A diabéteszes nephropathia biomarkereinek azonosítása transzkriptomika segítségével

A 2-es típusú cukorbetegség (T2D) olyan anyagcsere-betegségek csoportja, amelyeket krónikus hiperglikémia jellemez, amely az inzulinszekréció, az inzulinhatás vagy mindkettő hibájából ered. A 2012-es Országos Egészségügyi Felmérés szerint Mexikóban 10 emberből körülbelül 1 érintett T2D-vel, bár fontos megemlíteni, hogy ezek az adatok csak azokat az alanyokat tükrözik, akiknél korábban diagnosztizáltak a betegséget, de várhatóan ez a szám kétszeresére nő, ha beleértve az újonnan diagnosztizált T2D betegeket. Ezenkívül a T2D prevalenciája a fiatalabb korcsoportokban nőtt (Mexikóban a cukorbetegség 25%-a 43 év alatti fiatal felnőtteknél fordul elő), ami azt jelenti, hogy több mint 20 éve élnek együtt a betegséggel. Következésképpen a T2D a vezető halálokok között szerepel, ami egészségügyi terhet jelent az ország számára.

Becslések szerint a cukorbetegek több mint 40%-ánál krónikus vesebetegség (CKD) alakul ki, ami a vesepótló kezelést megkezdő betegek körülbelül 40%-a. Az Instituto Mexicano del Seguro Social intézményben a nefropátia az orvosi ellátás öt fő oka között szerepel a térség általános kórházaiban és a speciális kórházakban. A Chiapas állambeli Tuxtla Gutiérrezben végzett tanulmány szerint cukorbetegeknél 35%-os nephropathia előfordulását figyelték meg. Cueto-Manzano és munkatársai a korai nephropathia 40%-áról és a megállapított nephropathiák 29%-áról számoltak be 756 jaliscoi cukorbetegnél. Egy másik mexikói vizsgálat, amelyben 3609 guanajuatói cukorbeteg vett részt, a diabéteszes nephropathia 23,8%-áról számolt be. Egy nemrégiben Mexikó államban végzett tanulmány, amelyben 44 458 T2D-vel diagnosztizált alany vett részt, 9,1%-ban regisztrálta a diabéteszes nephropathia jelenlétét.

A cukorbeteg vesebetegség nem gyakori, ha a cukorbetegség egy évtizednél rövidebb ideig tart. A legmagasabb, évi 3%-os előfordulási arány átlagosan 10-20 évvel a cukorbetegség kezdete után figyelhető meg, majd a nephropathia aránya csökken. Fontos megjegyezni, hogy egy 20-25 éves cukorbetegnél, akinél a diabéteszes nephropathia klinikai tünetei nincsenek, kicsi az esélye az ilyen szövődmények kialakulásának. A T2D diabéteszes nephropathiává történő progressziója egészségügyi problémává vált, nem csak az egészségügyi szektor költségeit, hanem a beteg életminőségének és kimenetelének romlását illetően is.

A diabéteszes nephropathia kialakulásának fő kockázati tényezői a következők: hiperglikémia, gyógyszerre adott válasz, valamint a cukorbetegség hosszú időtartama, magas vérnyomás, elhízás és diszlipidémia. A legtöbb ilyen tényező módosítható gyógyszerekkel vagy az életmód megváltoztatásával. Ezért a módosítható kockázati tényezők kezelése kulcsfontosságú a vesefunkció romlásának megelőzésében és késleltetésében. A diabéteszes nefropátia korai diagnózisa a cukorbetegség és szövődményei, például a nefropátia kezelésének másik lényeges összetevője. Az American Diabetes Association (ADA) a rutinszerű szűrést javasolja progresszív diabéteszes nephropathiában és CKD-ben szenvedő cukorbetegek számára. A National Kidney Foundation legszélesebb körben elfogadott irányelvei a glomeruláris filtrációs ráta (GFR) és a CKD stádiumainak mérésére vonatkoztak a betegek szérum kreatininszintjével. Mivel azonban a kreatinin a glomeruláris filtráción és a gyomor-bél traktuson keresztüli extrarenális eliminációján túl tubuláris szekréción megy keresztül, különösen előrehaladott veseelégtelenség esetén, a GFR túlbecsülhető. A GFR esetében az invazív módszerek miatt a technikák elsöprőek, és néhány marker nehezen kezelhető. A klinikán alkalmazott másik marker a mikroalbuminuria, a legtöbb betegnél a diabéteszes nephropathia első tünete a vizelet albumin-kiválasztás mérsékelt növekedése, azaz 30-300 mg/g kreatinin a vizeletmintában (mikroalbuminuriának is nevezik). Azoknál a betegeknél, akiknél makroalbuminuria (>30-300 mg/g kreatinin) alakul ki, nagy a kockázata a diabéteszes nephropathia kialakulásának. Mindazonáltal a közepesen súlyos albuminuriában szenvedő betegek körülbelül 40%-a visszatér normoalbuminuriához. Ezenkívül az 1-es típusú cukorbetegségben vagy T2D-ben szenvedő betegek akár 50%-a tapasztalja az eGFR csökkenését, annak ellenére, hogy csak mérsékelt albuminuria vagy akár normoalbuminuria van jelen. Ebből következően a klinikán rendelkezésre álló tényleges markerek pontatlanok, ezért szükséges olyan új markerek azonosítása, amelyek képesek felismerni a diabéteszes nephropathia kialakulásának magas kockázatával rendelkező betegeket, hogy a megfelelő intézkedésekkel késleltesse a szövődmények előrehaladását.

A transzkriptomika

Az új technológiák fejlesztése a genomikai korszakban lehetővé tette a rendszerbiológia felgyorsult fejlődését, valamint a vesefejlődés, a homeosztázis és a betegségek terén szerzett ismeretek létrehozását. Ebben az összefüggésben a specifikus betegségi állapotokhoz kapcsolódó transzkriptom aláírások nagyszerű információkat szolgáltathatnak a patogén mechanizmusokról, és napvilágra hozhatják a prioritást élvező génexpressziós biomarker jelölteket. Ezenkívül a transzkriptomok összehasonlítása lehetővé teszi olyan gének azonosítását, amelyek különböző populációkban eltérően expresszálódnak.

Általánosságban elmondható, hogy az RNA-Seq technológia nagyon hasznos a differenciális expressziós elemzéshez, amelyben általában öt lépésből áll. Először az RNS-mintákat kis komplementer DNS-szekvenciákra (cDNS) fragmentálják, majd egy nagy teljesítményű platformról szekvenálják. Másodszor, a kis generált szekvenciákat leképezik egy transzkriptomra. Harmadszor, minden egyes gén vagy izoforma expressziós szintjét megbecsüljük. Negyedszer, a leképezett adatokat normalizáljuk, és pl. statisztikai és gépi tanulási módszerek segítségével azonosítják a differenciálisan expresszált géneket (DEG-eket). Végül az előállított adatok relevanciáját végül biológiai kontextusból értékeljük.

O´Conell és munkatársai egy közelmúltbeli tanulmánya. 13 génből álló készletet azonosított, amely előre jelezte a vesefibrózis kialakulását a veseátültetés 1 évében, a vese allograft recipiensek biopsziájának microarray expressziós elemzésével. Így a szerzők azt sugallják, hogy a 13 génből álló készlet felhasználható lenne az allograft elvesztésének kockázatának kitett vesetranszplantált recipiensek azonosítására, még mielőtt visszafordíthatatlan károsodás kialakulna. Ju és munkatársai tanulmánya feltárta, hogy az epidermális növekedési faktor (EGF), egy tubulus-specifikus fehérje, amely kritikus a sejtdifferenciálódáshoz és -regenerációhoz, előrejelezte az eGFR-t a CKD-ben szenvedő betegek humán vesebiopsziáinak mikrodisszekált tubulointersticiális komponenseinek transzkripciós elemzése során. Ezenkívül a vizeletben lévő EGF fehérje mennyisége (uEGF) szignifikáns korrelációt mutatott az intrarenális EGF mRNS-sel, az intersticiális fibrózissal/tubuláris atrófiával, az eGFR-rel és az eGFR veszteség mértékével, ami arra utal, hogy az uEGF jó előrejelzője lehet a CKD progressziójának. Egy másik tanulmány kimutatta, hogy a szérum miRNS-profilját befolyásolja a hemodialízis, ami hozzájárul a szubfertilitáshoz és a rák kialakulásának fokozott kockázatához. Ezért a transzkriptomika jobb diagnosztikai eszközöket, prognosztikai biomarkereket és terápiás célzásra alkalmas jelátviteli útvonalakat biztosíthat.