Исследование генов предрасположенности к бронхиальной астме и аллергическому риниту

1. Исследование генов предрасположенности к бронхиальной астме и аллергическому риниту Отчет за 2012 г. научного сотрудника лаборатории молек

Исследование генов
предрасположенности к
бронхиальной астме и
аллергическому риниту
Отчет за 2012 г.
научного сотрудника
лаборатории молекулярной генетики
человека к.б.н. Федоровой Ю.Ю.

2. Задачи исследования:

• Изучение
полиморфных
вариантов
генов
глюкокортикоидного
рецептора
(NR3C1),
рецептора
кортикотропин-рилизинг-факторa
(CRHR1),
участвующих
в
патогенезе
бронхиальной
астмы
и
определяющих
чувствительность
пациентов
к
терапии
глюкокортикостероидами.
• Анализ полиморфных вариантов генов ORM1подобного белка 3 (ORMDL3), гасдермина В
(GSDML) у больных бронхиальной астмой,
аллергическим ринитом и здоровых индивидов, а
также изучение экспрессии данных генов в
лейкоцитах периферической крови.

3.

Материал исследования:
Этническая
принадлежность
Больные БА (N)
Контрольная
группа (N)
Русские
218
142
Татары
175
115
Башкиры
104
55
В целом
702
435
Число детей, больных БА – 418,
Число пациентов старше 18 лет – 284
Больные БА
(N)
Выборка пациентов в
аллергическая
457
зависимости от формы и
неаллергическая
121
смешанная
87
легкая
208
средне-тяжелая
322
тяжелая
163
степени тяжести БА

4. Лекарственные средства для лечения БА

Препараты для
базисной
(поддерживающей
терапии)
Средства
неотложной
помощи
b2-агонисты
длительного действия
b2-агонисты быстрого
действия
Антилейкотриеновые
препараты
Антихолинергические
препараты
Системные
глюкокортикостероиды
Теофиллин
Ингаляционные
глюкокортикостероиды

5.

Ассоциация полиморфных вариантов геновкандидатов с эффективностью лекарственной
терапии бронхиальной астмы
Лекарственные
средства для
лечения БА
b2-агонисты
Гены
ADRB2
(Arg16Gly,
Gln27Glu)
Глюкокортикостероиды (ГКС)
GR/NR3C1
(rs41423247)
CRHR1
(rs242941)
Антилейкотриеновые препараты
LTC4SC
(A-444C,
rs272431)
ALOX5
(rs2115189,
rs4987105,
rs4986832)
Фармакогенетический
эффект
Ассоциация с
вариабельностью ответа на
терапию b2-агонистами
Ассоциация с терапевтической
резистентностью и
изменением чувствительности
к ГКС терапии
Ассоциация с различным
клиническим ответом на
воздействие ингибиторов
лейкотриенов

6.

Ген глюкокортикоидного
рецептора (GR/NR3C1)
rs41423247
(+646C/G)
Частота аллеля
в европейских популяциях:
+646G - 35%

7.

Ассоциация полиморфного варианта гена
GR (rs41423247 (+646C/G)) с тяжелой формой
БА у татар
80,00%
Больные БА
70,00%
Контроль
60,00%
50,00%
OR=0,52
p=0,02
OR=1,29
p=0,02
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
CC
CG
GG
C
G
По литературным данным, пациенты c генотипом rs41423247*G/G
характеризуются более тяжелыми обострениями БА; самыми низкими
значением ОФВ1/ФЖЕЛ в периоде обострения БА и более длительным
использованием высоких доз ГКС для достижения стабилизации состояния
[Жданова М.В. и др., 2007]

8. Ген рецептора кортикотропин-рилизинг-факторa CRHR1

Ген рецептора кортикотропин-рилизингфакторa CRHR1
Rs242939 A G
Частота аллеля
в европейских популяциях:
6-7%
Rs1876828 C T
Частота аллеля
в европейских популяциях:
22-24%

9. Ассоциация полиморфного варианта гена CRHR1 (rs1876828 CT) с риском развития бронхиальной астмы

Ассоциация полиморфного варианта гена CRHR1
(rs1876828 C T) с риском развития бронхиальной
астмы
OR=0,75
p=0,04
OR=0,69
p=0,02
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
OR=1,51
p=0,01
CC
CT
TT
C
Больные БА Контроль
OR=1,34
p=0,04
T

10. Ассоциация полиморфного варианта гена CRHR1 (rs1876828 CT) со сниженными показателями функции внешнего дыхания (ОФВ1, ЖЕЛ) у больных БА

Ассоциация полиморфного варианта гена CRHR1
(rs1876828 C T) со сниженными показателями
функции внешнего дыхания (ОФВ1, ЖЕЛ) у
OR=0,52
больных БА
p=0,007
100
OR=0,61
p=0,03
OR=2,14
p=0,002
80
OR=1,63
p=0,03
60
40
OR=0,45
p=0,003
20
100
0
CC
CT
TT
C
T
Больные БА с ОФВ1 (60% и
менее)
Контроль
OR=0,53
p=0,008
OR=2,31
p=0,002
80
60
OR=1,90
p=0,008
40
20
0
CC
CT
TT
C
T
Больные БА с ЖЕЛ (60% и менее)
Контроль

11. Ассоциация полиморфного варианта гена CRHR1 (rs1876828 CT) с БА у индивидов русской этнической принадлежности

Ассоциация полиморфного варианта гена CRHR1
(rs1876828 C T) с БА у индивидов русской
этнической принадлежности
OR=0,59
p=0,03
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
OR=1,68
p=0,03
CC
CT
TT
Больные БА
C
Контроль
T

12. Ассоциация полиморфного варианта гена CRHR1 (rs1876828 CT) с тяжелой формой БА у индивидов татарской этнической принадлежности

Ассоциация полиморфного варианта гена CRHR1
(rs1876828 C T) с тяжелой формой БА у индивидов
татарской этнической принадлежности
OR=0,43
p=0,04
OR=0,35
p=0,02
100
80
OR=3,05
p=0,01
60
OR=2,34
p=0,04
40
20
0
CC
CT
TT
C
Больные с тяжелой формой БА
T
Контроль

13. Локализация SNPs в области 17q12, асссоциированных с бронхиальной астмой

rs2305480
11374C>T
(289P>S)
6 exon
GSDMB
rs2290400
7330A>G
2 intron
GSDMB
GASDERMIN B
ГЕНЫ
35,1Mb
IKZF3
ERBB2
rs7216389
3621C>T
1 intron
GSDMB
rs9303280
873C>T
downstream
ORMDL3
rs12603332
1048C>T
1 intron
ORMDL3
ORM1-LIKE PROTEIN 3
GSDMB
ORMDL3
ZPBP2
GSDMA
PSMD3
LOC728129
35,4Mb

14.

Материал исследования:
Объединенная
Русские Татары Башкиры
выборка
Общая выборка
больных БА
Общая выборка
больных АР
Больные БА, АР
и АД
Больные БА
(без АР и АД)
Больные АР
(без БА и АД)
Общая выборка
больных АЗ
Контроль
261
90
62
14
342
133
64
17
116
43
22
4
46
16
9
1
78
30
8
2
484
175
90
21
183
45
44
24

15. Ассоциация полиморфного варианта гена ORMDL3 (rs9303280 C>T) с риском развития аллергических заболеваний

Ассоциация полиморфного варианта гена
ORMDL3 (rs9303280 C>T) с риском развития
аллергических заболеваний
70
OR=1,83
OR=1,49
OR=1,48
P=4 x10-5
P=0,003
P=0,002
OR=0,55
60
OR=0,67
OR=1,78
P=0,03
OR=0,67
OR=0,56
50
40
30
20
10
0
С
T
Больные
БА
С
T
С
T
Больные
АР
Больные
АЗ
Пациенты
Контроль
С
T
Больные
БА (без АР
и АД)
С
T
Больные
АР (без БА
и АД)

16. Ассоциация полиморфного варианта гена ORMDL3 (rs9303280 C>T) с риском развития аллергических заболеваний у индивидов русской этнической принадлеж

Ассоциация полиморфного варианта гена
ORMDL3 (rs9303280 C>T) с риском развития
аллергических заболеваний у индивидов русской
этнической принадлежности
OR=2,73
OR=1,85
OR=1,83
P=3 x10-4
P=0,01
P=0,01
OR=0,37
70
OR=2,60
P=0,04
OR=0,55
OR=0,54
OR=0,38
60
50
40
30
20
10
0
С
T
Больные
БА
С
T
Больные
АР
Пациенты
С
T
Больные
АЗ
Контроль
С
T
Больные
БА (без АР
и АД)
С
T
Больные
АР (без БА
и АД)

17. Ассоциация полиморфного варианта гена ORMDL3 (rs12603332 C>T) с риском развития аллергических заболеваний

Ассоциация полиморфного варианта гена
ORMDL3 (rs12603332 C>T) с риском развития
аллергических заболеваний
OR=1,74
P=7x10-5
70
OR=1,56
P=0,01
OR=1,54
P=0,001
OR=1,49 OR=1,73
P=0,001
P=0,02
OR=0,65 OR=0,67 OR=0,58
OR=0,57 OR=0,64
60
50
40
30
20
10
0
С
T
Больные
БА
С
T
Больные
тяжелой
формой
БА
С
С
T
Больные
АР
T
Больные
АЗ
Пациенты
С
T
Больные
БА (без
АР и АД)
Контроль
С
T
Больные
АР (без
БА и АД)

18. Ассоциация полиморфного варианта гена ORMDL3 (rs12603332 C>T) с риском развития аллергических заболеваний у индивидов русской этнической принадлеж

Ассоциация полиморфного варианта гена
ORMDL3 (rs12603332 C>T) с риском развития
аллергических заболеваний у индивидов русской
этнической принадлежности
OR=2,66
OR=1,84
P=0,0002
P=0,01
P=0,02
OR=0,54
OR=0,38
70
OR=1,77
OR=0,56
60
50
40
30
20
10
0
С
T
Больные БА
С
T
Больные АР
Пациенты
Контроль
С
T
Больные АЗ

19.

Анализ гаплотипов 5 полиморфных локусов
rs2305480 - rs2290400 - rs7216389 - rs9303280 - rs12603332
(17q21) у больных аллергическими заболеваниями
и контрольной группы
Контроль
TC
Больные БА
P=8x10-5
P=3x10-4
TT
CC
GCC
P=3x10-4
P=3x10-4
ACC
GTT
0
0,1
0,2
0,3
Контроль
TC
TT
CC
GCC
ACC
GTT
0,4
0,5
0,6
Больные АР
P=0,001
P=0,007
P=0,003
P=0,01
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6

20.

Анализ гаплотипов 5 полиморфных локусов
rs2305480 - rs2290400 - rs7216389 - rs9303280 - rs12603332
(17q21) у больных аллергическими заболеваниями
и контрольной группы русской этнической принадлежности
Контроль
Больные БА
P=8x10-5
P=3x10-4
TTTT
CCCC
CCTT
P=3x10-4
P=0,002
TTCC
0
0,2
0,4
Контроль
CCTC
0,6
0,8
Больные АР
CCCC
CCTT
TTCC
0
0,2
0,4
0,6

21. Анализ экспрессии генов ORMDL3 и GSDML в лейкоцитах периферической крови у больных БА и индивидов контрольной группы

•13 больных бронхиальной астмой с сопутствующим
аллергическим ринитом:
(2 - легкая форма БА, 7 - средне-тяжелая форма БА,
2 –тяжелая форма БА)
•13 здоровых индивидов без признаков атопии
Электрофореграмма, демонстрирующая проверку качества
выделенной тотальной РНК (Дорожки 1-13 – образцы РНК,
не обработанные ДНКазой)
28 S
18 S

22. Уровень экспрессии гена ORMDL3 в лейкоцитах периферической крови больных БА и индивидов контрольной группы (метод 2^(-Ct )

Уровень экспрессии гена ORMDL3 в лейкоцитах
периферической крови больных БА и индивидов
контрольной группы (метод 2^(- Ct )
M±SEM:
1,59±0,72
M±SEM:
1,84±0,73
GAPDH
ORMDL3
GAPDH
ORMDL3
1 2 3 4 5 6 7 8
Электрофореграмма ПЦР-РВ
(1-RT(GAPDH), 2, – NTC(GAPDH), 3,4 – ген
GAPDH, 5 – RT(ORMDL3), 6 – NTC(ORMDL3),
7,8 – ген ORMDL3,
M±SEM:
1,80±0,86
M±SEM:
1,9±0,68

23. Уровень экспрессии гена GSDML в лейкоцитах периферической крови больных БА и индивидов контрольной группы

M±SEM:
1,76±0,32
M±SEM:
1,16±0,17
GAPDH
GSDML
GAPDH
GSDML
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Электрофореграмма ПЦР-РВ
1-4 – ген GSDML, 5 – RT(GSDML), 6 – NTC(GSDML),
7-10 – ген GAPDH, 11 –RT(GAPDH), 6 – NTC(GAPDH)
M±SEM: M±SEM:
2,10±0,44 1,16±0,17

24. Уровень экспрессии генов GSDML (1) и ORMDL3 (2) в лейкоцитах периферической крови больных БА

P=0,0175
(1) больные БА с различными
генотипами полиморфного
варианта - rs7216389 C/T гена
GSDML
P=0,0153
(2) больные БА с различными
генотипами полиморфного
варианта rs 9303280 C/T гена
ORMDL3

25.

Полногеномные данные аллельной экспрессии в клеточных линиях
лимфобластов, полученных от индивидов европеоидного происхождения
(CEU, HapMap)
ОНП rs12936231, изменяющий
последовательность
предполагаемого сайта
связывания ДНК с
белком-инсулятором СТСF.
(D.J. Verlaan et al., The American
Journal of Human Genetics, 2009)

26. Заключение

• Установлена ассоциация полиморфных вариантов генов
GR (rs41423247 (+646C/G)) и CRHR1 (rs1876828 C T) с
тяжелой формой БА у татар.
• Выявлена ассоциация полиморфного варианта гена
CRHR1 (rs1876828 C T) со сниженными показателями
функции внешнего дыхания (ОФВ1, ЖЕЛ) у больных БА.
• Установлена ассоциация полиморфного варианта гена
CRHR1 (rs1876828 C T) с БА у русских.
• Маркерами повышенного риска развития АЗ, БА и АР
являются аллели ORMDL3*rs9303280C и ORMDL3
*rs12603332C.
• У индивидов русской этнической принадлежности
определены маркеры повышенного риска развития АЗ, БА
и АР – аллели ORMDL3*rs9303280C и ORMDL3
*rs12603332C.

27.

• Гаплотипы GTT и CC генов ORMDL3/GSDML
являются маркерами повышенного риска развития
БА и АР. Гаплотип TTCC генов ORMDL3/GSDML
является маркером повышенного риска БА у русских.
• Обнаружено повышение уровня экспрессии гена
GSDML в лейкоцитах периферической крови больных
бронхиальной астмой.

28. Список публикаций

• Карунас А.С., Гималова Г.Ф., Федорова Ю.Ю., Юнусбаева М.М.,
Нургалиева А.Х., Левашева С.В., Гуменная Э.Р., Рамазанова Н.Н.,
Гурьева Л.Л., Бикташева А.Р., Галимова Е.С., Мухтарова Л.А.,
Хисматуллина З.Р., Загидуллин Ш.З., Эткина Э.И., Хуснутдинова Э.К.
Анализ ассоциации мутаций в гене профилаггрина с развитием
аллергических заболеваний в Республике Башкортостан //
Медицинская генетика. – 2012. – T.11. – №1. – С.40-46.
• Карунас А.С., Федорова Ю.Ю., Рамазанова Н.Н., Галимова Е.С.,
Гималова Г.Ф., Гурьева Л.Л., Левашева С.В., Бикташева А.Р.,
Мухтарова Л.А., Загидуллин Ш.З., Эткина Э.И., Хуснутдинова Э.К.
Исследование роли полиморфных вариантов генов цитокинов в
развитии бронхиальной астмы в Республике Башкортостан //
Пульмонология. Подано в печать.
• Заявка на патент. Способ прогнозирования риска развития
бронхиальной астмы. Хуснутдинова Э.К., Карунас А.С., Федорова
Ю.Ю., Нургалиева А.Х., Юнусбаев Б.Б. Регистр № 2012129763.

29.

Гималова Г.Ф., Карунас А.С., Федорова Ю.Ю., Гуменная Э.Р., Левашова С.В.,
Бикташева А.Р., Эткина Э.И., Хуснутдинова Э.К.Ассоциация полиморфных
вариантов генов цитокинов с развитием атопического дерматита в Республике
Башкортостан //Пренатальная диагностика и генетический паспорт - основа
профилактической медицины в век нанотехнологий: Материалы V
Всероссийской конференции с международным участием / Под ред. чл.-корр.
РАМН. В.С.Баранова.- Новосибирск: "НСК Регион", 16-18 мая 2012. - С.30.
Карунас А.С, Юнусбаев Б.Б., Федорова Ю.Ю., Рамазанова Н.Н., Загидуллин
Ш.З., Эткина Э.И., Хуснутдинова Э.К. Полногеномный анализ ассоциации
бронхиальной астмы в Республике Башкортостан //Пренатальная диагностика
и генетический паспорт - основа профилактической медицины в век
нанотехнологий: Материалы V Всероссийской конференции с международным
участием /Под ред. чл.-корр. РАМН. В.С.Баранова.- Новосибирск: "НСК
Регион", 16-18 мая 2012. - C.48.
Gimalova G.F., Prans E., Karunas A.S., Fedorova Y.Y., Gumennaya E.R.,
Levashova S.V., Biktasheva A.R., Etkina E.I., Koks S., Khusnutdinova E.K. Toll-like
receptor genes variants and atopic dermatitis in Volga-Ural region of Russia //
European Human Genetics Conference. Nurnberg Germany. 23-26 июня 2012.
Fedorova Y., Karunas A., Yunusbaev B., Ramazanova N., Galimova E., Etkina E.,
Zagidullin S., Khusnutdinova E. Association of GRIA1 gene polymorphisms with
asthma in Bashkirs from Russia // European Human Genetics Conference.
Nurnberg Germany. 23-26 июня 2012.

30.

Гималова Г.Ф., Карунас А.С., Федорова Ю.Ю., Гуменная Э.Р., Левашова
С.В., Бикташева А.Р., Эткина Э.И., Хуснутдинова Э.К. Полиморфные
варианты генов Толл-подобных рецепторов TLR1 и TLR10 в развитии
атопического дерматита в Республике Башкортостан // Актуальные
проблемы генетики человека, животных, растений и микроорганизмов:
материалы Всероссийской школы-конференции молодых ученых. 24-26
сентября 2012, г.Уфа / глав.ред. Э.К.Хуснутдинова. - Уфа: РИЦ БашГУ,
2012. - С. 43-46.
Федорова Ю.Ю., Карунас А.С., Рамазанова Н.Н., Гурьева Л.Л., Мухтарова
Л.А., Мурзина Р.Р., Гатиятуллин Р.Ф., Загидуллин Ш.З., Эткина Э.И.,
Хуснутдинова Э.К. Анализ ассоциации полиморфных вариантов генов b2адренорецептора и глюкокортикоидного рецептора с развитием
бронхиальной астмы в Республике Башкортостан // Актуальные
проблемы генетики человека, животных, растений и микроорганизмов:
материалы Всероссийской школы-конференции молодых ученых. 24-26
сентября 2012, г.Уфа / глав.ред. Э.К.Хуснутдинова. - Уфа: РИЦ БашГУ,
2012. - С.168-173.

31.

• РФФИ № 11-04-97063-р_поволжье
«Молекулярно-генетическое исследование
аллергического ринита» 2011-2013 (Р)
• Государственный контракт на выполнение
научно-исследовательских и опытноконструкторских работ по программе
«У.М.Н.И.К.» №У10-02 от 23.04.2010г.
«Разработка способа прогнозирования риска
развития бронхиальной астмы» (Р)
• РФФИ моб_з № 12-04-09280 2012г. (Р)
• Fellowship ESHG 2012 (стендовый доклад).