визначення

  • реферат
  • вступ
  • Матеріали і методи
  • Сімейне опитування
  • Генерування генотипів
  • Аналіз посилань
  • результат
  • обговорення
  • Додаткова інформація
  • Файли PDF
  • Додаткова фігура 1
  • Додатковий малюнок 2

реферат

Аутизм (OMIM 209850 (Інтернет-Менделєве спадкування людини, //www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=209850)) - це розлад неврологічного розвитку, що характеризується трьома напрямками аномалій: порушення соціальних взаємодія, порушення спілкування та обмежені та повторювані моделі інтересу чи поведінки. Аномалії розвитку виявляються в перші 3 роки життя, а характерні розлади зберігаються і в зрілому віці. Завдяки вдосконаленню виявлення та розпізнавання аутизму в результаті розширення діагностичної концепції та систематичних підходів до популяції, недавнє дослідження поширеності свідчить, що розлад аутизму вражає до кожної з 300 дітей у мегаполісі США. 1

Аутизм є одним із найбільш успадкованих складних генетичних розладів у психіатрії. На сильний генетичний компонент при аутизмі свідчить підвищений рівень згоди у монозигот (60% для вузьких (діагностований як аутизм) та 91% для ширших фенотипів (діагностований як розлад аутистичного спектра (АСД))) порівняно з двояйцевими близнюками (0% для вузьких близнюків). і 10% для ширших фенотипів), у 2, 3 та 75 разів вищий ризик для братів і сестер ідіопатичних випадків порівняно із загальною поширеністю серед населення. 4 Оцінка кількості генів, що беруть участь в аутизмі, коливається від 2-10, 5, 6 до 15 і більше, від 7 до 100 локусів

Понад 12 геномних екранів було проведено при аутизмі. 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 Результати цих скринінгів дозволяють припустити потенційні геном сприйнятливості у всьому геномі. Хоча повідомляється про декілька перспективних регіонів (наприклад, на хромосомах 7, 15 та 17), загальноприйнятий ген не з'явився. Крім того, було проведено сотні досліджень асоціацій з більш ніж 130 генами-кандидатами на аутизм на основі розташування на вершині місця з’єднання та/або їх потенційної біологічної функції. Нещодавній огляд опублікованих досліджень про аутизм виявляє принаймні одне дослідження, що свідчить про позитивні результати практично для кожної хромосоми. 20

У сукупності ці дослідження дають переконливі докази мультигенного успадкування з локусом та алельною неоднорідністю, а також епітази, що відіграють певну роль в етіології аутизму. Неоднорідність може значно знизити силу реплікації та виявлення 21 зв'язку, що частково може пояснити невдалий досі пошук генів аутизму. Одним із підходів до вирішення генетичної неоднорідності є визначення однорідних підмножин даних за допомогою фенотипових параметрів. Ідентифікація фенотипових підтипів була використана в дослідженнях аутизму, і, схоже, вона була успішною в уточненні результатів зв'язування. 22, 23, 24, 25

Іншим підходом до вдосконалення здатності виявляти зв’язки за наявності генетичної неоднорідності є використання високовідбірних розширених сімей. Тервіллігер та Горінг 26 зазначають, що виявлення розширених сімей потенційно збільшує однорідність набору даних. Крім того, ці сім'ї містять значно більше інформації про зв'язок. Усі опубліковані екрани генома, за винятком одного з 15, обмежили свій аналіз враженим дизайном сіб-пари. Хоча це є сильним підходом, існують також потенційні недоліки у використанні пар двоюрідних братів і, отже, дволінійність у дослідженнях взаємозв'язку, особливо при психічних розладах, через можливість змішаного спаровування. Ходжа та ін. 27 досліджували ці проблеми за допомогою симуляційних досліджень і виявили, що втрата інформації про посилання була невеликою, особливо коли була відома батьківська фаза.

Отримані 12 геномних екранів також використовували мікросупутникові маркери з приблизною щільністю один маркер на 10 см. Підтверджено доцільність використання мононуклеотидних поліморфізмів високої щільності (SNP) для аналізу зв'язування у всьому геномі та значно більшу інформацію про зв'язування, яке вони надають при складних захворюваннях. 28, 29, 30, 31, 32 Результати свідчать про те, що низький рівень помилок генотипів та побудова карти дають надійні та надійні результати. Крім того, збільшений вміст інформації виявив сигнали ліній, які не були виявлені при мікросупутниковому скануванні з низькою роздільною здатністю.

У цьому дослідженні для загального аналізу зв’язків було відібрано 26 розширених сімей, включаючи пари і двоюрідних братів. Ми припускаємо, що ці розширені сім'ї є потужним набором даних для досліджень зв'язування, 26 і що використання методу генотипування SNP високої щільності, Affymetrix GeneChip Human Mapping 10K, забезпечує, що достатньо інформативні маркери для всього геному можуть виявити значущі сайти зв'язування, що містять локуси, сприйнятливість до аутизму.

Матеріали і методи

Сімейне опитування

Сім'ї були знайдені у трьох місцях: Центрі генетики людини (CHG) при Медичному центрі університету Дьюка, Психіатричному інституті WS Hall та Центрі досліджень генетики людини (CHGR) при Університеті Вандербільта. Протокол дослідження був затверджений Інституційними оглядовими комісіями (IRB) на сайтах-учасниках. Сім'ї були ідентифіковані за клінічними рекомендаціями та шляхом активного набору в різні непрофесійні організації. Після повного опису дослідження з сім’ями було отримано письмову інформовану згоду батьків та дітей, які змогли дати інформовану згоду. Для цього дослідження було доступно 27 розширених сімей ASD, у тому числі 68 осіб з аутизмом. Ці високоселективні родоводи були відібрані з більш широкого набору даних з 315 мультиплексних кавказьких сімей і відзначаються своєю розширеною сімейною структурою, у якій пари та двоюрідні брати мають кілька поколінь (додатковий малюнок 1).

Усі співбесіди в сімейній історії стандартизовані, щоб створити родовід багатьох поколінь родичів першого, другого та третього ступеня. Ідентифікація осіб з явним або навіть сумнівним станом прихильності призводить до подальшого розслідування у формі особистої співбесіди та експертизи. Ця інформація була використана для створення великих родоводів з великою інформацією про медичні, розвитку, поведінкові та пов'язані з ними розлади. Завдяки такому підходу ми виявили значну кількість розширених сімей, в яких був РАС. Чотири з цих сімей включали батьків, які кваліфікувались як пацієнти з РАС на основі клінічного діагнозу розладу Аспергера (ASP). Стан братів і сестер, що не зазнав змін, базувався на відсутності очевидних показників РАС, що визначали систематичні опитування під час співбесіди з сімейною історією.

Генерування генотипів

Аналіз посилань

Відібрані сім’ї аналізували на наявність зв’язків за допомогою багатоаналітичного підходу. Було проведено як параметричний, так і непараметричний аналіз зв’язків. Параметричний аналіз зв'язків "точка-точка" проводили за допомогою програми FASTLINK програмного пакету LINKAGE. 39, 40 Аналізи проводились з використанням даних генотипу лише від постраждалих осіб з домінантною та рецесивною генетичною моделями і дозволили частоту алелів захворювання 0,001 для домінантної моделі та 0,01 для рецесивної моделі. 14 Ці двоточкові межі виявлення (LOD) використовувались для обчислення оцінки LOD генетичної неоднорідності (HLOD) за допомогою HOMOG. 41 Непараметричний двоточковий аналіз проводили за допомогою MERLIN. 42 Батьки, які кваліфікувались як ASP, під час аналізу посилань були закодовані як невідомі для аутизму. Ці особи були класифіковані як невідомі, тобто через те, що були доступні лише обмежені клінічні дані (наприклад, відсутні дані ADI-R). Однак аналізи, що кодують батьків як інвалідів, суттєво не змінили результати посилання.

результат

На додатковому малюнку 1 показані всі родоводи, які були включені в остаточний аналіз. З 184 осіб у вибірці 65 мали аутизм.

У таблиці 1 наведено результати двоточкового параметричного аналізу для всіх маркерів з HLOD  2, 0 у загальному наборі даних. Пікова неоднорідність HLOD 2, 82 була виявлена ​​у rs2877739 в хромосомі 14q12 за домінантної моделі. Ознаки зв'язуючих зв'язків (HLOD2) виявлено на хромосомах 1q23, 2-23, 3 (156-160 см); 2q35 - 36, 3 (211-230 см); 5q23,2 (127 см); Δ25,3 (16 см); Δq15 (93 см); 11q22,1 (101 см); 12q14, 2-14, 3 (76-80 см); 12q22 (102 см). Для двоточкового непараметричного аналізу жоден з маркерів не дав нам LOD * 2,0.

Стіл в натуральну величину

На рисунку 1 представлені результати багатоточкового непараметричного та параметричного аналізу для всього набору даних. Для непараметричного багатоточкового аналізу був знайдений значний пік зв'язування (LOD *> 3,0) у хромосомі 12q при rs1445442 з LOD * = 3, 2. Ознаки зв'язування (LOD *> 2) спостерігалися в хромосомі 7p14.1 (63–64 cM)., 0). Для багатоточкового параметричного аналізу знайдено значущі докази зв’язування з хромосомою 12q з піком при rs1445442 (HLOD = 3,02 за рецесивною моделлю). Цей регіон у 12q13, 13 - q15 (67-84 см) був єдиним регіоном, який продемонстрував значні докази взаємозв'язку цілого геному.

Результати для непараметричного та параметричного багатоточкового аналізу в цілому наборі даних. Суцільна сіра лінія: багатоточковий непараметричний LOD *; суцільна чорна лінія: багатоточковий показник неоднорідності LOD для домінуючої моделі; крапка з чорною крапкою: багатоточковий показник неоднорідності LOD для рецесивної моделі.

Повнорозмірне зображення

Для хромосоми 12 загальний набір даних був стратифікований за статтю постраждалих осіб у сім’ях. Як при багатоточковому параметричному, так і при непараметричному аналізі максимальна оцінка LOD збільшується в рецесивній моделі до HLOD = 4,51; емпіричне значення P всього геному = 0,001 та LOD * = 4,22; емпіричне значення P = 0, 0001 у сім’ях, які постраждали лише від чоловіків у rs146122 (рис. 2). Згідно з правилом одного LOD, довірчий інтервал площі піку становить від 74,68 (rs717274) до 81,58 см (rs1405467). На додатковому малюнку 2 представлені геномні багатоточкові непараметричні та параметричні графіки в наборах гендерних даних. Кодування батьків, яким діагностовано ASP як уражений, не змінило оцінку LOD (HLOD [rec] = 4, 52).

Багатоточкові параметричні та непараметричні результати аналізу на хромосомі 12 за статтю. Суцільна лінія: параметрична неоднорідність оцінки LOD (за рецесивною моделлю); пунктирна лінія: непараметричний LOD *; чорний: постраждали лише сім’ї; сірий: сім'ї з жінкою-інвалідом.

Повнорозмірне зображення

Одинадцять із 17 сімей лише для чоловіків постійно давали позитивні показники LOD у взаємозв’язаному регіоні (67-84 см). Решта шість сімей лише для чоловіків та вісім з дев'яти постраждалих жінок дали негативні показники LOD у цій області. На малюнку 3 показано спільну область на хромосомі 12 (спільна область, що визначається як гаплотип, переданий від того самого засновника) між або між ураженими в сім’ях, що належать лише до чоловіків. Виходячи з сімей лише для чоловіків, які демонструють позитивні багатобальні оцінки LOD, найімовірніша мінімальна площа кандидатів - 75-79 см. На малюнку 4 наведено приклад сегрегуючого гаплотипу та спільних регіонів серед постраждалих осіб.

Ці два рядки позначають спільну площу між чоловіками, які постраждали в 11 сім'ях чоловіків з позитивними показниками LOD за сім'єю в зоні сполучення.

Повнорозмірне зображення

Приклад сегрегуючого гаплотипу та спільної території серед постраждалих (FAM16).

Повнорозмірне зображення

обговорення

Понад 12 геномних скринінгів проводили при аутизмі з використанням мікросателітів, а набори даних складалися майже виключно з постраждалих сімейних братів і сестер (батьків та їх постраждалих нащадків). Це перший звіт про розповсюдження геному, який використовує як 10K SNP-панель із високою роздільною здатністю, так і розширені сімейства, що складаються з пар авенкулярів та двоюрідних братів. Це також перший звіт про аутизм, який використовує багатоточковий параметричний параметричний аналіз на всі хромосоми та використовує загальнохромосомну конструкцію гаплотипу для вивчення мінімальної загальної площі між ураженими особами для звуження області пікового зв’язку. Значний пік для асоціації цілого геному був виявлений при 12q14, 2, який не був виявлений попередніми скринінгами геномів, хоча результати не відповідали виправленій значущості цілого геному у цілому наборі даних. 52, 53 Ці дані про зв'язок суттєво зросли в сім'ях з особами, що належать лише до чоловіків, що призводить до HLOD = 4, 51 відповідно до рецесивної моделі з емпіричним геномом загальної площі P = 0,001. Той факт, що дані про зв'язок значно покращуються в сім'ях постраждалих лише від чоловіків, додатково підтверджує попередні докази того, що дихотомія статей є важливим фактором генетики аутизму. 54

Розширені родоводи можуть містити більше генетичної інформації, ніж сімейні сімейні пари, і можуть забезпечити значно більше енергії для виявлення зв’язків, особливо якщо існує генетична неоднорідність. Ці розширені сім'ї цілком можуть представляти ген або кілька генів з відносно великим ефектом. Це може бути перевагою у виявленні зв’язків навіть при невеликому обсязі вибірки, як, наприклад, поточне дослідження лише 26 сімей. 55 Попередні дослідження показали, що невеликі розміри вибірки можуть визначити області, що представляють інтерес для геномного скринінгу на складні ознаки, якщо генетичний ефект сильний. Наприклад, первинний геномний скринінг на хворобу Альцгеймера із затримкою, який утворив зв'язок з хромосомою 19 і згодом призвів до ідентифікації аполіпопротеїну Е, 56 як головного гена сприйнятливості до хвороби Альцгеймера із затримкою, брав участь лише 31 сімейство мультиплексів. 57 Однак ми не можемо виключити можливість того, що виявлений піковий зв’язок може бути специфічним лише для тих сімей аутизму з розширеною сімейною історією, і тому може становити невелику частку пацієнтів.

Для екранів зв’язування в цілому геному основною проблемою є хибнопозитивні докази зв’язування. На панелях SNP з високою щільністю LD серед SNP стає новим значущим джерелом інфляції балів LOD. Для вирішення цієї проблеми ми використали нову версію MERLIN 42, яка виконує багатоточковий хромосомний аналіз, беручи до уваги LD між маркерами, хоча малоймовірно, що ці дані зміняться, оскільки більшість батьків (8/105) генотипуються.

Під час обстеження родоводу (додатковий малюнок 1) було знайдено кілька прикладів постраждалих братів і сестер, які мали однакові два гаплотипи від своїх батьків. Ці дані пояснюють, чому HLOD є більш вираженим у рецесивній моделі, ніж у домінуючій, незважаючи на передбачувану вертикальну передачу.

У нашій ідентифікованій найважливішій області верхнього зв'язування (найімовірніше, мінімальна спільна область: 75–79 см) від 60 710 030 п.н. (rs348691) до 64 239 801 п.н. (rs4129000) є понад 19 відомих і передбачуваних генів (Ensembl, червень) 2006 // www.ensembl.org/Homo_sapiens/index.html). Сюди входить ген AVPR1A (рецептор вазопресину аргініну 1А (61,826,000-68,832,000)), який нещодавно був визнаний потужним кандидатом для участі у сприйнятливості до аутизму в дослідженнях асоціацій і заслуговує на подальше дослідження. 58, 59 SRGAP1 SLIT-ROBO GTPase-активуючий білок, RHO 1 (62 524 808-62 823 751 bp), член сімейства SLIT-білків, про які відомо, що беруть участь у провідності нейронів серед інших функцій, та WIF1 (інгібуючий фактор Wnt) попередник (63 730 674-63 928 374)), який бере участь у регуляції розвитку Wnt, всі лежать у критичній зоні.

На закінчення, новий пік зв'язування на хромосомі 12q14 на цьому екрані цілого геному додатково підтверджує гіпотезу про те, що при аутизмі існує значна неоднорідність локусів і що розширені сім'ї разом із гендерними ефектами можуть допомогти визначити ці різні локуси.