Генетический и эпигенетический риск СД2 в ОАЭ

Общая цель моего исследования будет заключаться в изучении вклада экологических, генетических и эпигенетических факторов в повышенный риск развития СД2 среди населения Эмиратов по сравнению с европейцами. Мои конкретные цели будут включать:

1. Создать когорту больных СД2 и контрольных групп в Эмиратах, чтобы можно было исследовать генетические и экологические факторы риска СД2 в ОАЭ.
2. Используйте собранные данные, чтобы изучить вклад ожирения, отсутствия физической активности и диетических привычек в повышенный риск развития СД2 среди эмиратцев по сравнению с европейцами, живущими в Великобритании.
3. Выясните, объясняют ли известные и новые генетические варианты высокий риск СД2 в Эмиратах.
4. Изучите профили метилирования ДНК субъектов с СД2 и контрольной группы без диабета в Эмиратах и ​​европейцах и определите различия в профилях метилирования между двумя популяциями.
5. Определите области метилирования-кандидаты, которые связаны с более высоким риском СД2 среди эмиратцев и могут объяснить его.

1. СОЗДАНИЕ КОГОРТЫ СЛУЧАЕВ СД2 В ЭМИРАТАХ И КОНТРОЛЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СД2 В ОАЭ.

ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ: Исследование методом «случай-контроль» СУБЪЕКТЫ: 600 взрослых эмиратцев с СД2 и 600 человек из контрольной группы того же возраста и пола, не страдающих СД2, набраны из Диабетического центра Имперского колледжа Лондона (ICLDC), расположенного в Абу-Даби, ОАЭ. Набор начался в апреле 2016 года. В число участников входят мужчины и женщины в возрасте ≥18 лет. Им предоставляется полное информационное письмо об исследовании, и их просят подписать письменное согласие на включение в исследование.

МЕТОДЫ: Участники пройдут медицинский осмотр, который проведут медсестры и интервьюеры в ICLDC. Обследования будут включать краткую историю болезни, антропометрические измерения, включая вес, рост, окружность талии и бедер, а также артериальное давление. Образцы крови будут взяты после 8-часового голодания для биохимического анализа, который включает измерение уровня глюкозы, инсулина, ЛПВП, общего холестерина и триглицеридов. Диабет будет определяться с использованием критериев ВОЗ 1999 года. Ожирение будет оцениваться по ИМТ, при этом субъекты будут классифицироваться как страдающие ожирением, если ИМТ ≥30 кг/м2, и с избыточным весом, если 25 кг/м2 ≤ ИМТ <30 кг/м2. Кроме того, участников попросят заполнить анкету о физической активности, чтобы оценить их активность на работе, в транспорте и во время отдыха в течение обычной недели. Подгруппе из 200 участников, 100 без СД2 и 100 с СД2, будет предложено носить мониторы активности Actigraph, которые будут измерять уровень их физической активности в течение 7 дней. Этим участникам также будет предложено заполнить анкету по частоте приема пищи, чтобы оценить свои пищевые привычки.

АНАЛИЗ: Данные будут проверены на предмет полноты, согласованности и доли ответивших, а также на наличие предвзятости респондентов. Я проведу описательный анализ, чтобы определить возрастную и половую распространенность традиционных факторов риска СД2 среди эмиратцев и их взаимосвязь с СД2 в этой популяции.

ОБОСНОВАНИЕ: Этот проект планировалось начать в марте 2016 года; однако из-за отсутствия финансирования и задержек с поступлением в колледж я не смог продолжить свои анализы. В период с апреля 2016 г. по февраль 2017 г. я завершил набор 1000 эмиратцев; 500 с T2D и 500 без диабета. Теперь я продолжу набор еще 200 человек для мониторинга физической активности и сбора данных о пищевых привычках.

2. ИЗУЧИТЬ ВКЛАД ФАКТОРОВ РИСКА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ПОВЫШЕНИЕ РИСКА СД2 В ОАЭ.

ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ: Исследование «случай-контроль» ОБЪЕКТЫ: Собрана когорта пациентов из Эмиратов с СД2 и контролей (конкретная цель 1), а также около 5000 европейцев.

АНАЛИЗ: Оцените различия в ИМТ, окружности талии и бедер, уровнях физической активности и пищевом рационе среди эмиратцев и европейцев, не страдающих диабетом. Это позволит мне определить, соотносятся ли различия в показателях распространенности СД2 в эмиратах и ​​странах Европы, о которых сообщается в литературе, с различными показателями факторов риска окружающей среды. Кроме того, сила связи факторов риска окружающей среды с СД2 будет оцениваться с использованием логистической регрессии. Отношения шансов (OR, доверительный интервал (ДИ) 95%) для возраста, ИМТ, соотношения талии и бедер (WHR), отсутствия физической активности и рациона питания будут рассчитываться среди эмиратцев и сравниваться с европейцами. Это позволит оценить, могут ли факторы риска окружающей среды объяснить разницу в величине риска СД2 между двумя популяциями.

3. ПРОВЕДИТЕ ПОЛНОГЕНОМНЫЙ АССОЦИАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ НОВЫХ И ИЗВЕСТНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЛОКУУСОВ, ВЛИЯЮЩИХ И СПОСОБСТВУЮЩИХ ПОВЫШЕНИЮ РИСКА СД2 В ОАЭ.

ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ: Исследование случай-контроль. ИСПЫТУЕМЫЕ: Собрана когорта пациентов с СД2 в Эмиратах и ​​контролей (конкретная цель 1), а также около 5000 европейцев.

МЕТОДЫ: Образцы цельной крови будут взяты у участников после 8-часового голодания для выделения ДНК и генотипирования. ДНК будет извлечена с использованием набора для выделения геномной ДНК PureLinkTM (Invitrogen, Life Technologies) в соответствии с инструкциями производителя. Генотипирование будет проводиться на матрице генотипирования Illumina Infinium II SNP, которая позволяет проводить генотипирование до 500 000 локусов SNP. Амплифицированные и фрагментированные образцы ДНК будут наноситься на чипы BeadChips, где они отжигаются до локус-специфичных 50-меров (ковалентно связанных с одним из более чем 500 000 типов гранул). Один тип бусин соответствует каждому аллелю на локус SNP. Аллельная специфичность определяется удлинением ферментативного основания и впоследствии идентифицируется путем измерения интенсивности флуоресценции шариков.

АНАЛИЗ: Определите варианты с более высокими частотами аллелей среди эмиратцев по сравнению с европейцами. Частоты аллелей будут сравниваться между субъектами из Эмиратов с СД2 и здоровыми людьми из контрольной группы, чтобы идентифицировать известные и новые генетические локусы, связанные с СД2 в ОАЭ. Сила связи генетических вариантов с СД2 будет проанализирована с помощью логистической регрессии в рамках аддитивной генетической модели для оценки величины эффекта (ОШ, ДИ 95%). Величину эффекта будут сравнивать с данными европейцев, чтобы оценить, могут ли выявленные генетические варианты объяснить часть повышенного риска СД2 среди жителей Эмиратов.

Кроме того, я буду тестировать SNP на связь с уровнями глюкозы натощак, уровнями инсулина натощак, уровнями триглицеридов, чувствительностью к инсулину или функцией β-клеток в рамках аддитивной генетической модели, а размеры эффекта будут сравниваться с данными европейцев. Кроме того, комбинированный эффект генетических локусов, влияющих на сходные фенотипические черты, связанные с СД2, будет проверен в двух популяциях. Это будет происходить путем оценки влияния увеличения числа аллелей риска на промежуточный фенотип T2D в Эмиратах по сравнению с европейцами.

ОБОСНОВАНИЕ: Из-за ограничений по набору и финансированию анализы GWA будут проводиться только в 600 случаях СД2 и 600 контрольных группах без диабета. При таком размере выборки я смогу идентифицировать специфические для Эмиратов варианты генетического риска, которые имеют 10% минорную частоту аллеля и размер эффекта 1,3 с мощностью 80%. Это соответствует нашей цели по выявлению специфичных для Эмиратов вариантов с возможной клинической значимостью. В таблице 1 приведены размеры выборки, необходимые для диапазона частот минорных аллелей и отношения шансов в исследовании случай-контроль.

4. ИЗУЧИТЬ РАЗЛИЧИЯ В ПРОФИЛЯХ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК МЕЖДУ ЭМИРАТЦАМИ И ЕВРОПЕЙЦАМИ И ОПРЕДЕЛИТЬ РЕГИОНЫ МЕТИЛИРОВАНИЯ КАНДИДАТОВ, КОТОРЫЕ МОГУТ ОБЕСПЕЧИВАТЬ ВЫСОКИЙ РИСК СД2 СРЕДИ ЭМИРАТЦЕВ И ПАТОГЕНЕЗ ЗАБОЛЕВАНИЯ.

ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ: Исследование случай-контроль. ИСПЫТУЕМЫЕ: Подмножество собранной когорты (конкретная цель 1), включая 100 случаев СД2 из Эмиратов, 100 контролей с резистентностью к инсулину и 100 контролей с чувствительностью к инсулину. В дополнение к 100 взрослым европейцам с СД2, 100 контрольным группам с инсулинорезистентностью и 100 контрольным группам с инсулиночувствительной чувствительностью. Все включенные предметы будут соответствовать возрасту и полу.

МЕТОДЫ: Образцы цельной крови будут взяты у участников. ДНК будет извлечена из изолированных лейкоцитов крови для анализа метилирования ДНК. Геномная ДНК будет обработана бисульфитной конверсией, а бисульфитная конверсия ДНК будет проанализирована с использованием технологии Illumina Infinium Human Methylation 450K BeadChip Array. BeadChip исследует 485 577 позиций цитозина в геноме человека; большинство из них представляют собой динуклеотиды CpG (пары нуклеотидов цитозин-гуанин) с сайтами, расположенными в известных областях генов, включая промотор, тело гена, межгенные и нетранслируемые области.

АНАЛИЗ: Для данного сайта CpG статус метилирования определяется бета-значением, которое рассчитывается как интенсивность метилированного канала, деленная на общую интенсивность. Метилирование для геномных областей будет рассчитываться как среднее значение бета для всех зондов, расположенных в пределах области. Идентификация дифференциально метилированных областей (DMR) будет выполняться с использованием метода зондового лассо, реализованного в R-пакете ChAMP. Профили метилирования ДНК эмиратцев и европейцев, не страдающих диабетом, будут сравниваться, чтобы выявить различия в профилях метилирования между популяциями. Профили метилирования ДНК у эмиратцев и европейцев с СД2 и/или резистентностью к инсулину будут сравниваться с профилями чувствительной к инсулину контрольной группы для выявления DMR, связанных с СД2 и/или резистентностью к инсулину в каждой популяции. Сила связи DMR с СД2 и/или резистентностью к инсулину будет проанализирована с помощью логистической регрессии для оценки величины эффекта (ОШ, ДИ 95%). Величину эффекта будут сравнивать в двух популяциях, чтобы оценить, могут ли выявленные DMR объяснить часть повышенного риска СД2 среди жителей Эмиратов.