Mechanizmy genetyczne i dodatkowe czynniki ryzyka leżące u podstaw dysplazji stawu biodrowego

Badana populacja i próbki DNA Obserwacja kliniczna i radiologiczna członków badania kohortowego stawu biodrowego urodzonych w 1989 r. (n=4004, wskaźnik odpowiedzi 52%) oraz tych, u których stwierdzono ultrasonograficznie niedojrzałe lub dysplastyczne stawy biodrowe w okresie noworodkowym w latach 1988 i 1990 (n=480, odpowiedź 67,7%) wykonano w latach 2007-2009, umożliwiając tym samym scharakteryzowanie DDH u 2406 osób. W 1779 z nich pobrano próbki śliny za zgodą, a DNA wyekstrahowano i przechowywano w laboratorium profesora Billa Olliera na Uniwersytecie w Manchesterze.

Wstępne badanie kohorty stawu biodrowego jest dobrze opisane na stronie ClinicalTrials.gov Identyfikator: NCT01818934.

Analizy genotypowania całego genomu, SNP i asocjacji CNV:

Próbki DNA zostaną wysłane do Wydziału Medycyny Klinicznej i Molekularnej Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (NTNU) w Norwegii w celu genotypowania całego genomu SNP (polimorfizm pojedynczego nukleotydu). W tym badaniu wykorzystamy najnowszą wersję macierzy Illumina Core Exome, obejmującą znane geny, wybrane eksony i regiony promotorowe, a także szkielet wspólnej zmienności genetycznej, pozwalający na przypisanie genotypów, które poszerzą zawartość genomową, którą będziemy badać. Zatem ta macierz zapewni wystarczające pokrycie genomu do analiz szlaków biologicznych. Wstępna kontrola jakości zostanie przeprowadzona w oprogramowaniu Genome Studio firmy Illumina. Późniejsza kontrola jakości zostanie przeprowadzona zgodnie z opisem w artykule Andersona i in., aby uniknąć typowych czynników zakłócających, takich jak efekt partii (Lam i in. 2020, Anderson i in. 2010). Pokrycie zmienności całego genomu zostanie dodatkowo ulepszone przez imputację niegenotypowanych SNP przy użyciu bezpośrednio genotypowanych SNP i informacji o nierównowadze sprzężeń z Konsorcjum Haplotypów Referencyjnych. Imputacja zostanie przeprowadzona przy użyciu oprogramowania Impute2, zgodnie z zalecanymi wytycznymi (Howie i in., 2011). Oprócz analizy szlaku zostanie przeprowadzona ogólna analiza asocjacji w celu odkrycia SNP związanych z DDH. W przypadku tych analiz zostaną zastosowane standardowe metody kontroli jakości i metody statystyczne (Purcell i in., 2007). Zmienność liczby kopii (CNV) zostanie określona za pomocą PennCNV (Wang, Li, Hadley i in., 2007), a ich związek ze wskaźnikami dysplazji stawu biodrowego zostanie zbadany za pomocą analiz regresji. Biorąc pod uwagę naszą obecną wielkość próby, mamy około 50% mocy do wykrycia wariantu w tej próbce (częstość 20% dysplazji stawu biodrowego i podobna częstość alleli i OR najlepszego kandydata w GDF5). Jednak korzystając z wielu fenotypów i analiz genetycznych, będziemy w stanie zbadać genetykę dysplazji stawu biodrowego i kształtu stawu biodrowego w wyjątkowy sposób.

Analizy szlaków biologicznych: Zastosowanie konwencjonalnych metod asocjacji całego genomu nie pozwala w pełni zbadać potencjalnie skomplikowanych relacji między wariantami genetycznymi lub między białkami wynikającymi z wariantów genetycznych. Aby pomóc rozwiązać ten problem, opracowano metody analizy oparte na ścieżce i sieci (np. Wang, Li, Bucan i in. 2007; Torkamani i in. 2008; Baranzini i in. 2009; Eleftherohorinou i in. 2009; Perry i in. 2009; Peng i in. 2010). Metody te zazwyczaj łączą dowody wielu genów / SNP w obrębie określonego szlaku biologicznego, w celu ustalenia, czy szlak może być zaangażowany w rozwój fenotypu. Metody permutacji są często stosowane do oceny istotności w tych analizach. Ten rodzaj analizy może również pomóc w interpretacji biologicznego znaczenia sygnałów asocjacyjnych. Takie podejście pozwoli na zbadanie względnego wkładu różnych mechanizmów biologicznych, które prawdopodobnie leżą u podstaw DDH, z wykorzystaniem informacji genetycznych do grupowania genów w domniemane szlaki i powiązania ich z różnymi cechami anatomicznymi i klinicznymi DDH. W bieżącym badaniu ścieżki biologiczne zostaną uzyskane z ustalonych baz danych, takich jak bazy danych Gene Ontology i Reactome oraz innych zasobów publicznych (Ashburner i in., 2000; Croft i in., 2014). Ścieżki zostaną przeanalizowane w MAGMA, przy użyciu informacji SNP i / lub CNV całego genomu w celu zidentyfikowania podstawowych ścieżek biologicznych dla indywidualnego wskaźnika radiologicznego (de Leeuw i in., 2015). Dzięki analizom ścieżek można zidentyfikować charakterystyczne mechanizmy biologiczne związane ze wskaźnikami radiologicznymi. Do tej pory większość predyktorów ciężkiego przebiegu DDH opierała się na wynikach klinicznych i radiologicznych oraz na ocenie upośledzenia czynnościowego pacjenta. Za pomocą wielowymiarowych modeli prognostycznych zbudujemy bardziej ukierunkowany, wielowymiarowy model przewidywania poprawy, oparty nie tylko na tradycyjnych klinicznych i radiologicznych czynnikach ryzyka, ale także na nowych informacjach genetycznych i biomarkerach obrazowania.