locusului

  • abstract
  • introducere
  • Materiale și metode
  • Sondaj de familie
  • Generarea de genotipuri
  • Analize de legături
  • Rezultatul
  • discuţie
  • Informatii suplimentare
  • Fișiere PDF
  • Figura suplimentară 1
  • Figura 2 suplimentară

abstract

Autismul (OMIM 209850 (Online Mendelian Inheritance of Man, //www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=209850)) este o tulburare a dezvoltării neurologice caracterizată prin trei zone de anomalie: întreruperea socială interacțiune, întreruperea comunicării și modele limitate și recurente de interes sau comportament. Anomaliile de dezvoltare sunt evidente în primii 3 ani de viață și tulburările caracteristice persistă până la maturitate. Prin detectarea și recunoașterea îmbunătățite a autismului ca urmare a extinderii conceptului de diagnostic și a abordărilor sistematice ale populației, un studiu recent de prevalență afirmă că tulburarea autismului afectează până la unul din 300 de copii din zona metropolitană a SUA. 1

Autismul este una dintre cele mai moștenite tulburări genetice complexe din psihiatrie. O componentă genetică puternică în autism este indicată de o rată crescută de acord la monozigoți (60% pentru îngust (diagnosticat ca autism) și 91% pentru fenotipuri mai largi (diagnosticată ca tulburare a spectrului autist (ASD))) comparativ cu gemenii dizigotici (0% pentru gemenii îngusti). și 10% pentru fenotipuri mai largi), de 2, 3 și de 75 de ori mai mare risc pentru frații de cazuri idiopatice comparativ cu prevalența generală a populației. 4 Estimările numărului de gene implicate în autism variază de la 2-10, 5, 6 la 15 sau mai mult, 7 la 100 loci

Peste 12 ecrane genomice au fost efectuate în autism. 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 Rezultatele acestor ecrane indică gene susceptibile de susceptibilitate la nivelul întregului genom. Deși au fost raportate mai multe regiuni promițătoare (de exemplu, pe cromozomii 7, 15 și 17), nu a apărut nicio genă general acceptată. În plus, sute de studii de asociere cu mai mult de 130 de gene candidate la autism au fost efectuate pe baza locației la vârful joncțiunii și/sau a funcției lor biologice potențiale. O recenzie recentă a studiilor publicate despre autism relevă cel puțin un studiu care sugerează o constatare pozitivă pentru practic fiecare cromozom. 20

Luate împreună, aceste studii oferă dovezi convingătoare ale moștenirii multigenice cu eterogenitate locală și alelică, precum și epiteze care joacă un rol în etiologia autismului. Heterogenitatea poate reduce semnificativ puterea de replicare și detectare a 21 de legături, ceea ce ar putea explica parțial căutarea nereușită până acum a genelor autiste. O abordare a abordării eterogenității genetice este identificarea subseturilor omogene de date folosind parametrii fenotipici. Identificarea subtipurilor fenotipice a fost utilizată în studiile privind autismul și pare să fi avut succes în rafinarea rezultatelor obligatorii. 22, 23, 24, 25

Utilizarea familiilor extinse foarte selectate este o altă abordare pentru a îmbunătăți capacitatea de a detecta legături în prezența eterogenității genetice. Terwilliger și Goring 26 subliniază că identificarea familiilor extinse poate crește omogenitatea setului de date. În plus, aceste familii conțin mult mai multe informații despre conexiune. Toate ecranele genomului publicate, cu excepția unuia din 15, și-au limitat analiza la designul afectat al perechii de sib. Deși aceasta reprezintă o abordare puternică, există și deficiențe potențiale în utilizarea perechilor de veri și, prin urmare, bi-liniaritatea în studiile de interconectare, în special în tulburările psihiatrice, datorită posibilității de împerechere mixtă. Hodge și colab. 27 au examinat aceste probleme folosind studii de simulare și au constatat că pierderea informațiilor despre legături a fost mică, mai ales atunci când era cunoscută faza parentală.

Cele 12 ecrane genomice rezultate au folosit, de asemenea, markeri microsateliți cu o densitate aproximativă de un marker la 10 cM. S-a confirmat fezabilitatea utilizării polimorfismelor mononucleotidice de înaltă densitate (SNP) pentru a analiza legarea pe întregul genom și informațiile semnificativ mai mari despre legarea pe care le furnizează în bolile complexe. 28, 29, 30, 31, 32 Rezultatele sugerează că rata scăzută de eroare a genotipurilor și construcția hărții generează rezultate fiabile și fiabile. În plus, conținutul crescut al informațiilor a identificat semnale de legătură care nu au fost detectate în scanările cu microsatelite cu rezoluție mică.

În acest studiu, un total de 26 de familii extinse, inclusiv cupluri și veri avaunkula, au fost selectate pentru analiza obligatorie la nivel de genom. Ipotezăm că aceste familii extinse sunt un set puternic de date pentru studii de legare26 și că utilizarea testului de genotipare SNP de înaltă densitate, Affymetrix GeneChip Human Mapping 10K, asigură faptul că markerii suficient de informativi pentru întregul genom au potențialul de a identifica semnificativ site-uri de legare care conțin loci.susceptibilitatea la autism.

Materiale și metode

Sondaj de familie

Familiile au fost găsite în trei locații: Centrul de Genetică Umană (CHG) de la Centrul Medical al Universității Duke, Institutul de Psihiatrie WS Hall și Centrul de Cercetare în Genetică Umană (CHGR) de la Universitatea Vanderbilt. Protocolul de studiu a fost aprobat de către Consiliile de revizuire instituționale (IRB) de pe site-urile participante. Familiile au fost identificate prin ghiduri clinice și prin recrutare activă în diferite organizații laice. După o descriere completă a studiului cu familiile, a fost obținut consimțământul scris în scris de la părinți și de la copiii care au putut să dea consimțământul informat. Un total de 27 de familii extinse de TSA au fost disponibile pentru acest studiu, inclusiv 68 de persoane cu autism. Aceste pedigree extrem de selective au fost selectate dintr-un set de date mai mare de 315 familii caucaziene multiplex și se remarcă prin structura familiei extinse, cuplurile și verii având mai multe generații (Figura Adițională 1).

Toate interviurile din istoria familiei sunt standardizate pentru a crea un pedigree multigenerational de rude de gradul I, II și III. Identificarea persoanelor cu o stare de afecțiune clară sau chiar îndoielnică duce la investigații suplimentare sub forma unui interviu și examinare personale. Aceste informații au fost folosite pentru a crea pedigree mari cu informații extinse despre tulburări medicale, de dezvoltare, comportamentale și conexe. Cu această abordare, am găsit un număr semnificativ de familii extinse în care ASD a fost prezent. Patru dintre aceste familii au inclus părinți care s-au calificat ca pacienți cu ASD pe baza unui diagnostic clinic de tulburare Asperger (ASP). Starea neafectată a fraților s-a bazat pe absența unor indicatori evidenți ai ASD, astfel cum a fost determinat de un interogatoriu sistematic în timpul unui interviu de istorie familială.

Generarea genotipurilor

Analize de legături

Familiile selectate au fost analizate pentru conexiune folosind o abordare multianalitică. Au fost efectuate atât analize parametrice, cât și nonparametrice ale legăturilor. Analiza parametrică a legăturilor punct-la-punct a fost efectuată utilizând programul FASTLINK al pachetului software LINKAGE. 39, 40 Analizele au fost efectuate folosind date de genotip numai de la indivizi afectați cu modele genetice dominante și recesive și au permis apariția frecvențelor alelei bolii de 0,001 pentru modelul dominant și 0,01 pentru modelul recesiv. 14 Aceste limite de detectare în două puncte (LOD) au fost utilizate pentru a calcula scorul LOD al eterogenității genetice (HLOD) folosind HOMOG. 41 Analiza nonparametrică în două puncte a fost efectuată utilizând MERLIN. 42 Părinții care s-au calificat drept ASP au fost codificați ca necunoscuți pentru autism atunci când au analizat legăturile. Acești subiecți au fost clasificați ca necunoscuți, adică datorită faptului că erau disponibile doar date clinice limitate (de exemplu, nu există date ADI-R). Cu toate acestea, analizele care codifică părinții ca fiind invalizi nu au modificat semnificativ rezultatele linkului.

Rezultatul

Figura 1 suplimentară prezintă toate genealogiile care au fost incluse în analiza finală. Dintre cei 184 de indivizi din eșantion, 65 aveau autism.

Tabelul 1 prezintă rezultatele unei analize parametrice în două puncte pentru toți markerii cu HLOD  2, 0 în setul total de date. Eterogenitatea maximă a HLOD 2, 82 a fost găsită la rs2877739 pe cromozomul 14q12 sub modelul dominant. Semne de legături de legare (HLOD2) au fost găsite pe cromozomii 1q23, 2-23, 3 (156-160 cM); 2q35 - 36, 3 (211-230 cM); 5q23,2 (127 cM); Δ25,3 (16 cM); Δq15 (93 cM); 11q22,1 (101 cM); 12q14, 2 - 14, 3 (76 - 80 cM); 12q22 (102 cM). Pentru analiza neparametrică în două puncte, niciunul dintre markeri nu ne-a dat LOD * 2.0.

Tabel în dimensiune completă

Figura 1 prezintă rezultatele rezultatelor analizei parametrice nonparametrice și parametrice pentru întregul set de date. Pentru analiza multipunct neparametrică, un pic de legare semnificativ (LOD *> 3.0) a fost găsit pe cromozomul 12q la rs1445442 cu LOD * = 3, 2. Semnele de legare (LOD *> 2) au fost observate pe cromozomul 7p14.1 (63-64 cM)., 0). Pentru analiza parametrică multipunct, s-au găsit dovezi semnificative pentru legarea la cromozomul 12q cu un vârf la rs1445442 (HLOD = 3,02 conform modelului recesiv). Această regiune la 12q13, 13 - q15 (67-84 cM) a fost singura regiune care a prezentat dovezi semnificative ale interconectării genomului întreg.

Rezultate pentru analiza multipunct nonparametrică și parametrică în întregul set de date. Linie gri continuă: LOD nonparametric multipunct *; linie neagră solidă: scor de eterogenitate multipunct LOD pentru modelul dominant; linie neagră punctată: scor de eterogenitate multipunct LOD pentru modelul recesiv.

Imagine la dimensiune completă

Pentru cromozomul 12, setul total de date a fost stratificat în funcție de sexul persoanelor afectate din familii. În analiza parametrică multipunct și nonparametrică, scorul maxim LOD crește în modelul recesiv la HLOD = 4,51; valoarea P empirică a întregului genom = 0,001 și LOD * = 4,22; valoarea empirică P = 0, 0001 în familiile afectate numai de bărbați în rs146122 (Figura 2). Conform unei reguli LOD, intervalul de încredere al regiunii de vârf este de la 74,68 (rs717274) la 81,58 cM (rs1405467). Figura 2 suplimentară oferă grafice parametrice genomice nonparametrice și parametrice în seturile de date de gen. Părinții codificați diagnosticați ca ASP ca afectați nu au modificat scorul LOD (HLOD [rec] = 4, 52).

Rezultate parametrice și neparametrice multipunct specifice sexului, ale analizei pe cromozomul 12 după sex. Linie continuă: eterogenitate parametrică a scorului LOD (conform modelului recesiv); linie punctată: LOD nonparametric *; negru: numai familiile afectate; gri: familii cu o femeie cu dizabilități.

Imagine la dimensiune completă

Unsprezece din cele 17 familii numai masculine au dat în mod constant scoruri pozitive LOD în regiunea interconectată (67-84 cM). Restul de șase familii numai pentru bărbați și opt din cele nouă femei afectate au dat scoruri LOD negative în acest domeniu. Figura 3 prezintă o regiune partajată pe cromozomul 12 (o regiune partajată definită ca un haplotip transmis de la același fondator) între sau între afectate în familiile numai pentru bărbați. Pe baza familiilor numai pentru bărbați care prezintă scoruri pozitive LOD multipunct, cea mai probabilă zonă candidată minimă este de 75 până la 79 cM. Figura 4 prezintă un exemplu de haplotip segregator și regiuni comune între indivizii afectați.

Aceste două linii indică zona comună dintre bărbații afectați în 11 familii de bărbați cu scoruri pozitive LOD de către familie în zona de legătură.

Imagine la dimensiune completă

Exemplu de haplotip segregator și zonă comună în rândul celor afectați (FAM16).

Imagine la dimensiune completă

discuţie

Mai mult de 12 ecrane genomice au fost efectuate în autism folosind microsateliți, iar seturile de date au constat aproape exclusiv din familii de frați afectați (părinți și descendenții lor afectați). Acesta este primul raport de propagare a genomului care utilizează atât un panou SNP de 10K de înaltă rezoluție, cât și familii extinse compuse din perechi avunculare și veri. Este, de asemenea, primul raport de autism care folosește analiza parametrică de legare parametrică la nivel de cromozom și utilizează construcția de haplotip la nivel de cromozom pentru a examina aria comună minimă dintre indivizii afectați pentru a restrânge regiunea de legare de vârf. Un vârf semnificativ pentru asocierea genomului întreg a fost găsit la 12q14, 2, care nu a fost detectat de screening-urile anterioare ale genomului, deși rezultatele nu au îndeplinit semnificația corectată a întregului genom în întregul set de date. 52, 53 Această dovadă a legăturii a crescut semnificativ la familiile cu indivizi numai pentru bărbați, ducând la HLOD = 4, 51 conform unui model recesiv cu un genom empiric la nivelul întregii zone P = 0,001. afectat doar de bărbați, susține în continuare dovezile anterioare că dihotomia de gen este un factor important în genetica autismului. 54

Pedigree-urile extinse pot conține mai multe informații genetice decât familiile de perechi siberiene și pot oferi mult mai multă energie pentru detectarea legăturilor, mai ales dacă există eterogenitate genetică. Aceste familii extinse pot reprezenta o genă sau mai multe gene cu un efect relativ mare. Acesta poate fi un avantaj în detectarea conectivității chiar și cu o dimensiune redusă a eșantionului, cum ar fi studiul actual al a doar 26 de familii. 55 Studiile anterioare au arătat că dimensiunile mici ale eșantionului pot identifica zonele de interes în screening-ul genomic pentru trăsături complexe dacă efectul genetic este puternic. De exemplu, screeningul genomic inițial pentru boala Alzheimer cu debut întârziat, care a format o legătură cu cromozomul 19 și a condus ulterior la identificarea apolipoproteinei E, 56 ca genă de susceptibilitate majoră pentru boala Alzheimer cu debut întârziat, a implicat doar 31 de familii multiplex. 57 Cu toate acestea, nu putem exclude posibilitatea ca legătura de vârf identificată să fie specifică numai acelor familii de autism cu antecedente familiale extinse și, prin urmare, poate reprezenta o proporție mică de pacienți.

Pentru ecranele de legare la nivel de genom, principala problemă este dovada fals pozitivă a legării. În panourile de înaltă densitate SNP, LD între SNP devine o nouă sursă semnificativă de inflație a scorului LOD. Pentru a rezolva această problemă, am folosit o nouă versiune a MERLIN 42, care efectuează analiza cromozomică multipunct, luând în considerare LD între markeri, deși este puțin probabil ca aceste date să se schimbe deoarece majoritatea părinților (8/105) sunt genotipați.

În timpul examinării genealogice (Figura 1 suplimentară), au fost găsite câteva exemple de frați afectați care împărtășeau aceleași două haplotipuri de la părinți. Aceste date explică de ce HLOD este mai pronunțat în modelul recesiv decât în ​​modelul dominant, în ciuda transmisiei verticale presupuse.

În cadrul celei mai importante regiuni identificate de legare superioară (cea mai probabilă regiune comună minimă: 75-79 cM) de la 60.710.030 bp (rs348691) la 64.239.801 bp (rs4129000) există mai mult de 19 gene cunoscute și putative (Ensembl, iunie) 2006 // www.ensembl.org/Homo_sapiens/index.html). Acestea includ gena AVPR1A (receptorul 1A al argininei vasopresinei (61,826,000-68,832,000)), care a fost recent identificată ca un candidat puternic pentru implicarea în susceptibilitatea la autism în studiile de asociere și merită o examinare suplimentară. 58, 59 SRGAP1 SLIT-ROBO GTPase activating protein, RHO 1 (62 524 808-62 823 751 bp), membru al familiei SLIT de proteine ​​despre care se știe că este implicat în conducerea neuronală printre alte funcții și WIF1 (factorul inhibitor Wnt) precursor (63 730 674-63 928 374)), implicat în reglementarea de dezvoltare a Wnt, se află într-o zonă critică.

În concluzie, noul vârf de legare pe cromozomul 12q14 în acest ecran al întregului genom susține în continuare ipoteza că există o eterogenitate semnificativă a locusului în autism și că familiile extinse împreună cu efectele de gen pot ajuta la definirea acestor loci diferiți.