ВЧК и шизофрения, часть 3.
Перевод третьего обзора о роли вариации числа копий (CNV) при шизофрении.
More Evidence for CNVs in Schizophrenia Etiology-Jury Still Out on Practical Implications
И опять свидетельства связи ВЧК с этиологией шизофрении - но практическое значение пока трудно оценить.
31 июля 2008. Результаты трёх крупных независимых исследований, нацеленных на понимание генетических причин шизофрении, были опубликованы онлайн в журналах семейства Nature 30 июля 2008 года. В двух работах, посвященных изучению редких генетических делеций или дупликаций, одна и та же пара хромосомных областей оказалась связана с заболеванием, а в третьей статье, анализирующей вклад распространенных генетических вариантов, представлен новый ген-кандидат. Суммарно этими исследованиями были охвачены тысячи людей, как с шизофренией, так и без, и результаты наверняка будут широко представлены в прессе, а научное сообщество ударится в дебаты о их значении и о выборе направления дальнейших поисков.
Обе работы по редким вариациям числа копий (ВЧК) напечатаны в одном номере Nature, по соседству друг с другом, и в одной сообщается об умеренно повышенном числе редких делеций или дупликаций у больных шизофренией, ведущих к измененному числу копий генов. В обоих статьях указаны одинаковые хромосомные участки (1q21.1, 15q13.3), на которых вариация числа копий ассоциирована с риском шизофрении. Третья публикация, основанная на широкогеномном ассоциационном исследовании, указывает на возможную связь шизофрении и биполярного расстройства с геном, предположительно регулирующим активность других генов.
Включения и выпадения множатся
Риск развития шизофрения, как принято считать, во многом обусловлен генетикой, и превалирующая генетическая теория говорит о распространенных вариантах множества генов, которые по отдельности имеют малый эффект, но в совокупности и под воздействием внешней среды способны вызвать заболевание. Однако этот взгляд оспаривается учеными, исследующими маленькие делеции или мультипликации частей кромосом, ведущие к изменению числа копий генов. Недавно была распознана роль вариаций числа копий (ВЧК) в качестве основного источника межперсональных генетических отличий (см новость на SRF), ВЧК были также связаны с аутизмом (см. новость на SRF). Недавние работы предполагают связь ВЧК с шизофренией: как сообщается, у больных повышено число ВЧК (см новость на SRF), в том числе не унаследованных, впервые появившихся у конкретного больного ("de novo вариации числа копий", см. новость на SRF).
В то время как предыдущие исследования охватывали относительно небольшое число испытуемых, в двух сегодняшних работах для поиска редких ВЧК и последующей оценке их влияния на риск используются значительно более многочисленные выборки. В одной работе, проведенной Международным Консорциумом по Шизофрении (ISC), рассчитана частота редких ВЧК у 3391 пациента и 3181 контрольного субъекта и ассоциация конкретных ВЧК с болезнью. Группой исследователей, в которую вошли ученые Европы, Северной Америки и Австралии, руководила Памела Склар, автор-корреспондент, вместе с коллегами из Института Бродов при Гарварде и MIT (Кембридж, шт. Массачусеттс). Сначала ученые сообщают, что в геноме больных шизофренией больше редких делеций и вставок (соответствующих следующим критериям: обнаружение не более чем у 1% людей и длина более 100 килобаз) по сравнению с контрольной выборкой, и что ВЧК затрагивают у них большее число генов. У контрольных субъектов было в среднем по 0.99 ВЧК на человека. У людей с шизофренией, число ВЧК было повышено на 15%, разница "небольшая но статистически высокозначимая", по мнению авторов. Число генов, подвергшихся влиянию вариаций, у больных было в 1.41 раза выше по сравнению со здоворыми людьми. А когда исследователи отсекли все вариации, сосредотачиваясь то на тех, что встречались лишь однажды на всю группу, то на тех, что были длиннее 100 килобаз, то на тех, что повреждали как минимум один известный ген - во всех этих категориях еще сильнее выступала связь с шизофренией. Полученные данные, по видимому, подкрепляют и развивают недавние находки группы Walsh et al., 2008 (cм новость на SRF), притом на значительно более крупной выборке. Авторы пишут, что "По этиологии шизофрении ведутся жаркие споры. Теперь у нас есть твердые и реплицированные свидетельства того, что геномы больных шизофренией содержат повышенное число структурных вариаций."
Благодаря размеру выборки исследователи получили возможность тестировать отдельные ВЧК-области на предмет ассоциации с заболеванием. Как и ожидалось, они обнаружили делеции в области 22q11.2 (связанной с вело-карди-фациальным синдромом а также ассоциированным с шизофренией) у 13 пациентов, но ни у одного здорового испытуемого. Нашлось еще два региона, в которых у больных оказалось значительно больше ВЧК. Хромосомный участок 15q13.3 дал сигнал в девяти случаях у пациентов (ноль у здоровых), а 1q21.1 - у 10 пациентов и одного здорового лица. Область 1q21.1, в которой известно 27 генов, уже связывали с шизофренией (Brzustowics et al., 2000; Gurling et al., 2001), а вот область 15q13.3 ранее не подозревалась в такой связи. Однако недавно была обнаружена возможная связь этой области с синдромом умственной отсталости с судорогами (). В ней также расположен один кандидатный ген шизофрении, CHRNA7, кодирующий альфа7-субъединицу никотинового ацетилхолинового рецептора, возможно, связанную с дефицитами слуховых вызванных потенциалов - фенотипом, ассоциированным с болезнью (Freedman et al., 1997; Xu et al., 2001).
Были и другие ВЧК, найденные только у пациентов, и авторы пишут об этих вариациях, что "по меньшей мере некоторые из этих редких ВЧК, наблюдаемых у больных, но не в контрольной группе, могут представлять факторы риска шизофрении, хотя, как и Walsh et al., мы не смогли определить, какие именно." В будущем важным направлением станет клиническая и фенотипическая характеризация людей, в чьем геноме содержатся определенные делеции, чтобы в итоге установить биологически обоснованную связь [болезни] с затронутыми генами.
Второе исследование, еще один пример международного сотрудничества под эгидой консорциума SGENE, было возглавлено первым автором Kari Stefansson из компании deCODE Genetics (Рейкьявик, Финляндия). Трио первых авторов составили Hrein Stefansson, также из deCODE, Dan Rujascu из Университета Людвига-Максимилиана (Мюнхен, Германия), и Sven Cichon из Университета Бонна (Германия). Их рабочая гипотеза заключалась в том, что сниженная репродуктивная способность при тяжелых психических заболеваниях подвергает аллели риска негативной селекции, вследствие чего гены, несущие значительный риск, должны быть довольно большой редкостью. Следовательно, редкие варианты могут вносить больший вклад в риск шизофрении, чем считалось ранее, но и обнаружить их труднее. В поисках редких крупных и рекуррентных ВЧК, несущих следы негативной селекции, группа выполнила полногеномный поиск de novo ВЧК в группе здоровых испытуемых, состоявшей из 2160 семей (по три человека каждая - два родителя и ребенок), а также в 5558 парах родитель-ребенок. Они идентифицировали 66 de novo ВЧК, которые они затем попытались обнаружить и изучить у 5000 пациентов с шизофренией.
Из 66 ВЧК, восемь обнаруживались как минимум у одного пациента, в их числе три большие делеции, изучение которых показало номинальную ассоциацию с шизофренией и другими связанными с ней психозами. Три делеции, номинально связанные с шизофренией в первой выборке, были изучены в других выборках (до шести выборок на делецию), суммарная численность которых составила 3285 пациентов и 7951 контрольный субъект. Все три делеции, на 1q21.1, 15q11.2 и 15q13.3, были значительно ассоциированы с шизофренией и психозом в совокупной выборке, с высоким odds ratio (OR) (OR = 14.83, OR = 2.73, и OR = 11.54 соответственно).
Результаты исследования ISC указали на те же две области. Делеции в 1q21.1 были отмечены у 11 из 4718 пациентов (0.23%) против 8 у контрольных субъектов (0.02%). Хромосомный участок 15q13.3 также был значительно ассоциирован с шизофренией и подобными психозами в обоих работах. Ассоциация болезни с 15q11.2 была обнаружена только в исследовании SGENE. Этот участок содержит ген CYFIP1, интересный тем, что его делеция ассоциирована с синдромом Прадера-Вилли, который может проявляться персеверативным поведением (недостаток когнитивной гибкости, а это одна из черт шизофрении) и синдромом Ангельмана, при котором могут отмечаться аутистические черты.
Авторы заключают, что "Идентификация этих редких, рекуррентных вариантов, связанных с риском болезни, важна сама по себе, ведь она была получена независимо в исследовании множества предков (in multiple founders) и вариации эти подвергаются негативному селекционному давлению. Анализ ВЧК может также указать нам путь к идентификации дополнительных, более распространенных риск-вариантов в генах и сигнальных путях, вовлеченных в шизофрению."
Не забудем о ассоциациях с SNP
Возможно, новые исследования и говорят о том, что на смену поискам распространенных вариаций, несущих умеренный риск, в моду вошла охота за редкими, но катастрофическими по своим последствиям изменениям генома. Однако на нашей очереди третья статья, опубликованная сегодня в Nature Genetics, и, возможно, еще не время отказываться от поиска обычных вариаций, частично обуславливающих шизофрению. Авторы этой статьи, Michael O'Donovan и Michael Owen из Университета Кардиффа (Великобритания), вместе с коллегами, утверждают, что полногеномный поиск ассоциаций на основе данных об однонуклеотидных полиморфизмах (SNP) позволил успешно идентифицировать гены с малым вкладом в этиологию других заболеваний, что и ожидается в случае с шизофренией. Они описывают свое исследование, осуществленное в несколько этапов и охватившее в сумме более 6286 пациентов и 12993 контрольных субъектов. Их первоначальный анализ включал 479 случаев заболевания, а контрольная группа насчитывала 2937 человек, при этом сравнивались 362.532 однонуклеотидных полиморфизма. На втором этапе ученые выбрали 12 полиморфизмов, показавших умеренно устойчивую ассоциацию, и изучили их роль на других выборках - 1664 пациента и 3551 здоровых лиц, получив в результате репликацию результатов для шести полиморфизмов из первоначальной дюжины. Вторая попытка репликации, на выборках в 4143 пациента и 6515 здоровых лиц, подтвердила значительную связь гена ZNF804A на участке 2q32.1 с предрасположенностью шизофрении, а также указала на две интергенные области в 11p14.1 и 16p13.2.
Во втором анализе, они добавили выборки людей с биполярным расстройством и обнаружили что ассоциация с ZNF804A стала крепче - возможно, варианты этого гена связаны с расширеным фенотипом психоза (см. обсуждение на SRF). Ген кодирует нехарактеризованный белок, и, хотя его функция еще неизвестна, белок обладает некоторыми характеристиками транскрипционного фактора.
"Наша работа показывает, что несмотря на отсутствие биологических критериев диагностики, шизофрения поддается тем же генетическим подходам, что и другие распространенные заболевания, и, как в большинстве других болезней, эффект [вариаций] невелик", заключают авторы. "На основании наших находок можно уверенно предполагать, что дальнейший полногеномный анализ ассоиаций (GWA) на более крупных выборках позволит идентифицировать множество дополнительных генетических факторов риска, которые смогут пролить свет на патофизиологию одной из самых загадочных болезней. Приоритетными теперь должны стать подбор и анализ больших когорт испытуемых, достаточно многочисленных для того, чтобы дать показатели статистически убедительной силы." - пишут они. - Пэт Маккафри, schizophreniaforum.org
Публикации:
The International Schizophrenia Consortium. Rare chromosomal deletions and duplications increase risk of schizophrenia. Nature. 2008 July 30, Advance online publication.
Stefansson H., Rujescu D., Cichon S. et al. Large recurrent microdeletions associated with schizophrenia. Nature. 2008 July 30, Advance online publication.
O’Donovan MC. et al. Identification of loci associated with schizophrenia by genome-wide association and follow-up. Nature Genet. 2008 July 30, Advance online publication.
См. также:
ВЧК и шизофрения, часть 1.
ВЧК и шизофрения, часть 2.
И опять свидетельства связи ВЧК с этиологией шизофрении - но практическое значение пока трудно оценить.
31 июля 2008. Результаты трёх крупных независимых исследований, нацеленных на понимание генетических причин шизофрении, были опубликованы онлайн в журналах семейства Nature 30 июля 2008 года. В двух работах, посвященных изучению редких генетических делеций или дупликаций, одна и та же пара хромосомных областей оказалась связана с заболеванием, а в третьей статье, анализирующей вклад распространенных генетических вариантов, представлен новый ген-кандидат. Суммарно этими исследованиями были охвачены тысячи людей, как с шизофренией, так и без, и результаты наверняка будут широко представлены в прессе, а научное сообщество ударится в дебаты о их значении и о выборе направления дальнейших поисков.
Обе работы по редким вариациям числа копий (ВЧК) напечатаны в одном номере Nature, по соседству друг с другом, и в одной сообщается об умеренно повышенном числе редких делеций или дупликаций у больных шизофренией, ведущих к измененному числу копий генов. В обоих статьях указаны одинаковые хромосомные участки (1q21.1, 15q13.3), на которых вариация числа копий ассоциирована с риском шизофрении. Третья публикация, основанная на широкогеномном ассоциационном исследовании, указывает на возможную связь шизофрении и биполярного расстройства с геном, предположительно регулирующим активность других генов.
Включения и выпадения множатся
Риск развития шизофрения, как принято считать, во многом обусловлен генетикой, и превалирующая генетическая теория говорит о распространенных вариантах множества генов, которые по отдельности имеют малый эффект, но в совокупности и под воздействием внешней среды способны вызвать заболевание. Однако этот взгляд оспаривается учеными, исследующими маленькие делеции или мультипликации частей кромосом, ведущие к изменению числа копий генов. Недавно была распознана роль вариаций числа копий (ВЧК) в качестве основного источника межперсональных генетических отличий (см новость на SRF), ВЧК были также связаны с аутизмом (см. новость на SRF). Недавние работы предполагают связь ВЧК с шизофренией: как сообщается, у больных повышено число ВЧК (см новость на SRF), в том числе не унаследованных, впервые появившихся у конкретного больного ("de novo вариации числа копий", см. новость на SRF).
В то время как предыдущие исследования охватывали относительно небольшое число испытуемых, в двух сегодняшних работах для поиска редких ВЧК и последующей оценке их влияния на риск используются значительно более многочисленные выборки. В одной работе, проведенной Международным Консорциумом по Шизофрении (ISC), рассчитана частота редких ВЧК у 3391 пациента и 3181 контрольного субъекта и ассоциация конкретных ВЧК с болезнью. Группой исследователей, в которую вошли ученые Европы, Северной Америки и Австралии, руководила Памела Склар, автор-корреспондент, вместе с коллегами из Института Бродов при Гарварде и MIT (Кембридж, шт. Массачусеттс). Сначала ученые сообщают, что в геноме больных шизофренией больше редких делеций и вставок (соответствующих следующим критериям: обнаружение не более чем у 1% людей и длина более 100 килобаз) по сравнению с контрольной выборкой, и что ВЧК затрагивают у них большее число генов. У контрольных субъектов было в среднем по 0.99 ВЧК на человека. У людей с шизофренией, число ВЧК было повышено на 15%, разница "небольшая но статистически высокозначимая", по мнению авторов. Число генов, подвергшихся влиянию вариаций, у больных было в 1.41 раза выше по сравнению со здоворыми людьми. А когда исследователи отсекли все вариации, сосредотачиваясь то на тех, что встречались лишь однажды на всю группу, то на тех, что были длиннее 100 килобаз, то на тех, что повреждали как минимум один известный ген - во всех этих категориях еще сильнее выступала связь с шизофренией. Полученные данные, по видимому, подкрепляют и развивают недавние находки группы Walsh et al., 2008 (cм новость на SRF), притом на значительно более крупной выборке. Авторы пишут, что "По этиологии шизофрении ведутся жаркие споры. Теперь у нас есть твердые и реплицированные свидетельства того, что геномы больных шизофренией содержат повышенное число структурных вариаций."
Благодаря размеру выборки исследователи получили возможность тестировать отдельные ВЧК-области на предмет ассоциации с заболеванием. Как и ожидалось, они обнаружили делеции в области 22q11.2 (связанной с вело-карди-фациальным синдромом а также ассоциированным с шизофренией) у 13 пациентов, но ни у одного здорового испытуемого. Нашлось еще два региона, в которых у больных оказалось значительно больше ВЧК. Хромосомный участок 15q13.3 дал сигнал в девяти случаях у пациентов (ноль у здоровых), а 1q21.1 - у 10 пациентов и одного здорового лица. Область 1q21.1, в которой известно 27 генов, уже связывали с шизофренией (Brzustowics et al., 2000; Gurling et al., 2001), а вот область 15q13.3 ранее не подозревалась в такой связи. Однако недавно была обнаружена возможная связь этой области с синдромом умственной отсталости с судорогами (). В ней также расположен один кандидатный ген шизофрении, CHRNA7, кодирующий альфа7-субъединицу никотинового ацетилхолинового рецептора, возможно, связанную с дефицитами слуховых вызванных потенциалов - фенотипом, ассоциированным с болезнью (Freedman et al., 1997; Xu et al., 2001).
Были и другие ВЧК, найденные только у пациентов, и авторы пишут об этих вариациях, что "по меньшей мере некоторые из этих редких ВЧК, наблюдаемых у больных, но не в контрольной группе, могут представлять факторы риска шизофрении, хотя, как и Walsh et al., мы не смогли определить, какие именно." В будущем важным направлением станет клиническая и фенотипическая характеризация людей, в чьем геноме содержатся определенные делеции, чтобы в итоге установить биологически обоснованную связь [болезни] с затронутыми генами.
Второе исследование, еще один пример международного сотрудничества под эгидой консорциума SGENE, было возглавлено первым автором Kari Stefansson из компании deCODE Genetics (Рейкьявик, Финляндия). Трио первых авторов составили Hrein Stefansson, также из deCODE, Dan Rujascu из Университета Людвига-Максимилиана (Мюнхен, Германия), и Sven Cichon из Университета Бонна (Германия). Их рабочая гипотеза заключалась в том, что сниженная репродуктивная способность при тяжелых психических заболеваниях подвергает аллели риска негативной селекции, вследствие чего гены, несущие значительный риск, должны быть довольно большой редкостью. Следовательно, редкие варианты могут вносить больший вклад в риск шизофрении, чем считалось ранее, но и обнаружить их труднее. В поисках редких крупных и рекуррентных ВЧК, несущих следы негативной селекции, группа выполнила полногеномный поиск de novo ВЧК в группе здоровых испытуемых, состоявшей из 2160 семей (по три человека каждая - два родителя и ребенок), а также в 5558 парах родитель-ребенок. Они идентифицировали 66 de novo ВЧК, которые они затем попытались обнаружить и изучить у 5000 пациентов с шизофренией.
Из 66 ВЧК, восемь обнаруживались как минимум у одного пациента, в их числе три большие делеции, изучение которых показало номинальную ассоциацию с шизофренией и другими связанными с ней психозами. Три делеции, номинально связанные с шизофренией в первой выборке, были изучены в других выборках (до шести выборок на делецию), суммарная численность которых составила 3285 пациентов и 7951 контрольный субъект. Все три делеции, на 1q21.1, 15q11.2 и 15q13.3, были значительно ассоциированы с шизофренией и психозом в совокупной выборке, с высоким odds ratio (OR) (OR = 14.83, OR = 2.73, и OR = 11.54 соответственно).
Результаты исследования ISC указали на те же две области. Делеции в 1q21.1 были отмечены у 11 из 4718 пациентов (0.23%) против 8 у контрольных субъектов (0.02%). Хромосомный участок 15q13.3 также был значительно ассоциирован с шизофренией и подобными психозами в обоих работах. Ассоциация болезни с 15q11.2 была обнаружена только в исследовании SGENE. Этот участок содержит ген CYFIP1, интересный тем, что его делеция ассоциирована с синдромом Прадера-Вилли, который может проявляться персеверативным поведением (недостаток когнитивной гибкости, а это одна из черт шизофрении) и синдромом Ангельмана, при котором могут отмечаться аутистические черты.
Авторы заключают, что "Идентификация этих редких, рекуррентных вариантов, связанных с риском болезни, важна сама по себе, ведь она была получена независимо в исследовании множества предков (in multiple founders) и вариации эти подвергаются негативному селекционному давлению. Анализ ВЧК может также указать нам путь к идентификации дополнительных, более распространенных риск-вариантов в генах и сигнальных путях, вовлеченных в шизофрению."
Не забудем о ассоциациях с SNP
Возможно, новые исследования и говорят о том, что на смену поискам распространенных вариаций, несущих умеренный риск, в моду вошла охота за редкими, но катастрофическими по своим последствиям изменениям генома. Однако на нашей очереди третья статья, опубликованная сегодня в Nature Genetics, и, возможно, еще не время отказываться от поиска обычных вариаций, частично обуславливающих шизофрению. Авторы этой статьи, Michael O'Donovan и Michael Owen из Университета Кардиффа (Великобритания), вместе с коллегами, утверждают, что полногеномный поиск ассоциаций на основе данных об однонуклеотидных полиморфизмах (SNP) позволил успешно идентифицировать гены с малым вкладом в этиологию других заболеваний, что и ожидается в случае с шизофренией. Они описывают свое исследование, осуществленное в несколько этапов и охватившее в сумме более 6286 пациентов и 12993 контрольных субъектов. Их первоначальный анализ включал 479 случаев заболевания, а контрольная группа насчитывала 2937 человек, при этом сравнивались 362.532 однонуклеотидных полиморфизма. На втором этапе ученые выбрали 12 полиморфизмов, показавших умеренно устойчивую ассоциацию, и изучили их роль на других выборках - 1664 пациента и 3551 здоровых лиц, получив в результате репликацию результатов для шести полиморфизмов из первоначальной дюжины. Вторая попытка репликации, на выборках в 4143 пациента и 6515 здоровых лиц, подтвердила значительную связь гена ZNF804A на участке 2q32.1 с предрасположенностью шизофрении, а также указала на две интергенные области в 11p14.1 и 16p13.2.
Во втором анализе, они добавили выборки людей с биполярным расстройством и обнаружили что ассоциация с ZNF804A стала крепче - возможно, варианты этого гена связаны с расширеным фенотипом психоза (см. обсуждение на SRF). Ген кодирует нехарактеризованный белок, и, хотя его функция еще неизвестна, белок обладает некоторыми характеристиками транскрипционного фактора.
"Наша работа показывает, что несмотря на отсутствие биологических критериев диагностики, шизофрения поддается тем же генетическим подходам, что и другие распространенные заболевания, и, как в большинстве других болезней, эффект [вариаций] невелик", заключают авторы. "На основании наших находок можно уверенно предполагать, что дальнейший полногеномный анализ ассоиаций (GWA) на более крупных выборках позволит идентифицировать множество дополнительных генетических факторов риска, которые смогут пролить свет на патофизиологию одной из самых загадочных болезней. Приоритетными теперь должны стать подбор и анализ больших когорт испытуемых, достаточно многочисленных для того, чтобы дать показатели статистически убедительной силы." - пишут они. - Пэт Маккафри, schizophreniaforum.org
Публикации:
См. также: