-903-953-3983, 8 (3822) 53-56-83; e-mail: [email protected]
SEARCH OF TUBERCULOSIS SUSCEPTIBILITY GENES USING THE RESULTS OF GENOME-WIDE ASSOCIATION STUDY OF CROHN'S DISEASE
Rudko A.A.1, Freidin M.B.1, Bragina Ye.Yu.1, An A.2, Puzyryov V.P.1' 2
1 Institute of Medical Genetics SB RAMS, Tomsk, Russian Federation
2 Siberian State Medical University, Tomsk, Russian Federation
ABSTRACT
Crohn's disease (CD) and tuberculosis (TB) share several mechanisms of pathogenesis, and this suggests they also have common genetic susceptibility factors. To test this hypothesis, we performed the analysis of association between TB and polymorphisms of genes associated with CD, according to the results of genome-wide association studies, in Russians from Tomsk and indigenous people from Tuva. For the first time, The rs2872507 (ORMDL3), rs3810936 (TNFSF15), rs10192702 (ATG16L1), rs9286879 (1q24.3), rs10507523 (13q14.11) polymorphisms were found to be associated with TB in Russians. The rs1407308 (TNFSF15) and rs1736135 (21q21.1) were associated with the disease in Tuvinians. The associations found are likely due to the functional role of the relevant proteins and their pathogenetic influence on the immune reaction underlying tuberculosis infection. Overall, the study of polymorphisms associated with CD allowed us to identify new candidate genes for TB.
KEY WORDS: tuberculosis, Crohn's disease,polymorphism, genome-wide association study, candidate
genes, predisposition, association.
Bulletin of Siberian Medicine, 2013, vol. 12, no. 3, pp. 61-68
References
1. Puzyryov V.P. Medical Genetics, 2003, vol. 2, no. 12, pp. 498-508 (in Russian).
2. Puzyryov V.P. Herald of the Russian Academy of Medical Sciences, 2011, no. 9, pp. 17-27 (in Russian).
3. Rudko A.A., Freidin M.B., Puzyryov V.P. Molecular Medicine, 2011, no 3, pp. 3-10 (in Russian).
4. Freidin M.B., Rudko A.A., Kolokolova O.V. et al. Molecular Biology, 2006, vol. 40, no. 2, pp. 252-262 (in Russian).
5. Azad A.K., Sadee W., Schlesinger L.S. Innate immune gene polymorphisms in tuberculosis. Infect. Immun., 2012, vol. 80, no. 20, pp. 3343-3359.
6. Bamias G., Martin C., Marin M. et al. Expression, localization, and functional activity of TL1A, a novel Th1-polarizing cytokine in inflammatory bowel disease. J. Immun., 2003, vol. 171, pp. 4868-4874.
7. Bellamy R. Identifying genetic susceptibility factors for tuberculosis in Africans: a combined approach using a candidate gene study and a genome-wide screen. Clin. Sci., 2000, vol. 98, pp. 245-250.
8. Cantero-Recasens G., Fandos C., Rubio-Moscardo F. et al. The asthma-associated ORMDL3 gene product regulates en-doplasmic reticulum-mediated calcium signaling and cellular stress. Hum. Molec. Genet., 2010, vol. 19, pp. 111-121.
9. Cooke G.S., Campbell S.J., Bennett S. et al. Mapping of a novel susceptibility locus suggests a role for MC3R and CTSZ in human tuberculosis. Am. J. Crit. Care Ved., 2008, vol. 178, pp. 203-207.
10. El Baghdadi J., Orlova M., Alter A. et al. An autosomal dominant major gene conferts predisposition to pulmonary tuberculosis in adults. J. Exp. Med., 2006, vol. 203, no. 7, pp. 1679-1684.
11. Galanter J.M., Torgerson D., Gignoux C.R. et al. Cosmopolitan and ethnic-specific replication of genetic risk factors for asthma in 2 Latino populations. J. Allergy Clin. Immunol.,
2011, vol. 128, pp. 37-43.
12. Hampe J., Franke A., Rosenstiel P. et al. A genome-wide association scan of nonsynonymous SNPs identifies a susceptibility variant for Crohn disease in ATG16L1. Nature Genet., 2007, vol. 39, pp. 207-211.
13. Hill A.V.S. Evolution, revolution and heresy in the genetics of infectious disease susceptibility. Phil. Trans. R. Soc.,
2012, vol. 367, pp. 840-849.
14. Mahasirimongkol S., Yanai H., Nishida N. et al. Genome-
wide SNP-based linkage analysis of tuberculosis in Thais. Genes Immun., 2009, no. 10, pp. 77-83.
15. Mahasirimongkol S., Yanai H., Mushiroda T. et al. Genome-wide association studies of tuberculosis in Asians identify at-risk locus for young tuberculosis. Journal of Human Genetics, 2012, vol. 57, pp. 363-367.
16. Miller E.N., Jamieson S.E., Joberty C. et al. Genome-wide scans for leprosy and tuberculosis susceptibility genes in Brazilians. Genes Immun., 2004, vol. 5 (1), pp. 63-67.
17. Moffatt M.F., Gut I.G., Demenais F. et al. A large-scale, consortium-based genomewide association study of asthma. N. Engl. J. Med, 2010, vol. 363 (13), pp. 1211-1221.
18. Möller M., de Wit E., Hoal E.G. Past, present and future directions in human genetic susceptibility to tuberculosis. FEMS Immunol. Med. Microbiol., 2009, vol. 2, pp. 1-24.
19. Pearce N. What does the odds ratio estimate in a case-control study? Int. J. Epidemiol., 1993, vol. 26, pp. 1189-1192.
20. Png E., Alisjahbana B., Sahiratmadja E. et al. A genome-wide association study of pulmonary tuberculosis susceptibility in Indonesians. BMC Medical Genetics, vol. 13, no. 5, pp. 1-9.
21. Songane M., Kleinmjenhuis J., Alisjahbana B. et al. Polymorphisms in autophagy genes and susceptibility to tuberculosis. PLoS One, 2012, vol. 7 (8), pp. e41618.
22. Stein C.M., Zalwango S., Malone L.L. Genome scan of M. tuberculosis infection and disease in Ugandans. PLoS ONE, 2008, vol. 3, no. 12, pp. 1-10.
23. The Wellcome Trust Case Control Consortium. Genome-wide association study of 14000 cases of seven common diseases and 3000 share controls. Nature, 2007, vol. 447, pp. 661-683.
24. Thye T., Vannberg F., Wong S. et al. Genome-wide association analyses identifies a susceptibility locus for tuberculosis on chromosome 18q11.2. Nature Genome, 2010, vol. 42, no. 9, pp. 739-741.
25. Vergne I., Singh S., Roberts E. et al. Autophagy in immune defense against Mycobacterium tuberculosis. Autophagy, 2006, vol. 2, iss. 3, pp. 175-178.
26. Wong S.H., Hill A.V., Vannberg F.O. et al. Genome-wide association study of leprosy. N. Engl. J. Med., 2010, vol. 362 (15), pp. 1446-1447.
27. Zhernakova A., Van Diemen C.C., Wijmenga C. Detecting shared pathogenesis from the shared genetics of immune-related diseases. Nat. Rev. Genet., 2009, vol. 10 (1), pp. 43-55.
Rudko Aleksei A. (H), Institute of Medical Genetics SB RAMS, Tomsk, Russian Federation. Freidin Maksim B., Institute of Medical Genetics SB RAMS, Tomsk, Russian Federation. Bragina Yelena Yu., Institute of Medical Genetics SB RAMS, Tomsk, Russian Federation. An Adilya R., Siberian State Medical University, Tomsk, Russian Federation.
Puzyryov Valery P., Institute of Medical Genetics SB RAMS, Siberian State Medical University, Tomsk, Russian Federation. H Rudko Aleksei A., Ph.: +7-903-953-39-83, +7-3822-53-56-83; e-mail: [email protected]
