Genètica de l'osteopontina en pacients amb malaltia renal crònica: l'estudi alemany de malaltia renal crònica Ⅱ

Anàlisi de variants rares

A partir de 4.879 participants de GCKD amb dades de xip d'exoma disponibles, també vam realitzar proves de variants rares agregades (Fig S1). Variants amb MAF<1% and having a major effect on the gene product (nonsynonymous, stop gain/loss, splicing; "qualifying variants") as annotated by dbNSFP v.2.0 were aggregated (Material and methods, [24,25]). While there was no significant association result when the burden test was used, we found a significant association using the sequence kernel association test (SKAT) for the SPP1 gene (Table 3, p-value = 2.5E-08), which remained significant after adjustment for the two replicated SNPs from the initial GWAS (p-value = 9.4E-08). Seven variants were aggregated for the analysis of the SPP1 gene. In the single variant analysis, effect estimates of the seven variants ranged from -1.20 to 0.24 with rs139555315 (4,88901197), a splice-site variant (CADD score: 23.7) showing the most significant association (effect estimate = -1.20, SE = 0.19, p-value = 2.5E-10) and thus likely driving the association. This is supported by the non-significant result (p-valueSKAT = 3.5E-01) when rs139555315 was excluded from the variant set. Other genes implicated by GWAS of common variants reached only nominal statistical significance (p<0.05; MEPE: p-valueSKAT = 4.6E-03; KLKB1: p-valueBurden = 5.6E-04, p-valueSKAT = 2.8E-03; F12: p-valueBurden = 3.4E-02, p-valueSKAT = 3.0E-02).

HERBES ECOLÒGIQUES PER A LA MALALTIA RENOLÓS

Discussió

En aquest estudi, ens hem centrat a caracteritzar la genètica de l'OPN dins d'una cohort de CKD, perquè se sap que els nivells d'OPN estan associats amb resultats renals adversos, però no s'entenen completament els fonaments genètics d'aquesta proteïna millorada amb el ronyó. L'ús d'una cohort de pacients amb CKD pot presentar un entorn avantatjós en què la transcripció de gens específics del ronyó es pot alterar en comparació amb la població general, facilitant possiblement la identificació de SNP específics. Hem identificat tres loci, dos al cromosoma 4 (rs10011284, rs4253311), que es podrien replicar en una cohort externa basada en la població, i rs2731673 al cromosoma 5, que no es va poder replicar. Quan s'agregaven variants rares, es va detectar el gen SPP1 que codificava OPN.

Segons el nostre coneixement, aquest és el primer GWAS dels nivells sèrics d'OPN quantificats mitjançant ELISA. Altres estudis com Sun et al. va realitzar GWAS de proteïnes plasmàtiques (pGWAS), inclòs OPN. Aquí les proteïnes es van quantificar de manera diferent mitjançant una tecnologia basada en aptàmers (SOMAscan, [22]). Tot i que probablement aquest estudi era massa petit (N=3,301) per detectar qualsevol senyal genètic d'OPN, un estudi de Pietzner et al. (N fins a 10,708) van proporcionar senyals als cromosomes 3, 4 i 10 associats amb l'OPN mesurat amb SOMAscan [26]. El senyal detectat al cromosoma 4 (rs5860110, 4:88897106, MAF=0.30) és un indel intrònic comú situat dins de SPP1 no en desequilibri d'enllaç (LD) amb variants comunes identificades al nostre projecte. En el següent pas, Pietzner et al. les estadístiques d'associació informades per al SOMAscan van detectar loci mitjançant una tècnica diferent per mesurar proteïnes (Olink, panells de proteïnes basats en anticossos). Les mesures d'Olink, tanmateix, només estaven disponibles per a una petita fracció de la població d'estudi i no es va poder confirmar cap dels tres senyals OPN mesurats per SOMAscan. La comparació sistemàtica dels nivells de proteïnes quantificats per aquestes dues tècniques va revelar diferents correlacions (mediana 0,38, IQR: 0,08–0,64). Per a OPN, es va informar d'un coeficient de correlació de 0,51. Una comparació similar de més plataformes proteòmiques també va informar d'una àmplia gamma de correlacions entre mesures [27]. Per tant, les diferències en la detecció de senyals genètics podrien ser no només per diferències de potència, sinó també per característiques tècniques, proteïnes i variants. Per tant, a través de les plataformes, qualsevol resultat de comparació és difícil i les metaanàlisis podrien conduir a inferències errònies.

rs10011284; 4:88833389 (SPP1/MEPE intergènic)

L'índex SNP rs10011284 (MAF=0.43) del primer locus del cromosoma 4 mapes entre els gens SPP1 i MEPE. No està clar si aquesta variant o una altra és la variant causal subjacent a l'associació observada, ja que els resultats de la cartografia fina estadística no són concloents. No obstant això, en agregar variants rares, SPP1, el gen que codifica la proteïna OPN, va mostrar una associació significativa impulsada per una variant del lloc d'empalmament. Qualsevol error que es produeixi durant el procés d'empalmament pot conduir a l'eliminació d'introns falsos provocant alteracions al marc de lectura obert. Al seu torn, això pot conduir a la formació d'un codó d'aturada prematur i una proteïna escurçada o més probable a una degradació més ràpida de l'ARNm anomenada desintegració mediada per sense sentit [28]. Es va informar que la variant que impulsa aquesta associació a SPP1, una variant del lloc d'empalmament (rs139555315, 4:88901197, MAF=1.54E- 03), estava associada amb el lupus eritematós sistèmic pediàtric [29].

SPP1 is made up of 7 exons containing 942 transcribed nucleotides from the start codon in exon 2 to the stop codon (within exon 7, [30]). OPN belongs to the SIBLING glycoprotein family of secreted phosphoproteins; other members of this family comprise dentin matrix protein 1, dentin-sialophosphoprotein, Catherine, bone sialoprotein, and matrix extracellular phospho-glycoprotein (MEPE). Results from our colocalization analysis using GeneAtlas are pointing toward a connection of SPP1 with bone disorders. Fitting with these results, one of OPN's main physiological functions in the body is the regulation of the biomineralization processes [31]. Conflicting results have been reported on OPN as well as SPP1 polymorphisms and susceptibility to nephrolithiasis in the past [32–36]. From in vitro studies it may be inferred, that OPN inhibits nucleation, growth, and aggregation of calcium oxalate crystals [37], but clinical studies draw a more unclear picture. Some researchers report on the protective role of OPN, whereas others do not [38,39]. Nonetheless, a recent study from South Asia found a significant association of the SPP1 rs2853744:G>Polimorfisme T amb urolitiasi [40].

L'OPN es secreta majoritàriament, però també s'ha informat d'una forma intracel·lular [41]. L'ús de la PCR de transcripció inversa es va trobar que l'OPN s'expressava en ronyons adults humans normals, més anàlisis immunohistoquímiques i la hibridació in situ van revelar que l'expressió OPN es limitava als túbuls rectes i contorneats distals de l'escorça renal i la medul·la als ronyons de mico [42]. Mirant les dades d'expressió del teixit GTEx, es va detectar una colocalització positiva del senyal d'associació OPN a SPP1 amb teixit de pàncrees. Això està en línia amb les troballes de la literatura on s'ha suggerit que l'OPN té un paper en la diabetis tipus 2. Un estudi realitzat per Cai et al. va investigar un model de ratolí diabètic SUR1-E1506K+/+ i illots de donants humans i va poder demostrar que als illots de donants de cadàvers humans, l'expressió del gen OPN estava elevada als illots diabètics i l'OPN afegit externament va augmentar significativament l'estimulació de la glucosa. secreció d'insulina de donants glucèmics diabètics però no normals [43]. Molts altres estudis també han investigat el paper de l'OPN en el càncer de pàncrees, aquí es va trobar que l'OPN era un marcador pronòstic que associava nivells més alts amb un pronòstic global pobre en pacients [44].

La MEPE (FosfoglicoprotEïna Matric Extracel·lular) és el gen que codifica la fosfoproteïna d'unió al calci secretada MEPE. Una característica comuna de les proteïnes SIBLING és el motiu associat a MEPE ric en aspartat de serina àcida (ASARM), que està implicat en la regulació de la mineralització, el recanvi ossi, la mecanotransducció, el fosfat i el metabolisme energètic [45]. El motiu ASARM també és l'enllaç de connexió entre SIBLINGs i FGF23, formant així part de l'enllaç fisiològic os-ronyó [45]. El MEPE està implicat en la regulació de l'homeòstasi del fosfat pel ronyó i l'intestí [46,47]. La colocalització del senyal d'associació OPN a MEPE condueix a la detecció d'una associació amb el teixit pulmonar. Fins ara s'ha informat d'una connexió entre diversos membres de la família SIBLING amb càncer de pulmó, però abans no s'havia fet una connexió definitiva entre MEPE i pulmó [48]. Com que es coneixen múltiples variants de transcripció a causa de l'empalmament alternatiu, no es pot descartar una connexió entre MEPE i pulmó i podria oferir possibles àrees de recerca en el futur. Els resultats de la nostra anàlisi de colocalització mitjançant GeneAtlas apunten cap a una connexió del MEPE amb el trastorn ossi. Les malalties associades amb MEPE són l'osteomalàcia i el raquitisme hipofosfatèmic autosòmic dominant que donen suport a aquesta connexió entre la MEPE i els trastorns ossis [49]. Un altre fenotip aparentment relacionat amb rs10011284 és la gota. Aquesta associació és probablement impulsada per ABCG2, que es troba a prop de SPP1 i MEPE i és un dels gens transportadors d'àcid úric millor descrits fins ara [19,50].