Успехи в генетической диагностике лепры

Исследователи выяснили, почему у одних людей вероятность заболеть лепрой выше, чем у других.

Ежегодно в мире диагносцируется более 200 000 случаев лепры, что делает это заболевание вторым по распространенности микобактериальным заболеванием. Это удивительно, потому что существует эффективное лечение, а микобактерия лепры (M. leprae), организм, вызывающий заболевание, в лучшем случае слабо заразен. Действительно, воздействие медленно растущей бактерии само по себе не вызывает проказу; риск заболевания зависит от взаимодействия нескольких факторов окружающей среды и генетических факторов.

В недавней статье "Plos Neglected Tropical Diseases" доктор Vinicius Fava и его коллеги из лаборатории Erwin Schurr’s McGill University демонстрируют, как глубокое секвенирование дополняет исследования общегеномных ассоциаций (GWAS) для выявления мутаций, которые защищают людей от заражения проказой. Для этого исследователи сравнили геномы пациентов с геномами людей, которые сталкивались с бактериями, но не заболевали. Эти факторы риска проливают свет на пути, по которым M. leprae проникает в организм, что позволяет ученым разработать новые способы остановить распространение бактерии.

Как исследователи изучают генетическую предрасположенность к инфекционным заболеваниям?

Мы используем один из двух подходов: GWAS или глубокое секвенирование. Оба подхода очень хороши, но они проверяют различные аспекты генетической предрасположенности. С помощью GWAS мы изучаем весь геном и можем идентифицировать распространенные варианты, но у нас мало возможностей для обнаружения редких. Еще одна сложность GWAS заключается в том, что вы можете идентифицировать область, содержащую несколько генов, но не можете определить, какой ген связан с фенотипом. Преимущество глубокого секвенирования в том, что вы идентифицируете все. Вы можете обнаружить новые и редкие мутации, которые вы никогда не смогли бы обнаружить с помощью GWAS. Но это дороже, поэтому вы фокусируетесь только на очень узком регионе.

Каковы некоторые важные соображения при выявлении генетических факторов риска?

Самое важное - охарактеризовать как ваш случай, так и вашу контрольную группу. Если вы изучаете восприимчивость к инфекционному заболеванию у взрослых, это может быть вызвано генетическими факторами, которые сильно отличаются от того, как если бы вы изучали заболевание у детей или более молодых людей. Для полигенных заболеваний с несколькими вариантами возбудителя необходимо создать максимально однородную когорту, в противном случае вы разбавите генетические компоненты, и ваш генетический анализ потеряет свою эффективность. Если ваш случай или ваша контрольная группа неоднородны, становится очень сложно найти что-то значимое для данного заболевания.

Как вам удалось выявить новые гены предрасположенности и как эти гены могут влиять на риск заболевания?

Мы пересмотрели ранее идентифицированные локусы GWAS, чтобы выяснить, сможем ли мы при поиске вариантов, изменяющих белки, идентифицировать гены, которые способствуют развитию заболевания. Мы идентифицировали четыре гена в трех разных локусах.1 Один ген, IL18R1, был связан с инфекционными заболеваниями, а также с заболеваниями, связанными с иммунитетом, такими как болезнь Крона. Сложность понимания того, как этот ген влияет на риск заболевания, заключается в том, что он выполняет различные функции: он является провоспалительным цитокином, но только во время адаптивного иммунного ответа, когда присутствует IL-12. В отсутствие IL-12 IL18R1 на самом деле обладает противовоспалительным действием. Таким образом, понимание того, как он способствует развитию проказы, действительно зависит от того, на каком этапе патогенеза заболевания активен IL18R1. В других исследованиях были обнаружены eQTLs — некодирующие мутации, повышающие или понижающие уровень гена IL18R1, которые снижают его экспрессию и защищают от проказы. Поскольку мы обнаружили снижение количества мутаций у пациентов с проказой по сравнению с контрольной группой, мы считаем, что мутации IL18R1 способствуют развитию провоспалительного врожденного иммунного ответа, а не подавляют противовоспалительный ответ.

Как вы планируете действовать в связи с этими выводами?

Мы должны оценить влияние этих мутаций на белок: на какую функцию они влияют, улучшают или ухудшают ее? Мы создаем эти мутации с помощью технологии CRISPR в клеточных линиях, которые, по нашему мнению, важны для фенотипа — обычно это макрофаги — и затем оцениваем различные анализы, чтобы определить, как эти изменения влияют на развитие заболевания. С помощью этих исследований мы пытаемся определить механизмы, которые M. leprae использует для выживания и размножения. Как только мы определим пути распространения, мы сможем определить, являются ли они лекарственными, и разработать более эффективные методы лечения заболевания или новые способы снижения передачи инфекции.

 

https://www.the-scientist.com/uncovering-leprosy-s-genetic-recipe-for-success-70391