Różnice genetyczne zwiększające ryzyko wystąpienia kamieni nerkowych wapniowych: badanie rodzinne

Tło:

Tworzenie się kamieni nerkowych wapniowych ma podłoże genetyczne, a dziedziczność szacuje się na około 50%. U większości osób tworzących kamienie podatność genetyczna jest wielogenowa i wiąże się z dziedziczeniem wielu wariantów genów o niewielkim skutku. Badania asocjacyjne obejmujące cały genom zidentyfikowały powszechne polimorfizmy w 31 genach związanych z powstawaniem kamieni. Podobnie jak inne złożone zaburzenia wielogenowe, nie wyjaśniają one w pełni podatności genetycznej. Prawdopodobnie przyczynią się do tego również warianty rzadkie/niskiej częstotliwości.

W tym niewielkim badaniu obserwacyjnym analizowano DNA członków czterech rodzin tworzących kamienie wapniowe, u których ryzyko wystąpienia kamieni było dziedziczone w sposób autosomalny dominujący. Ustalenia powiązano z danymi biochemicznymi uzyskanymi we wcześniejszych badaniach.

Cel główny: identyfikacja rzadkich wariantów genów związanych z tworzeniem się kamieni.

Cel drugorzędny: poszukiwanie powiązania wariantów z biochemicznymi czynnikami ryzyka kamieni zarejestrowanymi w latach 1998-2000.

Uczestnicy badania W latach 1998–2000 czternaście rodzin z co najmniej trzema krewnymi pierwszego stopnia, u których wystąpiły kamienie wapniowe, wzięło udział w badaniu mającym na celu poszukiwanie segregacji pięciu genów związanych z powstawaniem kamieni. Przeprowadzili badania biochemiczne i analizowali DNA za pomocą mikrosatelitów. Wyniki były negatywne. W czterech rodzinach kamienie były dziedziczone w sposób autosomalny. Do nowego badania zrekrutowano czterdziestu siedmiu ich członków.

Metody DNA wyekstrahowany z przechowywanej zamrożonej krwi analizowano metodą sekwencjonowania całego egzomu (WES) od dziesięciu osób tworzących kamienie (po trzech z każdej z trzech rodzin i jedna z czwartej) oraz od trzech członków z jednej rodziny, którzy wykazywali niskie wydalanie cytrynianu z moczem, czynnik ryzyka kamienia. Dane dotyczące sekwencji najpierw porównano z panelem 367 genów kandydujących, które według doniesień są powiązane z kamieniami, cechami pośrednimi i funkcją nerek. Ponieważ kamica nerkowa jest chorobą stosunkowo powszechną, częstość występowania alleli drugorzędnych mniejsza lub równa 2% (MAF≤0,02) zastosowano, aby zachować rzadkie i niskiej częstotliwości warianty. Następnie przeanalizowaliśmy wszystkie inne warianty z całego genomu, które były obecne u wszystkich trzech osób tworzących kamienie w każdej rodzinie poddanej WES. Do tego bardzo dużego zbioru danych zastosowaliśmy agresywne filtrowanie. Znaczenie każdego wariantu dla kamieni sprawdzono przy użyciu bazy danych DISEASE i obszernego przeglądu literatury, a priorytet uznano za istotne. Aby zbadać powiązanie wariantów wybranych dla każdego rodzaju z kamieniami, prześledzono je w całym rodowodzie za pomocą analizy DNA wszystkich członków rodziny Kaspara. [1] Podsumowanie wyników

1 W substancjach tworzących kamień zidentyfikowano łącznie 20 rzadkich wariantów (polimorfizmów), które in silico przewidywano jako patogenne i potencjalnie istotne w przypadku kamicy moczowej. Badania śledzenia dla 9 wariantów wykazały słabą segregację, a kamienie zaprzeczały (ale nie wykluczały) roli w tworzeniu się kamieni.

2. Spektrum wariantów było inne dla każdej rodziny. 3. Co zaskakujące, warianty nie występowały w genach uznawanych za główną przyczynę kamieni. Większość z nich jest nieznana klinicystom i naukowcom na całym świecie.

4. Aby ocenić prawdopodobne znaczenie naszych priorytetowych wariantów, uzyskaliśmy porady od kilku grup na całym świecie zainteresowanych badaniami nad odpowiednimi genami. Aby pomóc w tym badaniu, naukowcy z Paryża, Lille i Wielkiej Brytanii (Oxford, Cambridge i Sheffield) przeprowadzili wstępne analizy funkcjonalne. Żaden jednak nie był w stanie zrobić więcej.

5. Z sekwencji egzomów zgłoszono jeden wariant jako patogenny wariant TCAF2*, genu białka inaktywującego kanał wapniowy błony komórkowej. Ostatecznie wykazano, że wariant ten występuje w nieaktywnym pseudogenie i nie jest znaczący.

6 W czasie naszych badań jeden wariant mitochondrialnego transportera Mg-ATP SLC25A25*, niezidentyfikowany wcześniej w substancjach tworzących kamieni, został znaleziony w dużej włoskiej rodzinie z kamieniami. [1] 7. U osób tworzących kamień z wariantami SLC25A25 i MEPE* występowała fosfaturia. 8. W badanej rodzinie nie badano rzadkich wariantów związanych z niskim wydalaniem cytrynianów.

Wnioski i) Zmiany w szerokim zakresie genów mogą przyczyniać się do powstawania kamieni; występują one w genach, z którymi wcześniej nie mieliśmy do czynienia. ii) Dalsze badania laboratoryjne są niezbędne do zbadania potencjalnie ważnych wariantów, ale jest to rzadko możliwe do osiągnięcia ze względu na ograniczone możliwości na całym świecie w zakresie badania zaangażowanych genów. iii) Wyniki zgłaszane z ekranów egzomów są omylne – pseudogeny są jednym ze źródeł błędów. iv) Wymiana wyników pomiędzy laboratoriami prowadzącymi podobne badania na całym świecie ma kluczowe znaczenie.

* TCAF2 TRPM8 Współczynnik powiązany z kanałem 2; SLC25A25 Rodzina nośników substancji rozpuszczonych 25 Członek 25; Zewnątrzkomórkowa fosfoglikoproteina macierzy MEPE.

[1] Jabalameli MR, Fitzpatrick FM, Colombo R i in. Sekwencjonowanie egzomu identyfikuje wariant choroby mitochondrialnego nośnika ATP-Mg/Pi SLC25A25 w dwóch rodzinach z kamieniami nerkowymi Mol Genet Genomic Med. grudzień 2021;9(12):e1749. doi: 10.1002/mgg3.1749.