Genetyczne i epigenetyczne ryzyko T2D w Zjednoczonych Emiratach Arabskich

Ogólnym celem moich badań będzie zbadanie wpływu czynników środowiskowych, genetycznych i epigenetycznych na zwiększone ryzyko T2D w populacji Emiratów w porównaniu z Europejczykami. Moimi celami szczegółowymi będą:

1. Stworzenie kohorty przypadków T2D i kontroli w Emiratach, aby umożliwić badanie genetycznych i środowiskowych czynników ryzyka T2D w Zjednoczonych Emiratach Arabskich.
2. Wykorzystaj zebrane dane do zbadania wpływu otyłości, braku aktywności fizycznej i nawyków żywieniowych na zwiększone ryzyko T2D wśród Emiratczyków w porównaniu z Europejczykami mieszkającymi w Wielkiej Brytanii.
3. Zbadaj, czy znane i nowe warianty genetyczne odpowiadają za wysokie ryzyko T2D w Emiratach.
4. Zbadaj profile metylacji DNA osób z T2D i kontrolnych osób bez cukrzycy w Emiratach i Europejczykach oraz zidentyfikuj różnice w profilach metylacji między dwiema populacjami.
5. Zidentyfikuj kandydujące regiony metylacji, które są powiązane i mogą odpowiadać za wyższe ryzyko T2D wśród Emiratczyków.

1. USTANOWIĆ KOHORTĘ PRZYPADKÓW T2D Z EMIRATU I KONTROLI, ABY UMOŻLIWIĆ BADANIE GENETYCZNYCH I ŚRODOWISKOWYCH CZYNNIKÓW T2D W ZEA.

PROJEKT BADANIA: Badanie kliniczno-kontrolne BADANIE: 600 dorosłych Emiratów z T2D i 600 osób z grupy kontrolnej dobranej pod względem wieku i płci, wolnych od T2D, rekrutowanych z Imperial College London Diabetes Centre (ICLDC) z siedzibą w Abu Zabi w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. Rekrutacja rozpoczęła się w kwietniu 2016 roku. Uczestnikami są mężczyźni i kobiety w wieku ≥18 lat. Otrzymują oni pełne pismo informacyjne o badaniu i proszeni są o podpisanie pisemnej zgody na udział w badaniu.

METODY: Uczestnicy zostaną poddani badaniom lekarskim, które zostaną przeprowadzone przez pielęgniarki i ankieterów w ICLDC. Egzaminy będą obejmować krótką historię medyczną, pomiary antropometryczne, w tym wagę, wzrost, obwód talii i bioder oraz ciśnienie krwi. Próbki krwi zostaną pobrane po 8-godzinnym poście do analizy biochemicznej, która obejmuje pomiar poziomu glukozy, insuliny, HDL i cholesterolu całkowitego oraz trójglicerydów. Cukrzyca zostanie zdefiniowana na podstawie kryteriów WHO z 1999 roku. Otyłość będzie oceniana na podstawie BMI, przy czym osoby zostaną sklasyfikowane jako otyłe, jeśli BMI ≥30 kg/m2 i z nadwagą, jeśli 25 kg/m2 ≤ BMI < 30 kg/m2. Dodatkowo uczestnicy zostaną poproszeni o wypełnienie kwestionariusza aktywności fizycznej, aby ocenić swoją aktywność w pracy, transporcie i czasie wypoczynku w typowym tygodniu. Podzbiór 200 uczestników, 100 wolnych od T2D i 100 z T2D, zostanie poproszony o noszenie monitorów aktywności Actigraph, które będą mierzyć ich poziom aktywności fizycznej przez 7 dni. Uczestnicy ci zostaną również poproszeni o wypełnienie kwestionariusza dotyczącego częstotliwości spożywania posiłków w celu oceny ich nawyków żywieniowych.

ANALIZA: Dane zostaną zbadane pod kątem kompletności, spójności i wskaźników odpowiedzi oraz dowodów na stronniczość respondentów. Przeprowadzę analizy opisowe w celu określenia rozpowszechnienia konwencjonalnych czynników ryzyka T2D wśród Emiratczyków w zależności od wieku i płci oraz ich związku z T2D w tej populacji.

UZASADNIENIE: Rozpoczęcie realizacji projektu zaplanowano na marzec 2016 r.; jednak z powodu braku funduszy i opóźnień w zapisach na studia nie byłem w stanie kontynuować moich analiz. W okresie od kwietnia 2016 do lutego 2017 ukończyłem rekrutację 1000 osób z Emiratów; 500 z T2D i 500 bez cukrzycy. Teraz będę kontynuować rekrutację kolejnych 200 osób do monitorowania aktywności fizycznej i zbierania danych dotyczących nawyków żywieniowych.

2. BADANIE WKŁADU ŚRODOWISKOWYCH CZYNNIKÓW RYZYKA W ZWIĘKSZONE RYZYKO T2D W ZEA.

PROJEKT BADANIA: Badanie kliniczno-kontrolne TEMATY: Kohorta przypadków T2D z Emiratów i zebranych kontroli (cel szczegółowy 1), a także ~5000 Europejczyków.

ANALIZA: Oceń różnice w BMI, obwodzie talii i bioder, poziomach aktywności fizycznej i spożyciu diety wśród Emiratczyków i Europejczyków wolnych od cukrzycy. Pozwoli mi to określić, czy różnice we wskaźnikach rozpowszechnienia T2D u osób z Emiratów i Europy, opisywane w literaturze, odpowiadają różnym wskaźnikom środowiskowych czynników ryzyka. Ponadto siła związku środowiskowych czynników ryzyka z T2D zostanie oceniona za pomocą regresji logistycznej. Iloraz szans (OR, przedział ufności (CI) 95%) wieku, BMI, stosunku talii do bioder (WHR), braku aktywności fizycznej i spożycia zostanie obliczony wśród Emiratczyków i porównany z Europejczykami. Pozwoli to ocenić, czy środowiskowe czynniki ryzyka mogą wyjaśnić różnicę w wielkości ryzyka T2D między dwiema populacjami.

3. PRZEPROWADZIĆ ANALIZĘ POWIĄZAŃ W CAŁYM GENOMIE W CELU ZIDENTYFIKACJI NOWYCH I ZNANYCH LOCI GENETYCZNYCH WPŁYWAJĄCYCH I PRZYCZYNIAJĄCYCH SIĘ DO ZWIĘKSZENIA RYZYKA T2D W ZEA.

PROJEKT BADANIA: Badanie kliniczno-kontrolne. BADANIA: Kohorta zebranych przypadków T2D i kontroli z Emiratów (cel szczegółowy 1), a także ~5000 Europejczyków.

METODY: Próbki pełnej krwi zostaną pobrane od uczestników po 8-godzinnym poście w celu ekstrakcji DNA i genotypowania. DNA zostanie wyekstrahowane przy użyciu zestawu do ekstrakcji genomowego DNA PureLinkTM (Invitrogen, Life Technologies), zgodnie z instrukcjami producenta. Genotypowanie zostanie przeprowadzone na macierzy genotypowania Illumina Infinium II SNP, która skaluje genotypowanie do 500 000 loci SNP. Zamplifikowane i pofragmentowane próbki DNA zostaną zastosowane w BeadChips, gdzie łączą się ze specyficznymi dla locus 50-merami (kowalencyjnie połączonymi z jednym z ponad 500 000 typów kulek). Jeden typ perełek odpowiada każdemu allelowi na locus SNP. Specyficzność alleliczna jest nadawana przez wydłużanie zasad enzymatycznych, a następnie identyfikowana przez pomiar intensywności fluorescencji perełek.

ANALIZA: Zidentyfikuj warianty z wyższą częstością alleli wśród Emiratczyków w porównaniu z Europejczykami. Częstotliwości alleli zostaną porównane między pacjentami z Emiratów z T2D i zdrowymi kontrolami w celu zidentyfikowania znanych i nowych loci genetycznych, które są związane z T2D w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. Siła powiązania wariantów genetycznych z T2D zostanie przeanalizowana za pomocą regresji logistycznej w ramach addytywnego modelu genetycznego w celu oszacowania wielkości efektu (OR, CI 95%). Rozmiary efektu zostaną porównane z danymi pochodzącymi od Europejczyków, aby ocenić, czy zidentyfikowane warianty genetyczne mogą częściowo wyjaśnić zwiększone ryzyko T2D wśród Emiratczyków.

Ponadto przetestuję SNP pod kątem związku z poziomami glukozy na czczo, poziomami insuliny na czczo, poziomami trójglicerydów, wrażliwością na insulinę lub funkcją komórek β w ramach addytywnego modelu genetycznego, a rozmiary efektów zostaną porównane z danymi uzyskanymi od Europejczyków. Ponadto w obu populacjach zostanie przetestowany łączny efekt loci genetycznych wpływających na podobne cechy fenotypowe związane z T2D. Odbędzie się to poprzez ocenę wpływu posiadania coraz większej liczby alleli ryzyka na pośredni fenotyp T2D w Emiratach w porównaniu z Europejczykami.

UZASADNIENIE: Ze względu na ograniczenia rekrutacyjne i finansowe analizy GWA zostaną przeprowadzone tylko w 600 przypadkach T2D i 600 kontrolach wolnych od cukrzycy. Dzięki tej wielkości próby będę w stanie zidentyfikować specyficzne dla Emiratów warianty ryzyka genetycznego, które mają 10% częstości mniejszych alleli i wielkość efektu 1,3, z 80% mocą. Spełnia to nasz cel, jakim jest identyfikacja wariantów specyficznych dla Emiratów, które mogą mieć znaczenie kliniczne. Tabela 1 podsumowuje wielkość próby wymaganą dla zakresu częstości mniejszych alleli i ilorazów szans w projekcie badania kliniczno-kontrolnego.

4. BADANIE RÓŻNIC W PROFILACH METYLACJI DNA MIĘDZY EMIRATIS A EUROPEJCZYKAMI ORAZ ZIDENTYFIKACJA REGIONÓW METYLACJI KANDYDUJĄCYCH, KTÓRE MOGĄ ODPOWIADAĆ ZA WYŻSZE RYZYKO T2D WŚRÓD EMIRATIS I STANOWIĆ PODSTAWĘ PATOGENEZY CHORÓB.

PROJEKT BADANIA: Badanie kliniczno-kontrolne. BADANIE: Podzbiór zebranej kohorty (cel szczegółowy 1), w tym 100 przypadków T2D z Emiratów, 100 osób z grupy kontrolnej opornej na insulinę i 100 osób z grupy kontrolnej wrażliwej na insulinę. Oprócz 100 dorosłych Europejczyków z T2D, 100 osób z grupy kontrolnej opornej na insulinę i 100 osób z grupy kontrolnej wrażliwej na insulinę. Wszystkie uwzględnione przedmioty będą dopasowane pod względem wieku i płci.

METODY: Od uczestników zostaną pobrane próbki krwi pełnej. DNA zostanie wyekstrahowane z wyizolowanych leukocytów krwi do testów metylacji DNA. DNA genomowe zostanie poddane konwersji wodorosiarczynem, a DNA przekształcone wodorosiarczynem zostanie przeanalizowane przy użyciu technologii Illumina Infinium Human Methylation 450K BeadChip Array. BeadChip bada 485 577 pozycji cytozyny w ludzkim genomie; większość to dinukleotydy CpG (pary nukleotydów cytozyna-guanina), z miejscami zlokalizowanymi w znanych regionach genów, w tym promotora, ciała genu, regionów międzygenowych i nieulegających translacji.

ANALIZA: Dla danego miejsca CpG stan metylacji jest określany przez wartość beta, która jest obliczana jako intensywność kanału metylowanego podzielona przez całkowitą intensywność. Metylacja dla regionów genomowych zostanie obliczona jako średnia beta dla wszystkich sond znajdujących się w regionie. Identyfikacja różnicowo metylowanych regionów (DMR) zostanie przeprowadzona przy użyciu metody lasso sondy zaimplementowanej w pakiecie R ChAMP. Profile metylacji DNA Emiratczyków i Europejczyków wolnych od cukrzycy zostaną porównane w celu zidentyfikowania różnic w profilach metylacji w różnych populacjach. Profile metylacji DNA u Emiratczyków i Europejczyków z T2D i/lub opornością na insulinę zostaną porównane z profilami osób kontrolnych wrażliwych na insulinę, aby zidentyfikować DMR związane z T2D i/lub opornością na insulinę w każdej populacji. Siła związku DMR z T2D i/lub insulinoopornością zostanie przeanalizowana za pomocą regresji logistycznej w celu oszacowania wielkości efektu (OR, CI 95%). Wielkości efektów zostaną porównane w obu populacjach, aby ocenić, czy zidentyfikowane DMR mogą wyjaśnić część zwiększonego ryzyka T2D wśród Emiratczyków.