значимо

  • абстрактно
  • Въведение
  • Материали и методи
  • Семейно проучване
  • Генериране на генотипове
  • Анализи на връзки
  • резултатът
  • дискусия
  • Допълнителна информация
  • PDF файлове
  • Допълнителна фигура 1
  • Допълнителна фигура 2

абстрактно

Аутизмът (OMIM 209850 (Онлайн Менделско наследяване на човека, //www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=209850)) е нарушение на неврологичното развитие, характеризиращо се с три области на аномалия: нарушаване на социалната взаимодействие, нарушаване на комуникацията и ограничени и повтарящи се модели на интерес или поведение. Аномалии в развитието са очевидни през първите 3 години от живота и характерните разстройства продължават и до зряла възраст. С подобреното откриване и разпознаване на аутизма в резултат на разширяването на диагностичната концепция и систематичните подходи към популацията, скорошно проучване на разпространението твърди, че разстройството на аутизма засяга до едно на всеки 300 деца в столичния район на САЩ. 1

Аутизмът е едно от най-наследствените сложни генетични нарушения в психиатрията. Силен генетичен компонент при аутизъм се посочва от повишен процент на съгласие при монозиготи (60% за тесни (диагностицирани като аутизъм) и 91% за по-широки фенотипи (диагностицирани като разстройство от аутистичния спектър (ASD))) в сравнение с дизиготни близнаци (0% за тесни близнаци). и 10% за по-широки фенотипове), 2, 3 и 75 пъти по-висок риск за братя и сестри от идиопатични случаи в сравнение с общото разпространение на популацията. 4 Оценките за броя на гените, участващи в аутизма, варират от 2-10, 5, 6 до 15 или повече, 7 до 100 локуса

Повече от 12 геномни екрана са извършени при аутизъм. 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 Резултатите от тези скринини предполагат потенциални геномни гени за чувствителност. Въпреки че са съобщени няколко обещаващи региона (например на хромозоми 7, 15 и 17), не се е появил общоприет ген. В допълнение са извършени стотици проучвания за асоцииране с над 130 кандидат-гена за аутизъм въз основа на местоположението на върха на кръстовището и/или тяхната потенциална биологична функция. Неотдавнашен преглед на публикувани проучвания за аутизма разкрива поне едно проучване, което предполага положителна находка за почти всяка хромозома. 20.

Взети заедно, тези изследвания предоставят убедителни доказателства за мултигенно наследяване с локусна и алелна хетерогенност, както и епитази, които играят роля в етиологията на аутизма. Хетерогенността може значително да намали силата на репликация и откриване на 21 връзки, което отчасти може да обясни неуспешното досега търсене на аутистични гени. Един подход за справяне с генетичната хетерогенност е да се идентифицират хомогенни подмножества от данни, като се използват фенотипни параметри. Идентифицирането на фенотипни подтипове е било използвано в проучвания за аутизъм и изглежда е било успешно при прецизиране на резултатите от свързването. 22, 23, 24, 25

Използването на силно подбрани разширени семейства е друг подход за подобряване на способността за откриване на връзки в присъствието на генетична хетерогенност. Terwilliger и Goring 26 посочват, че идентифицирането на разширени семейства потенциално увеличава хомогенността на набора от данни. Освен това тези семейства съдържат значително повече информация за връзката. Всички публикувани екрани на генома, с изключение на един на всеки 15, ограничават своя анализ до засегнатия дизайн на двойка sib. Въпреки че това представлява силен подход, съществуват и потенциални недостатъци при използването на двойки братовчеди и по този начин билинейност в проучванията за взаимосвързаност, особено при психиатрични разстройства, поради възможността за смесено чифтосване. Hodge et al. 27 изследваха тези проблеми с помощта на симулационни проучвания и установиха, че загубата на информация за връзката е малка, особено когато родителската фаза е известна.

Получените 12 геномни екрана също използваха микросателитни маркери с приблизителна плътност от един маркер на 10 cM. Потвърдена е възможността за използване на мононуклеотидни полиморфизми с висока плътност (SNPs) за анализ на свързването в целия геном и значително по-голямата информация за свързването, което те предоставят при сложни заболявания. 28, 29, 30, 31, 32 Резултатите предполагат, че ниският процент грешки на генотипите и изграждането на картата генерират надеждни и надеждни резултати. В допълнение, увеличеното съдържание на информация идентифицира сигнали за връзка, които не са били открити при микросателитно сканиране с ниска резолюция.

В това проучване бяха избрани общо 26 разширени семейства, включително двойки аванкула и братовчеди за анализ на връзката в целия геном. Предполагаме, че тези разширени семейства са мощен набор от данни за проучвания за свързване 26 и че използването на генотипиращ анализ на SNP с висока плътност, Affymetrix GeneChip Human Mapping 10K, гарантира, че достатъчно информативните маркери за целия геном имат потенциала да идентифицират значими места за свързване, съдържащи локуси, податливост на аутизъм.

Материали и методи

Семейно проучване

Семейства бяха открити на три места: Центърът за човешка генетика (CHG) към Медицинския център на университета Дюк, Психиатричният институт WS Hall и Центърът за изследване на човешката генетика (CHGR) към университета Вандербилт. Протоколът за изследване е одобрен от институционалните съвети за преглед (IRB) в участващите сайтове. Семействата са идентифицирани чрез клинични насоки и чрез активно набиране в различни непрофесионални организации. След пълно описание на проучването със семействата е получено писмено информирано съгласие от родители и деца, които са могли да дадат информирано съгласие. Общо 27 разширени семейства ASD са били на разположение за това проучване, включително 68 лица с аутизъм. Тези силно селективни родословия са избрани от по-голям набор от данни от 315 мултиплексни кавказки семейства и се отличават със своята разширена фамилна структура, като двойки и братовчеди имат няколко поколения (Допълнителна фигура 1).

Всички интервюта в семейната история са стандартизирани, за да създадат родословие от няколко поколения на роднини от първа, втора и трета степен. Идентифицирането на лица с ясно или дори съмнително състояние на привързаност води до по-нататъшно разследване под формата на лично интервю и преглед. Тази информация е използвана за създаване на големи родословни с обширна информация за медицински, разстройствени, поведенчески и свързани с тях разстройства. С този подход открихме значителен брой разширени семейства, в които присъства ASD. Четири от тези семейства включват родители, които се квалифицират като пациенти с ASD въз основа на клинична диагноза на разстройството на Аспергер (ASP). Незасегнатото състояние на братята и сестрите се основава на отсъствието на очевидни показатели за ASD, както се определя от систематичен разпит по време на интервю за семейна история.

Генериране на генотипове

Анализи на връзки

Избраните семейства бяха анализирани за връзка чрез мултианалитичен подход. Извършени бяха както параметричен, така и непараметричен анализ на връзките. Параметричният анализ на връзките от точка до точка беше извършен с помощта на програмата FASTLINK на софтуерния пакет LINKAGE. 39, 40 Анализите бяха извършени, използвайки данни за генотип само от засегнати индивиди с доминиращ и рецесивен генетичен модел и позволиха появата на честота на алелни болести от 0,001 за доминиращия модел и 0,01 за рецесивния модел. 14 Тези две точки на откриване (LOD) бяха използвани за изчисляване на LOD резултата за генетична хетерогенност (HLOD), използвайки HOMOG. 41 Непараметричен двуточков анализ беше извършен с помощта на MERLIN. 42 Родители, които се квалифицират като ASP, са кодирани като неизвестни за аутизъм при анализ на връзките. Тези лица са класифицирани като неизвестни, т.е. поради факта, че са налице само ограничени клинични данни (напр. Няма данни за ADI-R). Анализите, кодиращи родители като инвалиди, не променят значително резултатите от връзката.

резултатът

Допълнителна Фигура 1 показва всички родословни, които са били включени в окончателния анализ. От 184 лица в извадката 65 са имали аутизъм.

Таблица 1 показва резултатите от двуточков параметричен анализ за всички маркери с HLOD  2, 0 в общия набор от данни. Пикова хетерогенност на HLOD 2, 82 е установена при rs2877739 на хромозома 14q12 под доминиращия модел. Признаци на свързващи връзки (HLOD2) бяха открити на хромозоми 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). За двуточков непараметричен анализ никой от маркерите не ни даде LOD * 2.0.

Маса в пълен размер

Фигура 1 представя резултатите от многоточков непараметричен и параметричен анализ на резултатите за целия набор от данни. За непараметричен многоточков анализ е установен значителен свързващ пик (LOD *> 3.0) на хромозома 12q при rs1445442 с LOD * = 3, 2. Признаци на свързване (LOD *> 2) са наблюдавани върху хромозома 7р14.1 (63–64 cM)., 0). За многоточков параметричен анализ бяха намерени значителни доказателства за свързване с хромозома 12q с пик при rs1445442 (HLOD = 3,02 според рецесивния модел). Този регион в 12q13, 13 - q15 (67–84 cM) беше единственият регион, който показа значителни доказателства за взаимосвързаност на целия геном.

Резултати за непараметричен и параметричен многоточков анализ в целия набор от данни. Плътна сива линия: многоточков непараметричен LOD *; плътна черна линия: LOD многоточков резултат за хетерогенност за доминиращия модел; точка черна линия: LOD многоточков резултат за хетерогенност за рецесивния модел.

Изображение в пълен размер

За хромозома 12 общият набор от данни е стратифициран по пол на засегнатите индивиди в семейства. Както при многоточков параметричен, така и при непараметричен анализ, максималният LOD резултат се увеличава в рецесивния модел до HLOD = 4,51; емпирична P стойност на целия геном = 0,001 и LOD * = 4,22; емпирична стойност P = 0, 0001 в семейства, засегнати само от мъже в rs146122 (Фигура 2). Съгласно правилото на един LOD, доверителният интервал на пиковата площ е от 74,68 (rs717274) до 81,58 cM (rs1405467). Допълнителна фигура 2 предоставя геномни многоточкови непараметрични и параметрични графики в набори от данни за пола. Кодиращите родители, диагностицирани като ASP като засегнати, не променят оценката на LOD (HLOD [rec] = 4, 52).

Многопоточни параметрични и непараметрични резултати за анализ на хромозома 12 по пол. Плътна линия: параметрична хетерогенност на оценката на LOD (според рецесивния модел); пунктирана линия: непараметричен LOD *; черно: само засегнати семейства; сиво: семейства с жена с увреждания.

Изображение в пълен размер

Единадесет от 17-те семейства само за мъже последователно дават положителни оценки на LOD във взаимосвързания регион (67-84 cM). Останалите шест семейства само за мъже и осем от деветте засегнати жени дават отрицателни оценки на LOD в тази област. Фигура 3 показва общ регион на хромозома 12 (споделен регион, дефиниран като хаплотип, предаван от същия основател) между или между засегнатите в семейства само за мъже. Въз основа на семейства само за мъже, които показват положителни резултати от LOD с много точки, най-вероятната минимална площ на кандидата е от 75 до 79 cM. Фигура 4 показва пример за сегрегиращ хаплотип и споделени региони сред засегнатите индивиди.

Тези два реда показват общата площ между мъжете, засегнати в 11 мъжки семейства с положителни оценки на LOD по семейства в свързващата зона.

Изображение в пълен размер

Пример за сегрегиращ хаплотип и споделена зона между засегнатите (FAM16).

Изображение в пълен размер

дискусия

Повече от 12 геномни екрана са извършени при аутизъм с помощта на микросателити и наборите от данни се състоят почти изключително от засегнати семейства на братя и сестри (родители и техните засегнати потомци). Това е първият доклад за разпространение на генома, който използва както 10K SNP панел с висока разделителна способност, така и разширени семейства, съставени от двойки животни и братовчеди. Това е и първият доклад за аутизма, който използва многоточков параметричен анализ на параметрично свързване и използва цялостна хромозомна конструкция на хаплотип, за да изследва минималната обща площ между засегнатите индивиди, за да стесни връхната област на свързване. Значителен пик за асоцииране на целия геном беше открит при 12q14, 2, който не беше открит при предишни скринингови скрининги, въпреки че резултатите не отговаряха на коригираната значимост на целия геном в целия набор от данни. 52, 53 Това доказателство за връзка се увеличава значително в семейства с индивиди само от мъже, което води до HLOD = 4, 51 според рецесивен модел с емпиричен геном P-0,001 за целия регион. Фактът, че доказателствата за връзка се подобряват значително в семействата засегнати само от мъже, допълнително подкрепя предишни доказателства, че разделението на половете е важен фактор в генетиката на аутизма. 54

Разширените родословия могат да съдържат повече генетична информация от семействата на сибирските двойки и могат да осигурят значително повече енергия за откриване на връзки, особено ако има генетична хетерогенност. Тези разширени семейства могат да представляват ген или няколко гена с относително голям ефект. Това може да бъде предимство при откриване на свързаност дори при малък размер на извадката, като текущото проучване само на 26 семейства. 55 Предишни проучвания показват, че малките размери на пробата могат да идентифицират областите от интерес при геномния скрининг за сложни признаци, ако генетичният ефект е силен. Например първоначалният геномен скрининг за болест на Алцхаймер със забавено начало, който формира връзка с хромозома 19 и впоследствие доведе до идентифициране на аполипопротеин Е 56 като основен ген за чувствителност към болестта на Алцхаймер със забавено начало, включва само 31 мултиплени семейства. 57 Въпреки това не можем да изключим възможността идентифицираната връхна връзка да бъде специфична само за тези семейства на аутизъм с разширена фамилна анамнеза и следователно да представлява малка част от пациентите.

За екраните за свързване на целия геном основният проблем е фалшиво положително доказателство за свързване. В SNP панелите с висока плътност LD между SNP се превръща в нов важен източник на инфлация в LOD бала. За да разрешим този проблем, използвахме нова версия на MERLIN 42, която извършва хромозомен многоточков анализ, като взема предвид LD между маркерите, въпреки че е малко вероятно тези данни да се променят, тъй като повечето родители (8/105) са генотипирани.

По време на прегледа на родословието (допълнителна фигура 1) бяха намерени няколко примера на засегнати братя и сестри, които споделят едни и същи два хаплотипа от своите родители. Тези данни обясняват защо HLOD е по-силно изразен в рецесивния модел, отколкото в доминиращия модел, въпреки предполагаемото вертикално предаване.

В рамките на нашия идентифициран най-важен регион на върхово свързване (най-вероятно минимален споделен регион: 75–79 cM) от 60 710 030 bp (rs348691) до 64 239 801 bp (rs4129000) има повече от 19 известни и предполагаеми гена (Ensembl, юни) 2006 // www.ensembl.org/Homo_sapiens/index.html). Те включват гена AVPR1A (аргинин вазопресинов рецептор 1А (61 826 000-68 832 000)), който наскоро бе идентифициран като силен кандидат за участие в податливостта към аутизъм в проучвания за асоцииране и заслужава допълнително изследване. 58, 59 SRGAP1 SLIT-ROBO GTPase активиращ протеин, RHO 1 (62 524 808–62 823 751 bp), член на семейството на SLIT протеини, за които е известно, че участват в невроналната проводимост, наред с други функции, и WIF1 (Wnt инхибиторен фактор) предшественик (63 730 674-63 928 374)), участващ в регулацията на развитието на Wnt, всички лежат в критична зона.

В заключение, новият пик на свързване на хромозома 12q14 в този цял геномен екран допълнително подкрепя хипотезата, че има значителна хетерогенност на локусите при аутизма и че разширените семейства заедно с половите ефекти могат да помогнат за определянето на тези различни локуси.