Penjujukan Generasi Seterusnya Sasaran Mengenalpasti Varian Patogen dalam Penyakit Buah Pinggang Diabetik
Mar 03, 2023
Abstrak
pengenalan
Diabetes adalah punca yang paling biasapenyakit buah pinggang yang kronik (CKD). Bagi pesakit diabetes dan CKD, punca penyakit buah pinggang mereka sering diandaikan sebagai akibat daripada diabetes mereka. Tanpa pengesahan histopatologi, bagaimanapun, punca penyakit mereka tidak jelas. Kajian terbaru telah menunjukkan bahawa penjujukan generasi akan datang (NGS) menyediakan jalan yang menjanjikan ke arah mendedahkan dan mewujudkan diagnosis genetik yang tepat dalam pelbagai bentukpenyakit buah pinggang.

Klik Di Mana Saya Boleh Beli Cistanche
TANYA LEBIH LANJUT:david.deng@wecistanche.com
Kaedah
Di sini, kami mula menyiasat asas genetik penyakit dalampenyakit buah pinggang bukan diabetes (NDKD)dan pesakit penyakit buah pinggang diabetik (DKD) dengan melakukan NGS yang disasarkan menggunakan panel tersuai yang terdiri daripada 345 gen berkaitan penyakit buah pinggang.
Keputusan
Analisis kami mengenal pasti varian diagnostik yang jarang berlaku berdasarkan garis panduan ACMG-AMP itukonsisten dengan diagnosis klinikal 19 peratus daripada pesakit NDKD termasuk dalam kajian ini. Begitu juga, 22 peratus pesakit DKD didapati membawa varian patogenik/berkemungkinan patogen yang jarang berlaku dalampenyakit buah pinggang-gen berkaitan disertakan pada panel kami. Varian genetik yang menunjukkan NDKD dikesan dalam 3 peratus pesakit diabetes yang termasuk dalam kajian ini
Perbincangan/Kesimpulan
Penemuan kami mencadangkan bahawa varian yang jarang berlaku dalampenyakit buah pinggang-gen berkaitan dalam latar belakang diabetes mungkin memainkan peranan dalam patogenesis DKD dan NDKD pada pesakit diabetes.
Kata kunci
Penjujukan yang disasarkan; kencing manispenyakit buah pinggang; genetik
pengenalan
Diabetes adalah punca yang paling biasapenyakit buah pinggang kronik (CKD). Peningkatan berterusan dalam kelaziman diabetes di seluruh dunia telah membawa kepada peningkatan dalam kelaziman globalpenyakit buah pinggang kencing manis (DKD), juga dikenali sebagai nefropati diabetik. Bagi pesakit diabetes dan CKD, punca penyakit buah pinggang mereka sering diandaikan sebagai akibat daripada diabetes mereka. Walau bagaimanapun, tanpa bukti histopatologi, adalah tidak jelas sama ada pesakit sedemikian mempunyai DKD sebenar, penyakit buah pinggang bukan diabetes (NDKD) atau DKD dan NDKD bersamaan.
Satu-satunya cara untuk benar-benar menentukan sama ada CKD pada pesakit diabetes adalah akibat diabetes adalah dengan melakukanbiopsi buah pinggang. Malangnya, biopsi buah pinggang tidak ditunjukkan secara klinikal dalam diagnosis DKD. Menariknya, penyiasatan terbaharu biopsi buah pinggang daripada pesakit diabetes jenis 1 (T1D) atau diabetes jenis 2 (T2D) dan CKD telah menunjukkan bahawa sebanyak 30–83 peratus pesakit yang didiagnosis dengan DKD mempunyai penyakit buah pinggang yang dikaitkan dengan punca bukan diabetes. Glomerulosklerosis segmen fokus keluarga (FSGS), diikuti oleh nefropati hipertensi, nekrosis tubular akut, dan nefropati IgA adalah diagnosis yang paling biasa diperhatikan pada pesakit diabetes yang didapati mempunyai NDKD. Yang penting, mengenal pasti dengan tepat punca utama CKD pesakit adalah komponen penting dalam klasifikasi, prognosis dan pengurusan yang betul.

Kajian terbaru yang dijalankan terutamanya pada pesakit dengan NDKD telah menunjukkan bahawa penjujukan generasi akan datang (NGS) menyediakan jalan yang menjanjikan ke arah mendedahkan dan mewujudkan diagnosis genetik yang tepat dalam pelbagai bentukpenyakit buah pinggang. Hasil diagnostik daripada kajian ini berkisar antara kira-kira 10–40 peratus dan paling tinggi di kalangan pesakit yang menghidap penyakit buah pinggang kongenital atau sista. Walaupun kajian ini semuanya menunjukkan kegunaan NGS dalam menyediakan diagnosis molekul untuk pesakit dengan bentuk penyakit buah pinggang yang diwarisi, sama ada teknologi ini juga boleh membantu dalam diagnosis genetik pesakit dengan DKD adalah tidak jelas. Yang penting, pemahaman yang lebih baik tentang proses penyakit asas dalamDKDboleh memberi implikasi besar dari segi penjagaan dan pemantauan pesakit serta untuk kajian penyelidikan dalam bidang ini. Sehingga kini, tiada kajian telah mengkaji pengedaran varian jarang dalam gen berkaitan penyakit buah pinggang yang diketahui pada pesakit yang tidak berkaitan dengan DKD. Untuk menangani ini, kami melakukan NGS yang disasarkan menggunakan panel gen tersuai yang terdiri daripada 345 gen berkaitan penyakit buah pinggang untuk menyoal siasat variasi antara NDKD dan DKD yang dikenal pasti untuk mengenal pasti punca komplikasi buah pinggang pada pesakit ini.
Kaedah
Peserta Kajian
Sejumlah 222 pesakit dengan CKD, termasuk 98 pesakit bukan diabetes (NDKD) dan 124 pesakit diabetes (DKD), telah direkrut ke Utah.buah pinggangKajian daripada pusat nefrologi dan dialisis yang mengambil bahagian dalam rangkaian Pusat Kesihatan Universiti Utah (UUHSC) antara 1 Januari 2017 dan 31 Disember 2018. Semua pesakit memberikan maklumat terperinci perubatan dan sejarah keluarga melalui soal selidik pesakit. Semua pesakit diabetes yang termasuk dalam kajian ini mempunyai diagnosis diabetes yang mendahului diagnosis CKD mereka dan melaporkan diabetes sebagai punca utama CKD mereka. Maklumat perubatan tambahan, termasuk diagnosis berkaitan CKD, status diabetes dan ukuran fungsi buah pinggang, diperoleh untuk semua pesakit yang dimasukkan dalam kajian ini melalui rekod perubatan elektronik (EMR) UUHSC. Sampel darah dan air kencing diperoleh semasa pengambilan. Pengukuran kreatinin serum, ditentukan di Makmal ARUP (Salt Lake City, UT) dengan kaedah enzimatik standard, dan Kolaborasi Epidemiologi Penyakit Ginjal Kronik (CKDEPI) telah digunakan untuk menganggarkan GFR pada masa pengambilan. DNA genom telah diasingkan daripada sampel darah menggunakan fenol standard: protokol pengekstrakan DNA kloroform.
Panel Gen berkaitan Penyakit Buah Pinggang dan Penjujukan Generasi Seterusnya Sasaran
Panel gen tersuai telah direka untuk soal siasat serentak variasi genetik merentas 345penyakit buah pinggang-gen berkaitan.Penyakit buah pingganggen yang berkaitan telah dipilih menggunakan Pangkalan Data Genom Manusia, Warisan Mendelian Dalam Talian dalam Manusia, dan tinjauan literatur yang komprehensif. Kedudukan genomik urutan pengekodan semua 345 gen diperoleh daripada pangkalan data Jujukan Pengekodan Konsensus. Rantau pengekodan dan semua sempadan exon-intron gen ini telah ditangkap menggunakan ujian tangkapan tersuai (Agilent Technologies, Santa Clara, CA). Subgenom yang disasarkan merangkumi sejumlah 972,494 pasangan asas. Sampel telah dipecahkan menggunakan ultrasonik Covaris S2 (Covaris, Woburn, MA) dan disediakan untuk penjujukan pada Illumina HiSeq2500 menggunakan protokol penyediaan perpustakaan DNA tersuai berdasarkan kaedah yang diterangkan oleh Rohland et al.
Berikutan penjujukan, bacaan yang terhasil diselaraskan dengan genom rujukan manusia (hg19) dengan Sentieon BWA (Sentieon, Mountain View, CA). Penilaian bacaan sejajar dan panggilan varian telah dilakukan menggunakan saluran paip Sentieon DNAseq. Enam sampel dikecualikan daripada panggilan varian dan analisis hiliran kerana kedalaman bacaan yang tidak mencukupi. Purata kedalaman bacaan merentas 216 sampel yang tinggal ialah 309X dengan 98.1 peratus asas melebihi liputan. Kami kemudiannya membuat kesimpulan hubungan kekeluargaan dalam kalangan pesakit ini menggunakan ~9,000 SNP bermaklumat daripada data penjujukan yang disasarkan dan perisian INference for Gwas (KING) berasaskan Kinship. Kami mengenal pasti 10 pasangan relatif darjah pertama. Berikutan penyingkiran seorang ahli daripada setiap pasangan relatif ini, NDKD terakhir danDKDkohort termasuk 97 dan 109 pesakit, masing-masing. Ciri-ciri klinikal pesakit ini dibentangkan.
Analisis Varian
Fail format panggilan varian (VCF) yang terhasil telah dijelaskan menggunakan ANNOVAR dan ditapis berdasarkanfungsi varian(bukan sinonim, hentikan untung/rugi, penyambungan, anjakan bingkai/pemadaman dan varian sisipan/pemadaman dalam bingkai) dan frekuensi alel kecil (MAF; < 0.1 peratus MAF populasi global) dalam Pangkalan Data Pengagregatan Genom ( gnomAD), pangkalan data peringkat populasi bagi frekuensi varian genomik yang diperoleh daripada data penjujukan exome dan genom berskala besar. Kepentingan klinikal bagi varian fungsi yang jarang ditemui calon ini telah ditafsirkan menggunakan InterVar mengikut piawaian dan garis panduan 2015 American College of Medical Genetics and Genomic dan Association for Molecular Pathology (ACMG-AMP). Varian yang diklasifikasikan sebagai 'patogenik' atau 'kemungkinan patogenik' mengikut garis panduan ini dan yang mengikut corak pewarisan (dominan atau resesif) yang dikaitkan dengan penyakit itu dianggap sebagai varian diagnostik penyebab kepada nefropati pesakit. Walaupun maklumat berfasa tidak tersedia, kami menganggap individu yang mempunyai sekurang-kurangnya 2 genotip heterozigot yang jarang berlaku (MAF <0.1 peratus) dalam satu gen sebagai pembawa heterozigot kompaun putatif di bawah model resesif. Selain itu, berbilang algoritma ramalan pengiraan, termasuk SIFT, Polyphen2 (Polyphen2_HDIV dan Polyphen2_HVAR), MutationTaster, M-CAP dan LRT, telah digunakan untuk membantu dalam tafsiran varian bukan sinonim yang dikelaskan sebagai 'varian kepentingan yang tidak diketahui' (VUS) oleh garis panduan ACMG-AMP. Selaras dengan garis panduan ini, bukti sokongan patogenik telah dipertimbangkan untuk VUS yang diramalkan akan merosakkan oleh sekurang-kurangnya 5 daripada 6 kaedah ramalan ini.
Selain itu, kami melakukan analisis varian nombor salinan (CNV) menggunakan Atlas-CNV, kaedah untuk mengesan dan mengutamakan CNV berkeyakinan tinggi dalam data NGS yang disasarkan. Seperti yang disyorkan oleh pembangun program ini, CNV dengan skor log2 −0.6 (kerugian) dan 0.4 (keuntungan), sepadan dengan skor keyakinan (skor C) −7.49 dan 5.01, masing-masing dipanggil. Semua CNV yang diutamakan telah divisualisasikan menggunakan program perisian Integrative Genomics Viewer dan diperiksa secara manual.
Analisis statistik
Data berterusan dibentangkan sebagai median (kuartil ke-1, ke-3). Data dikotomi ditunjukkan sebagai n (peratusan). Perbezaan antara kumpulan NDKD dan DKD dinilai menggunakan ujian χ2 dan Fisher's Exact Test (atau Ujian untuk Trend) untuk pembolehubah dikotomi dan ujian-t tidak berpasangan untuk perbandingan data berterusan menggunakan perisian SAS versi 9.4 (SAS Institute, Cary, NC). Ujian beban persatuan varian jarang berasaskan gen bagi varian yang dikenal pasti menggunakan Ujian Persatuan Inti (SKAT) set SNP (Jujukan). Nilai p dua hujung kurang daripada 0.05 dianggap signifikan secara statistik.
Keputusan
Kohort Kajian
Dua ratus enam pesakit denganCKD, termasuk 97NDKDpesakit dan 109DKDpesakit, dari Kajian Buah Pinggang Utah, berjaya disusun menggunakan panel gen tersuai. Umur median pesakit NDKD dan DKD yang termasuk dalam kajian ini ialah 47.9 dan 62.0, masing-masing. Majoriti pesakit dalam kohort NDKD kami (56.7 peratus) mempunyai diagnosis klinikal glomerulopati, 20.6 peratus mempunyai penyakit buah pinggang kistik, 5.2 peratus mempunyai penyakit buah pinggang kongenital, dan 4.1 peratus mempunyai penyakit tubulointerstitial. Kira-kira 13 peratus daripada pesakit ini mempunyai bentuk NDKD yang lain. Semua pesakit diabetes yang termasuk dalam kajian ini mempunyai diagnosis diabetes yang mendahului diagnosis CKD mereka dan mempunyai diabetes yang disenaraikan sebagai punca utama CKD mereka dalam EMR mereka. Di antara pesakit ini, 80.7 peratus mempunyai diagnosis T2D dan 76.1 peratus sedang dirawat dengan insulin pada masa pendaftaran mereka dalam Kajian Buah Pinggang Utah. Tiga puluh lapan peratus pesakit NDKD dan hampir 34 peratus pesakit DKD melaporkan bahawa mereka mempunyai saudara darjah pertama dengan penyakit buah pinggang.

NGS yang disasarkan bagi Gen berkaitan Penyakit Buah Pinggang
Menggunakan panel penjujukan sasaran kami, kami mengenal pasti 1,259 varian fungsi yang jarang berlaku (iaitu, bukan sinonim, hentikan untung/rugi, penyambungan, anjakan bingkai/pemadaman dan varian sisipan/pemadaman dalam bingkai) dalam 345 gen berkaitan penyakit buah pinggang antara 2{ {8}}6 pesakit termasuk dalam kajian ini. Daripada varian ini, 63 (5.0 peratus ) diklasifikasikan sebagai patogenik atau berkemungkinan patogenik menggunakan garis panduan ACMG-AMP; varian yang selebihnya dikelaskan sebagai 'varian yang tidak diketahui kepentingan' (VUS) (n=1,024; 81.3 peratus ) atau varian jinak/kemungkinan jinak (n=172; 13.7 peratus ).
Varian Diagnostik dalam Gen berkaitan Penyakit Buah Pinggang dalam Pesakit NDKD
Secara keseluruhan, varian patogenik atau kemungkinan patogenik telah dikenal pasti dalam 35 daripada 97 pesakit NDKD (36 peratus) yang termasuk dalam kajian kami. Kami mengenal pasti 17 varian diagnostik (iaitu, varian patogenik atau kemungkinan patogenik yang konsisten dengan corak warisan yang dikaitkan dengan diagnosis klinikal pesakit), termasuk 13 varian novel (76.5 peratus) yang tidak terdapat dalam pangkalan data gnomAD, dalam 18 pesakit NDKD (18.6 peratus) termasuk dalam kajian kami. Varian nukleotida tunggal patogenik atau berkemungkinan patogenik dan sisipan / pemadaman ini dikesan dalam 7 gen (CFH, COL4A3, COL4A5, GLA, PAX2, PDK1, dan PDK2). PKD1 dan PKD2 adalah gen dengan beban tertinggi varian diagnostik calon.
Hasil diagnostik adalah tertinggi (9 daripada 20; 45.0 peratus ) pada pesakit yang didiagnosis dengan penyakit buah pinggang sista. Sebanyak 9 pesakit membawa varian diagnostik dalam PKD1 atau PKD2, gen yang diketahui sebagai penyebab penyakit buah pinggang polikistik dominan autosomal (ADPKD); 8 daripada varian PKD1/PKD2 yang dikenal pasti tidak terdapat dalam data populasi. Lima pesakit tambahan dengan penyakit buah pinggang sista mempunyai VUS baru dalam PKD1 atau PKD2 yang diramalkan akan merosakkan menggunakan alat ramalan pengiraan. Walaupun varian ini tidak memenuhi kriteria ACMG-AMP yang ketat untuk mengklasifikasikan ini sebagai signifikan secara klinikal, mereka mempunyai bukti yang menyokong patogenik. Pemeriksaan lanjut varian ini, termasuk analisis pengasingan dan ujian fungsian, bersama-sama dengan sokongan pengiraan ini, boleh meningkatkan lagi hasil diagnostik pemeriksaan genetik dalam pesakit penyakit buah pinggang sista yang termasuk dalam kajian ini.
Selain itu, kami mengenal pasti alel risiko APOL1 (G1: p.Ser342Gly dan p.Ile384Met dan/atau G2: p.Asn388_Try389del) dalam 2 pesakit Afrika Amerika NDKD dengan diagnosis klinikal glomerulonephritis (genotip G1/G1) dan nefropati hipertensi (genotip G1/G2), masing-masing.
Klasifikasi Semula Diagnosis Penyakit Buah Pinggang dalam Pesakit NDKD Berdasarkan Diagnosa Genetik—Penjujukan gen berkaitan penyakit buah pinggang dalam 4 pesakit NDKD
(4.1 peratus ) membenarkan kami mengenal pasti varian yang konsisten dengan diagnosis genetik yang berbeza daripada diagnosis klinikal yang didokumenkan. Di antara pesakit ini, kami mengenal pasti penghapusan homozigot NPHP1 yang besar dalam pesakit yang didiagnosis dengan vaskulitis berkaitan antibodi sitoplasma antineutrofil (ANCA) berikutan biopsi buah pinggang, menyumbang kira-kira 80 peratus pesakit dengan penyakit ini, menunjukkan bahawa individu ini mungkin mempunyai dua serentak. gangguan buah pinggang (iaitu, nephronophthisis juvana keluarga dan vaskulitis ANCA). Begitu juga, 1 pesakit yang didiagnosis dengan PKD didapati mempunyai varian diagnostik dalam COL4A3 (p.R1661C). Varian yang sama ini, walaupun jarang berlaku dalam populasi (MAF=3.6×10−4), telah diperhatikan dalam 2 pesakit tambahan dalam kajian kami (seorang pesakit dengan sindrom nefrotik kongenital dan pesakit yang didiagnosis dengan DKD) dan sebelum ini telah telah diperhatikan pada pesakit dengan FSGS dan sindrom Alport resesif autosomal (MIM 104200). Bagi setiap pesakit ini, diagnosis genetik mereka lebih konsisten dengan penyakit glomerular, termasuk nefropati membran bawah tanah nipis (TBMN), FSGS, atau sindrom Alport.
Begitu juga, kami mengenal pasti varian yang jarang berlaku dalam GLA (p.A143T) dalam pesakit yang didiagnosis secara klinikal
dengan penyakit buah pinggang kongenital; varian ini sebelum ini telah dilaporkan sebagai patogenik pada pesakit dengan penyakit Fabry (MIM 301500). Akhir sekali, 1 pesakit yang didiagnosis dengan nefropati IgA didapati membawa varian heterozigot kompaun yang jarang berlaku dalam IFT122 (p.R166W dan p.R779X), yang diketahui menyumbang kepada disfungsi ciliary dan penyakit buah pinggang sista.
Varian Jarang dalam Gen berkaitan Penyakit Buah Pinggang pada Pesakit DKD—Menggunakan garis panduan ACMG-AMP untuk mengklasifikasikan varian dalam gen yang berkaitan dengan penyakit buah pinggang yang sama ini, varian patogenik atau kemungkinan patogenik telah dikenal pasti dalam 22.0 peratus (24 daripada 10}9) pesakit DKD dimasukkan dalam kajian ini (Jadual 2B). Perkadaran varian adalah serupa di kalangan pesakit T1D dan T2D (masing-masing 19 peratus berbanding 23 peratus; nilai p > 0.05). Walaupun tidak signifikan secara statistik, hampir satu pertiga daripada pesakit DKD (27.0 peratus ) didapati membawa varian patogenik atau kemungkinan patogenik melaporkan sejarah keluarga penyakit buah pinggang, berbanding hanya 19.4 peratus pesakit DKD tanpa sejarah keluarga penyakit buah pinggang yang diketahui. Secara keseluruhannya, 29 varian patogenik atau kemungkinan patogenik telah dikenal pasti dalam 23 gen dalam pesakit ini .C5orf42 (juga dipanggil CPLANE1 dan JBTS17) mempunyai beban varian patogenik atau kemungkinan patogen yang paling tinggi dalam kalangan pesakit ini.3
Menariknya, 9 pesakit DKD didapati mempunyai variasi patogenik atau kemungkinan patogen yang jarang ditemui dalam gen ciliopathy yang diketahui, termasuk DYNC2H1, INPP5E, XPNPEP3, NEK8, dan C5orf42. Enam daripada varian yang dikenal pasti dalam gen ini ialah varian kehilangan fungsi (pLOF) diduga yang sama ada menjejaskan tapak sambatan atau memperkenalkan kodon henti pramatang (iaitu, varian karut atau sisipan/pemadaman anjakan bingkai). Di kalangan pesakit ini, 1 mempunyai varian dwiallelik dalam C5orf42 (p.I165Yfs*17, varian patogenik, dan p.S123F, varian dengan bukti sokongan patogenik yang diramalkan merosakkan oleh sekurang-kurangnya 5 daripada 6 kaedah ramalan pengiraan), mencadangkan bahawa pesakit ini berkemungkinan pembawa heterozigot kompaun varian merosakkan dalam gen ini.
Varian NDKD Diagnostik Jarang Dikenalpasti dalam Subset Pesakit DKD—Tiga pesakit DKD (2.8 peratus) didapati membawa varian jarang menunjukkan bahawa punca penyakit buah pinggang mereka mungkin bukan akibat diabetes mereka. Seorang pesakit dengan CKD yang dikaitkan dengan T2D didapati mempunyai varian diagnostik yang jarang berlaku dalam AQP2 (p.N220T); gen yang menyebabkan bentuk dominan autosomal diabetes insipidus nefrogenik, keadaan yang dicirikan oleh poliuria yang teruk. Begitu juga, varian REN patogenik (p.R49X) telah dikenal pasti dalam pesakit kedua dengan T2D. Varian patogen dalam REN dikaitkan dengan penyakit buah pinggang tubulointerstitial dominan autosomal (ADTKD). Oleh kerana kedua-dua pesakit ini juga mempunyai sejarah retinopati diabetik, mereka mungkin mempunyai DKD dan NDKD serentak. Akhir sekali, 1 pesakit T2D didapati membawa varian diagnostik dalam COL4A3 (p.R1661C). Seperti yang dinyatakan di atas, varian ini telah diperhatikan pada pesakit dengan FSGS dan sindrom Alport resesif autosomal. Berbeza dengan pesakit DKD dengan varian AQP2 dan REN, walaupun lebih daripada 35 tahun menghidap diabetes, pesakit ini tidak mempunyai bukti yang didokumenkan tentang retinopati atau neuropati, seterusnya menunjukkan bahawa pesakit ini berkemungkinan mempunyai NDKD.
Beban Genetik Varian Jarang dalam Gen berkaitan Penyakit Buah Pinggang dalam Pesakit NDKD dan DKD—We performed gene-based burden association tests to compare the rate of rare variants between NDKD and DKD patients aggregated within each gene. As expected, the most significant enrichment of rare pathogenic or likely pathogenic variants was observed in PKD1 among NDKD patients. Similarly, although not statistically significant (p-value >0.05), pengayaan varian patogenik yang jarang berlaku atau kemungkinan patogenik juga diperhatikan dalam PKD2 dalam kalangan pesakit NDKD. Sebaliknya, lebihan varian jarang dalam C5orf42 dilihat pada pesakit DKD.

Oleh kerana varian yang diklasifikasikan sebagai VUS menggunakan garis panduan ACMG-AMP tidak boleh diketepikan sebagai jinak, dan berkemungkinan termasuk varian patogenik, kami memperluaskan analisis beban berasaskan gen kami untuk memasukkan varian yang jarang berlaku dengan bukti sokongan patogenik berdasarkan kaedah ramalan pengiraan. Seperti yang dilihat dalam analisis kami terhadap varian patogenik jarang atau kemungkinan patogenik sahaja, kami melihat lebihan beban varian jarang berlaku dalam kedua-dua PKD1 (nilai p=0.01) dan PKD2 (nilai p=0.04 ) dalam pesakit NDKD. Varian yang jarang ditemui dalam COL4A5 (p-value=0.008) juga diperkaya dengan ketara dalam NDKD berbanding pesakit DKD. Menariknya, selain mengukuhkan persatuan yang dilihat pada pesakit DKD dengan varian jarang dalam C5orf42 (nilai-p= 0.04), analisis ini mengesan pengayaan varian jarang berlaku dalam pesakit DKD dalam kedua-dua ACE (nilai-p {{21 }}.008) dan NEK8 (nilai-p=0.04).
Perbincangan/Kesimpulan
Matlamat kajian ini adalah untuk menyiasat kegunaan NGS dalam memahami asas molekul penyakit buah pinggang pada pesakit dengan dan tanpa diabetes. Walaupun ujian genetik telah ditunjukkan untuk membantu dalam menyediakan diagnosis yang lebih tepat pada pesakit dengan bentuk penyakit buah pinggang yang boleh diwarisi, termasuk ADPKD, Sindrom Alport dan Penyakit Fabry, aplikasinya kepada pesakit denganDKD, dan kegunaannya dalam mengenal pasti penyakit buah pinggang yang tidak disyaki pada pesakit yang didiagnosis dengan DKD, telah terhad. Untuk menyiasat lebih lanjut ini, kami berjaya melakukan NGS yang disasarkan dalam sejumlah 206 pesakit dengan CKD, termasuk 97 pesakit NDKD dan 109 DKD, menggunakan panel gen tersuai yang terdiri daripada 345 gen berkaitan penyakit buah pinggang. Analisis kami mengenal pasti varian diagnostik yang konsisten dengan diagnosis klinikal kira-kira 19 peratus daripada pesakit NDKD termasuk dalam kajian ini. Walaupun satu pertiga daripada pesakit NDKD didapati membawa varian patogenik atau kemungkinan patogenik, seperti yang diklasifikasikan oleh garis panduan ACMG-AMP, lebih daripada 20 peratus daripada pesakit DKD yang termasuk dalam kajian ini membawa varian yang dikelaskan serupa (iaitu, varian patogenik atau kemungkinan patogenik). ) dalam gen berkaitan penyakit buah pinggang yang sama ini. Kami mengesan varian genetik yang menunjukkan NDKD dalam kira-kira 3 peratus pesakit diabetes yang termasuk dalam kajian ini.
Beberapa gen yang didapati membawa varian patogenikDKDpesakit, termasuk CUBN, PEX5, VDR, dan COL4A3, sebelum ini telah terlibat dalam nefropati diabetik. Varian pengekodan dalam CUBN, gen yang dinyatakan dalam sempadan berus apikal sel tubul proksimal, diketahui dikaitkan dengan albuminuria. Kajian persatuan seluruh genom baru-baru ini mengenal pasti varian pengekodan yang jarang berlaku dalam CUBN yang bebas daripada varian biasa yang dikenal pasti sebelum ini dalam gen ini dan yang mempunyai kesan lebih besar daripada 3.5-kali ganda pada pesakit diabetes berbanding mereka yang tidak mempunyai diabetes . Begitu juga, analisis biologi sistem multi-omics oleh Saito et al. mendapati bahawa PEX5, penanda biogenesis peroksisom dikaitkan dengan nefropati diabetik melalui disfungsi peroksisom dan memainkan peranan dalam pengawalan turun metabolit berkaitan peroksisom. Baru-baru ini, sebagai sebahagian daripada kajian persatuan seluruh genom terbesar mengenai DKD setakat ini, Inisiatif Penyelidikan Kolaboratif Nefropati Diabetik Yayasan Penyelidikan Diabetes Juvenil mengenal pasti 16 lokus penting seluruh genom yang dikaitkan dengan DKD; Menariknya, 2 daripada isyarat teratas daripada kajian ini adalah dalam gen berkaitan penyakit buah pinggang yang diketahui (COL4A3 dan BMP7). COL4A3 mengekod komponen struktur utama membran bawah tanah glomerular dan dikaitkan dengan nefropati yang boleh diwarisi, termasuk sindrom Alport, FSGS dan TBMN. Varian COL4A3 yang jarang ditemui telah dikenal pasti dalam 3 pesakit yang termasuk dalam kajian kami (1 DKD dan 2 pesakit NDKD) sebelum ini telah diperhatikan dalam keluarga dengan FSGS yang terbukti biopsi, menunjukkan bahawa varian ini boleh menyumbang kepada penyakit buah pinggang bebas daripada status diabetes.
Dengan kehadiran hiperglikemia, kecacatan pada struktur atau fungsi silia menyebabkan perubahan struktur dan fungsi pada buah pinggang, termasuk penyingkiran podosit, keradangan interstisial dan proteinuria. Menariknya, 25 peratus pesakit DKD positif untuk varian patogenik atau kemungkinan patogenik didapati membawa variasi yang jarang berlaku dalam gen yang berkaitan dengan ciliopati yang diketahui, termasuk 3 pesakit yang didapati mempunyai varian pLOF yang jarang ditemui dalam C5orf42, gen yang dikaitkan dengan ciliopati resesif autosomal yang jarang berlaku. dicirikan oleh penyakit buah pinggang sista. Begitu juga, kami mengenal pasti varian patogenik yang jarang berlaku dalam XPNPEP3 dalam 2 pesakit DKD dengan ESRD; kecacatan dalam XPNPEP3 menyebabkan nefropati seperti nephronophthisis, penyakit buah pinggang sista yang membawa kepada ESRD. Diambil bersama, data ini mencadangkan bahawa varian dalam gen berkaitan penyakit buah pinggang dalam konteks patofisiologi diabetik memainkan peranan dalam patogenesis penyakit buah pinggang pada pesakit diabetes.
Kajian terdahulu yang mengkaji utiliti diagnostik ujian genetik dalamCKDmendapati hasil diagnostik keseluruhan adalah lebih kurang 10 peratus . Di kalangan pesakit dengan diagnosis klinikal nefropati diabetik, bagaimanapun, ini adalah lebih rendah (1.6 peratus). Sebaliknya, kami mendapati bahawa sebanyak 22 peratus pesakit DKD termasuk dalam kajian kami membawa patogenik atau kemungkinan patogenik dalam gen berkaitan penyakit buah pinggang yang disertakan pada panel gen kami. Walaupun sebab di sebalik percanggahan ini tidak jelas, perlu diingatkan bahawa hampir 70 peratus daripada mereka yang didapati mempunyai varian dalam kajian kami mempunyai ESRD, menunjukkan bahawa varian ini mungkin menjejaskan pesakit diabetes kepada penyakit buah pinggang yang lebih teruk.
Selaras dengan data daripada kajian terdahulu, kajian kami menyerlahkan keberkesanan ujian genetik dalam mengenal pasti punca molekul yang mendasari penyakit pada pesakit dengan pelbagai bentuk NDKD. Selain memberikan diagnosis genetik yang menyokong beberapa diagnosis klinikal pesakit NDKD, dalam subset pesakit, kami dapat mengenal pasti varian jarang yang mencadangkan penilaian semula diagnosis mereka adalah wajar. Bagi pesakit-pesakit ini, analisis genetik mungkin telah membantu dalam mengesan simptom klinikal yang tidak dikenali dan memaklumkan pengurusan penjagaan mereka dengan lebih baik.
Kajian kami mempunyai batasan yang harus diakui. Pertama, kajian kami merangkumi hanya 206 pesakit. Walaupun saiz sampelnya yang sederhana, ia adalah yang pertama menyiasat secara komprehensif beban varian yang jarang berlaku dalam gen berkaitan penyakit buah pinggang dalam DKD. Bukan sahaja kami mendapati bahawa 22 peratus daripada pesakit DKD ini membawa varian yang jarang berlaku dalam gen ini tetapi, bagi sesetengah orang, kami mengenal pasti diagnosis genetik yang menunjukkan bahawa penyakit buah pinggang mereka mungkin bukan akibat diabetes mereka, dengan itu, menonjolkan nilai pemeriksaan genetik. dalam mendedahkan diagnosis molekul yang tepat. Kedua, walaupun kami dapat mengesan kedua-dua varian pengekodan dan penyusunan semula struktur menggunakan penjujukan yang disasarkan, varian dalam kawasan bukan pengekodan, yang berpotensi memberi kesan kepada ekspresi dan/atau pemprosesan RNA (contohnya, yang mempengaruhi penindasan transkrip, melangkau ekson dan kemasukan intron) , tidak dinilai. Memandangkan ujian tangkapan tersuai kami dihadkan kepada rantau pengekodan dan sempadan ekson-intron gen yang disertakan pada panel kami, sebarang varian di luar kawasan ini, termasuk yang di kawasan promoter dan kawasan bukan pengekodan atau pengawalseliaan lain, tidak dapat dikesan menggunakan ini. ujian. Ketiga, untuk meningkatkan kekhususan, kami mematuhi piawaian dan garis panduan ACMG-AMP untuk tafsiran varian, dan, oleh itu, banyak varian yang dikenal pasti dalam kajian kami dilabelkan sebagai VUS dan tidak dikaitkan dengan fenotip klinikal. Memandangkan VUS tidak boleh diketepikan sepenuhnya sebagai jinak, ini mungkin telah menjejaskan sensitiviti kajian kami. Algoritma ramalan pengiraan ditambah dengan sokongan daripada kajian berfungsi boleh membantu untuk lebih memahami patogenik VUS dan mengutamakan ini untuk kajian lanjut.
Matlamat kami adalah untuk memanfaatkan teknologi NGS untuk lebih memahami asas genetik penyakit buah pinggang pada pesakit diabetes. Walaupun kebanyakan pesakit diabetes yang termasuk dalam kajian kami tidak didapati mempunyai varian patogenik/berkemungkinan patogenik dalam gen yang berkaitan dengan penyakit buah pinggang, bahagian bukan remeh (lebih daripada 20 peratus) didapati membawa varian yang kami syak menyumbang kepada penyakit mereka. Penemuan kami mencadangkan bahawa varian jarang dalam gen yang tidak dikaitkan sebelum ini dengan DKD (cth, gen ciliopathy) boleh menyumbang kepada kerentanan DKD dan pemeriksaan genetik pada pesakit dengan DKD boleh membantu menyediakan diagnosis molekul yang boleh diterjemahkan kepada diagnostik ketepatan yang lebih baik dan membantu dalam prognosis. dan pengurusan jangka panjang merekapenyakit buah pinggang.
Bahan Tambahan
Rujuk versi Web di PubMed Central untuk bahan tambahan.
Ucapan terima kasih
Penulis mengiktiraf sokongan geran daripada Yayasan Buah Pinggang Kebangsaan (MGP) dan Inisiatif Diabetes Yayasan Keluarga Larry H. dan Gail Miller (MGP).
Sumber Pembiayaan
Kajian ini dibiayai sebahagiannya oleh Yayasan Buah Pinggang Kebangsaan Utah dan Idaho (MGP) dan Inisiatif Diabetes Yayasan Keluarga Larry H. dan Gail Miller (MGP).
Rujukan
17. Karczewski KJ, Francioli LC, Tiao G, Cummings BB, Alföldi J, Wang Q, et al. Variasi merentas 141,456 exomes dan genom manusia mendedahkan spektrum intoleransi kehilangan fungsi merentas gen pengekodan protein manusia. bioRxiv. 2019.
18. Li Q, Wang K. InterVar: Tafsiran Klinikal Varian Genetik oleh Garis Panduan ACMG-AMP 2015. Am J Hum Genet. 2017;100(2):267–80. [PubMed: 28132688]
37. Zivna M, Hulkova H, Matignon M, Hodanova K, Vylet'al P, Kalbacova M, et al. Mutasi gen renin yang dominan dikaitkan dengan hiperurisemia awal, anemia, dan kegagalan buah pinggang kronik. Am J Hum Genet. 2009;85(2):204–13. [PubMed: 19664745]
52. Renkema KY, Stokman MF, Giles RH, Knoers NV. Penjujukan generasi akan datang untuk penyelidikan dan diagnostik dalam penyakit buah pinggang. Nat Rev Nephrol. 2014;10(8):433–44. [PubMed: 24914583]





TANYA LEBIH LANJUT:david.deng@wecistanche.com
