Meccanismi genetici e fattori di rischio aggiuntivi alla base della displasia dell'anca

Popolazione in studio e campioni di DNA Follow-up clinico e radiologico dei membri dello studio Hip Cohort nati nel 1989 (n=4004, tasso di risposta 52%) e quelli che rivelano anche ecograficamente immature o displastiche nel periodo neonatale durante il 1988 e il 1990 (n= 480, risposta rate 67,7%) è stato eseguito nel periodo 2007-2009, consentendo così la caratterizzazione della DDH in 2406 soggetti. Nel 1779 di questi, i campioni salivari furono raccolti con il consenso e il DNA fu estratto e conservato nel laboratorio del professor Bill Ollier presso l'Università di Manchester.

Lo studio iniziale sulla coorte dell'anca è ben descritto in ClinicalTrials.gov ID: NCT01818934.

Genotipizzazione dell'intero genoma, analisi dell'associazione SNP e CNV:

I campioni di DNA saranno inviati al Dipartimento di medicina clinica e molecolare, Università norvegese di scienza e tecnologia (NTNU), Norvegia, per la genotipizzazione SNP (polimorfismo a singolo nucleotide) dell'intero genoma. Per questo studio, utilizzeremo l'ultima versione dell'array Illumina Core Exome, che copre geni noti, esoni selezionati e regioni del promotore, nonché una spina dorsale di variazione genetica comune che consente l'imputazione di genotipi che amplieranno il contenuto genomico che esamineremo. Pertanto, questo array fornirà una copertura sufficiente del genoma per le analisi del percorso biologico. Il controllo di qualità iniziale sarà eseguito nel software Genome Studio di Illumina. Il successivo controllo di qualità verrà eseguito come descritto nel documento di Anderson et al al fine di evitare fattori di confusione comuni come l'effetto batch (Lam et al 2020, Anderson et al 2010). La copertura della variazione dell'intero genoma sarà ulteriormente migliorata dall'imputazione di SNP non genotipizzati utilizzando SNP genotipizzati direttamente e informazioni sul disequilibrio di collegamento dall'Haplotype Reference Consortium. L'assegnazione verrà eseguita utilizzando il software Impute2, secondo le linee guida raccomandate (Howie et al, 2011). Oltre all'analisi del percorso, verrà eseguita un'analisi di associazione complessiva per scoprire gli SNP associati alla DDH. Per queste analisi verranno utilizzati controlli di qualità standard e metodi statistici (Purcell et al, 2007). Le variazioni del numero di copie (CNV) saranno determinate utilizzando PennCNV (Wang, Li, Hadley et al, 2007) e la loro associazione con gli indici di displasia dell'anca sarà esaminata utilizzando analisi di regressione. Data la nostra attuale dimensione del campione, abbiamo circa il 50% di potere per rilevare una variante in questo campione (frequenza del 20% di displasia dell'anca e una frequenza allelica simile e OR del miglior candidato in GDF5). Tuttavia, utilizzando più fenotipi e analisi genetiche, saremo in grado di esplorare la genetica della displasia dell'anca e della forma dell'anca in un modo unico.

Analisi del percorso biologico: l'uso di metodi di associazione genome-wide convenzionali non esplora completamente le relazioni potenzialmente complicate tra le varianti genetiche o tra le proteine ​​risultanti dalle varianti genetiche. Sono stati sviluppati metodi di analisi basati su percorsi e reti per aiutare a risolvere questo problema ((ad es. Wang, Li, Bucan e altri 2007; Torkamani et al 2008; Baranzini et al 2009; Eleftherohorinou et al 2009; Perry e altri 2009; Peng et al 2010). Questi metodi tipicamente combinano prove di più geni/SNP all'interno di un particolare percorso biologico, al fine di stabilire se un percorso può essere implicato nello sviluppo di un fenotipo. I metodi di permutazione sono spesso impiegati per valutare il significato in queste analisi. Questo tipo di analisi può anche aiutare a interpretare il significato biologico dei segnali di associazione. Questo approccio consentirà l'esplorazione dei contributi relativi di diversi meccanismi biologici eventualmente alla base della DDH, utilizzando informazioni genetiche per raggruppare i geni in percorsi putativi e metterli in relazione con le diverse caratteristiche anatomiche e cliniche della DDH. Per il presente studio, i percorsi biologici saranno ottenuti da database consolidati, come i database Gene Ontology e Reactome e altre risorse pubbliche (Ashburner et al, 2000; Croft et al, 2014). I percorsi saranno analizzati in MAGMA, utilizzando le informazioni SNP e/o CNV dell'intero genoma per identificare i percorsi biologici sottostanti per un indice radiologico individuale (de Leeuw et al, 2015). Meccanismi biologici distintivi correlati agli indici radiologici possono essere identificati attraverso analisi di percorso. Ad oggi, la maggior parte dei predittori di esiti di DDH grave si sono basati su risultati clinici e radiografici e sulla valutazione della compromissione funzionale del paziente. Utilizzando modelli prognostici multivariabili, costruiremo un modello multivariato più mirato per la previsione del miglioramento, basato non solo sui tradizionali fattori di rischio clinici e radiologici, ma anche su nuove informazioni genetiche e biomarcatori di imaging.