Genetické variace, které zvyšují riziko kalciových ledvinových kamenů: rodinná studie

Pozadí:

Vznik vápníkových ledvinových kamenů má základní genetickou složku, přičemž dědičnost se odhaduje na asi 50 %. U většiny původců kamenů je genetická vnímavost polygenní s ko-dědičností více variant genů s malým efektem. Asociační studie širokého genomu identifikovaly běžné polymorfismy u 31 genů spojených s tvorbou kamenů. Stejně jako jiné komplexní polygenní poruchy tyto plně neodpovídají genetické náchylnosti. Pravděpodobně přispějí i vzácné/nízkofrekvenční varianty.

V této malé observační studii byla analyzována DNA od členů čtyř rodin tvořících vápníkové kameny, u kterých riziko kamenů vykazovalo zjevnou autozomálně dominantní dědičnost. Zjištění souvisela s biochemickými údaji získanými v dřívějších šetřeních.

Primární cíl: identifikovat vzácné genové varianty spojené s tvorbou kamenů.

Sekundární cíl: hledat asociaci variant s biochemickými rizikovými faktory konkrementů zaznamenanými v letech 1998-2000.

Účastníci studie V letech 1998 až 2000 se čtrnáct rodin s alespoň třemi prvostupňovými příbuznými, kteří produkovali vápníkové kameny, zúčastnilo studie, která hledala segregaci pěti genů spojených s tvorbou kamenů. Měli biochemická vyšetření a DNA byla analyzována pomocí mikrosatelitů. Výsledky byly negativní. Ve čtyřech rodinách měly kameny zjevnou autosomální doménovou dědičnost. Do nové studie bylo přijato 47 jejich členů.

Metody DNA extrahovaná ze skladované zmrazené krve byla analyzována pomocí sekvenování celého exomu (WES) od deseti tvůrců kamene (tři z každé ze tří rodin a jeden ze čtvrté) a od tří členů z jednoho příbuzenstva, kteří měli nízké vylučování citrátu močí, a rizikový faktor kamene. Sekvenční data byla nejprve porovnána s panelem 367 kandidátních genů, u kterých bylo uvedeno, že jsou spojeny s konkrementy, středními znaky a funkcí ledvin. Vzhledem k tomu, že nefrolitiáza je relativně častým stavem, frekvence minoritních alel je menší nebo rovna 2 % (MAF≤0,02) byla použita pro zachování vzácných a nízkofrekvenčních variant. Poté jsme analyzovali všechny ostatní varianty z celého genomu, které byly přítomny ve všech třech formách kamene v každé rodině, která podstoupila WES. Na tento velmi velký soubor dat jsme použili agresivní filtrování. Relevance každé varianty pro kameny byla přezkoumána pomocí databáze DISEASE a rozsáhlého přehledu literatury a ty, které byly považovány za významné, byly upřednostněny. Aby se prozkoumala asociace variant vybraných pro každý příbuzný s kameny, byly sledovány napříč rodokmenem pomocí Kasparovy analýzy DNA od všech účastníků rodiny. [1] Souhrn výsledků

1 U konkrementů bylo identifikováno celkem 20 vzácných variant (polymorfismů), u nichž bylo in silico předpovězeno, že jsou patogenní a potenciálně relevantní pro urolitiázu. Sledovací studie pro 9 variant ukázaly špatnou segregaci s kameny, které argumentují proti (ale nevylučují) roli při tvorbě kamenů.

2. Snůška variant byla pro každou rodinu jiná. 3. Překvapivě nebyly varianty v genech, které byly považovány za hlavní příčiny kamenů. Většina z nich je klinickým lékařům a vědcům z celého světa neznámá.

4. Abychom vyhodnotili pravděpodobný význam našich prioritních variant, získali jsme radu od několika skupin z celého světa, které se zabývaly výzkumem příslušných genů. Vědci z Paříže, Lille a Spojeného království (Oxford, Cambridge a Sheffield) provedli předběžné funkční analýzy, aby pomohli. Nikdo však neměl kapacitu na víc.

5. Ze sekvencí exomu byla popsána jedna varianta jako patogenní varianta TCAF2*, genu pro protein, který inaktivuje kalciový kanál plazmatické membrány. Nakonec se ukázalo, že tato varianta je v neaktivním pseudogenu a není významná.

6 V době naší studie byla ve velké italské rodině s kameny nalezena jedna varianta v mitochondriálním Mg-ATP transportéru SLC25A25*, který nebyl dříve identifikován u kamenů. [1] 7. Formovače kamene s variantami SLC25A25 a MEPE* měly fosfaturii. 8. V rodině nebyly zkoumány žádné vzácné varianty spojené s nízkou exkrecí citrátu.

Závěry i) Variace v široké škále genů mohou přispívat k tvorbě kamenů; ty se vyskytují v genech, se kterými jsme se dosud nesetkali. ii) K prozkoumání potenciálně důležitých variant jsou nezbytné další laboratorní studie, ale to je zřídka dosažitelné kvůli omezené celosvětové kapacitě zkoumat zahrnuté geny. iii) Výsledky hlášené z exomových obrazovek jsou chybné – pseudogeny jsou jedním ze zdrojů chyb. iv) Sdílení poznatků mezi laboratořemi provádějícími podobné studie po celém světě je zásadní.

* TCAF2 TRPM8 Channel-Associated Factor 2; SLC25A25 Rodina nosičů rozpuštěných látek 25 členů 25; MEPE matrix extracelulární fosfoglykoprotein.

[1] Jabalameli MR, Fitzpatrick FM, Colombo R et al. Exome sekvenování identifikuje variantu onemocnění mitochondriálního nosiče ATP-Mg/Pi SLC25A25 ve dvou rodinách s ledvinovými kameny Mol Genet Genomic Med. Prosinec 2021;9(12):e1749. doi: 10.1002/mgg3.1749.