Genetické testování onemocnění ledvin jedle a FOX News

Genetické testování mění péči o ledviny, pravděpodobně s podobným dopadem jako přijetí biopsií ledvin v 50. letech 20. století. Je povinností nefrologů učit genetiku onemocnění ledvin a dostupnost genetického testování. Správným používáním genetického testování se lze vyhnout „diagnostickým odyseám“ s mnoha nespecifickými vyšetřeními, z nichž některá jsou invazivní, jako je biopsie ledviny a opakované konzultace s mnoha různými specialisty [1].

Klikněte pro Cistanche tubulosa prášek na ledviny

Evoluce genetického testování

Počáteční genetické testování bylo typicky na bázi jednoho genu, ale s příchodem masivně paralelního sekvenování lze nyní snadno a za relativně nízkou cenu sekvenovat stovky nebo tisíce genů nebo dokonce celý genom. Jako vždy má takový technologický pokrok výhody i nevýhody: vzhledem k fenotypové heterogenitě mnoha poruch ledvin může nezaujaté testování, jako je sekvenování celého exomu nebo sekvenování celého genomu (WGS), poskytnout vyšší diagnostický výtěžek, protože umožňuje analýzu více než jen top kandidátní gen(y). Přesto každý genom obsahuje přibližně 4-5 milionů variant z referenční sekvence, včetně přibližně 12 000 variant měnících peptid, 150–200 variant s předpokládanou ztrátou funkce (nesmyslné nebo sestřihové varianty) a 25–30 variant označených jako choroboplodné v ClinVar [2]. Čím více tedy sekvenujeme, tím více variant nacházíme a je stále obtížnější seřadit varianty relevantní pro onemocnění od všech ostatních, což riskuje falešně pozitivní nálezy. Proto upřednostňujeme varianty na základě našich znalostí asociace gen-onemocnění, frekvence alel a biologie onemocnění. To zdůrazňuje kritický význam úzké komunikace mezi genetickými vědci a lékaři a specifičnost klinického fenotypu pro příslušný gen je jedním z kritérií pro anotaci variant. Ve skutečnosti je první a nejdůležitější otázka vždy: odpovídá gen fenotypu?

Genetické testování u onemocnění ledvin

S rozvojem genetického testování se mění i jeho použití v diagnostice onemocnění ledvin: od specifického testování pro jednotlivé dědičné poruchy přes panely genů pro příbuzné poruchy až po větší panely nebo dokonce sekvenování celého exomu nebo WGS, které zahrnuje všechny geny související s onemocněním ledvin. Zjistilo se, že podstatná část subjektů s onemocněním ledvin má kauzativní genetické varianty.

Například u chronického onemocnění ledvin se uvádí, že téměř 10 procent dospělých má identifikovatelnou genetickou příčinu, a samozřejmě se zvyšuje pravděpodobnost nalezení genetické příčiny, pokud se v rodinné anamnéze nefropatie nebo v nižším věku propuknutí [3] ].

Aby se předešlo problému nadměrné identifikace variant a etickému dilematu neočekávaných sekundárních nálezů, např. u rakovinných genů, je v současné době běžným přístupem provádění genetického testování pomocí fixního panelu genů, vybraných podle jejich relevance pro danou poruchu. V tomto čísle časopisu Bleyer et al. [4] referují o svých zkušenostech s více než 1,{2}} jedinci pomocí komerčně dostupného panelu pro onemocnění ledvin, který obsahuje 382 genů.

Několik důležitých genů

Celkově autoři uvádějí diagnostickou výtěžnost něco málo přes 20 procent. To je v souladu se zkreslením doporučení typickým pro studie z klinických laboratoří pro genetické testování: lékaři mnohem pravděpodobněji objednají genetický test, pokud mají podezření na základní dědičnou poruchu. Ale zajímavé je, že pouze 48 z 382 genů v panelu přispělo k diagnostickému výtěžku a naprostá většina (~70 procent) diagnostických zásahů byla pouze v 6 genech. Některé z nich se očekávají, například PKD1 a PKD2, které tvořily 44 procent pozitivních výsledků. Ale možná překvapivá byla frekvence zásahů u COL4A3, COL4A4 a COL4A5, která dohromady tvořila téměř čtvrtinu všech pozitivních nálezů. Bohužel nejsou prezentovány žádné údaje o klinickém fenotypu těchto pacientů, i když je to rozhodující pro posouzení skutečné patogenity. Heterozygotní varianty v genech COL4A nejsou nutně spojeny se selháním ledvin. Mnoho přenašečů si udržuje celoživotní normální funkci ledvin a jejich diagnóza by se dříve nazývala „benigní familiární hematurie“. Předpokládané patogenní varianty u CO L4A3/4 jsou skutečně pozorovány u více než 1 procenta obecné populace [5]. Klíčová otázka opět zní: odpovídá gen fenotypu? Identifikace varianty COL4A je mnohem pravděpodobnější, že bude kauzální u někoho s proteinurickým onemocněním ledvin než cystická dysplazie. To zdůrazňuje důležitost úzké komunikace mezi klinickými lékaři a genetickými vědci a obtíže mnoha genetických laboratoří, které často dostávají pouze omezené klinické informace. Přesto, stejně jako patolog bude chtít mít podrobné klinické informace při posuzování biopsie, tak i genetický vědec při provádění variantní anotace.

Geny náchylnosti: „My hlásíme, vy rozhodujete“

Tato nejistota je ještě problematičtější u některých dalších genů zahrnutých v panelu, které nejsou přímou příčinou onemocnění ledvin, ale jsou spojeny se zvýšenou náchylností, jako je APOL1, HBB (spojené s hemoglobinopatiemi, jako je srpkovitá anémie), TRR (spojené s s amyloidózou) nebo ADCY10 (spojené s absorpční hyperkalciurií). Genetické varianty v APOL1 představují fascinující příběh: APOL1 kóduje apolipoprotein-1, který se podílí na obraně proti africké spavé nemoci způsobené Trypanosoma brucei rhodesiense a gambiense. Byly identifikovány dvě varianty (označené G1 a G2), které mají zvýšenou lytickou aktivitu proti Trypanosoma in vitro.

These variants are found in >50 procent některých afrických populací a variantní frekvence koreluje s prevalencí endemické spavé nemoci. To je v souladu s evoluční selekcí, protože varianty poskytují ochranu proti často letálním onemocněním [6]. Bohužel bialelická přítomnost (G1/G1, G1/G2 nebo G2/G2) je silně spojena se zvýšenou náchylností k chronickému onemocnění ledvin a rychlejším poklesem funkce ledvin [6]. Testování těchto variant vytváří problémy pro interpretaci výsledků, protože tyto varianty APOL1 nepředstavují patogenní varianty obvyklým způsobem. Například, pokud je varianta v PKD1 považována za patogenní, pak se segreguje s onemocněním: prakticky každý, kdo je nositelem této varianty, bude postižen polycystickým onemocněním ledvin a varianta nebude identifikována v nepostižených kontrolách. Alely G1 a G2 jsou u afrických kontrol velmi běžné.

Jsou-li tedy tyto varianty identifikovány u pacienta s nevysvětlitelným onemocněním ledvin, jsou vysvětlením? Nebo jen náhodný nález? Kohorta uváděná Bleyerem a kol. [6] zahrnoval 171 jedinců afrického původu a varianty byly nalezeny u 57 (33 procent), podobně jako kontrolní populace. „Vyvolaly“ tedy tyto varianty u některého z těchto jedinců onemocnění ledvin? Bohužel autoři tento aspekt vůbec nezkoumají, ale nastoluje problém, jak užitečné je zahrnout geny citlivosti do diagnostického panelu. I když není pochyb o tom, že přispívají k onemocnění ledvin na úrovni populace, je mnohem obtížnější přiřazovat atribuci na individuální úrovni. Představte si, že se staráte o 40-letého pána afrického původu s proteinurickým selháním ledvin a histologickým obrazem FSGS.

Jednou z klíčových otázek u jedinců s FSGS je, zda se onemocnění po transplantaci vrátí. U pacientů s identifikovanou genetickou příčinou je velmi nepravděpodobné, že by došlo k potransplantační recidivě, provedli jste u něj genetické testování pomocí panelu, který uvádí Bleyer et al. [6] a jediným pozitivním nálezem je přítomnost vysoce rizikové alely APOL1. Co říkáte pacientovi? Vnesl výsledek nějaké světlo na příčinu onemocnění a riziko recidivy? Je to příčina onemocnění? Nebo přispívající faktor? Pokud to druhé, jak moc to přispělo a k jakému základnímu procesu? Je zajímavé, že některé z testovaných subjektů nebyly postiženy onemocněním ledvin a bylo provedeno testování, aby se zjistila vhodnost pro dárcovství ledvin. U čtyř z nich bylo zjištěno, že nesou vysoce rizikový genotyp APOL1. Užitečnost testování na APOL1 před transplantací je stále kontroverzní, a to přesně z výše uvedeného důvodu: účinek vysoce rizikových alel na onemocnění ledvin je jasně důležitý na úrovni populace, ale je obtížné jej kvantifikovat na individuální úrovni. Ovlivnila tedy identifikace vysoce rizikových genotypů rozhodnutí o dárcovství? Bohužel o tom autoři opět vůbec nediskutují. Zdá se, že oni a tvůrci panelu přijali motto FOX News: "my hlásíme, vy rozhodujete." To platí také pro ostatní geny citlivosti v panelu. Interpretace je snazší, pokud je příslušný gen spojen se specifickým fenotypem. Například identifikace varianty spojené s onemocněním u TRR bude pravděpodobně kauzativní u pacienta s amyloidózou, ale ne u pacienta s cystickým onemocněním ledvin. Ale jak by zjištění srpkovité anémie pomohlo našemu 40-letému pánovi s FSGS a selháním ledvin?

Budoucnost genetického testování

Tyto příklady zdůrazňují obtíže při interpretaci výsledků genetického testování, ale také při vytváření užitečného diagnostického panelu: jak je podrobně uvedeno výše, většina kauzálních variant je přítomna v relativně malém počtu genů. Zvýšení počtu genů v panelu tedy zvyšuje diagnostický výtěžek pouze okrajově. Přesto, jako u každého testování: čím více testů se provede, tím vyšší je pravděpodobnost získání falešně pozitivních výsledků. Dalším zřejmým problémem pevných testovacích panelů je to, že se snadno datují: identifikace nově objevených chorobných genů činí panel zastaralým. Pokud byl pacient dříve testován bez pozitivního nálezu, je nutné celé testování opakovat na revidovaném panelu. Pevné testovací panely tedy trpí paradoxem, že mají na panelu příliš mnoho genů, a proto zvyšují pravděpodobnost falešně pozitivních nálezů a nedostatku genů, což zvyšuje šanci na falešně negativní výsledky. Budoucnost je podle našeho názoru WGS, jak nedávno uvedl velký národní projekt ve Spojeném království [7]. Ve Spojeném království je genetické testování, které je součástí National Health Service, v současné době v procesu přechodu všech sekvenačních testů na WGS. Tato technika může detekovat kauzativní varianty neidentifikovatelné tradičními metodami, které se zaměřují na kódující oblasti genomu, jako jsou hluboce intronové varianty, které generují nová místa sestřihu, nebo velké inverze s intronovými body zlomu. Navíc je to v podstatě „důkaz budoucnosti“: pokud je identifikován nově relevantní gen onemocnění, testovací laboratoř se musí pouze vrátit ke stávajícím údajům o sekvenování a posoudit varianty v příslušném genu. Má také výhodu v dramatickém zjednodušení pracovního procesu v genetické laboratoři, protože pro téměř všechny sekvenační aplikace se provádí pouze stejný jediný test. Riziko falešně pozitivních nálezů se samozřejmě dramaticky zvyšuje při sekvenování 3 miliard párů bází. To je však zmírněno použitím „virtuálních panelů“: analyzují se pouze sekvenační data z genů relevantních pro fenotyp pacienta.

Reference

1 Groopman EE, Rasouly HM, Gharavi AG. Genomická medicína pro onemocnění ledvin. Nat Rev Nephrol. 2018;14:83–104.

2 Genomes Project C, Auton A, Brooks LD, Durbin RM, Garrison EP, Kang HM a kol. Globální reference pro lidské genetické variace. Příroda. 2015;526:68–74.

3 Groopman EE, Marasa M, Cameron-Christie S, Petrovski S, Aggarwal VS, Milo-Rasouly H, et al. Diagnostická užitečnost sekvenování exomu pro onemocnění ledvin. N Engl J Med. 2019;380:142–51.

4 Bleyer AJ, Westemeyer M, Xie J, Bloom MS, Brossart K, Eckel JJ a kol. Genetické etiologie chronického onemocnění ledvin odhalené prostřednictvím panelu renálních genů nové generace. Am J Nephrol. 2022.

5 Gibson J, Fieldhouse R, Chan MMY, SadeghiAlavijeh O, Burnett L, Izzi V, et al. Odhady prevalence předpokládaných patogenních variant COL4A3- COL4A5 v databázi sekvenování populace a jejich důsledky pro Alportův syndrom. J Am Soc Nephrol. 2021;32(9): 2273–90.

6 Limou S, Nelson GW, Kopp JB, Winkler CA. Alely rizika ledvin APOL1: populační genetika a asociace onemocnění. Adv Chronic Kidney Dis. 2014;21:426–33. 7 Vyšetřovatelé GPP, Smedley D, Smedley D, Smith KR, Martin A, Thomas EA, et al. 100,000 genomy pilotní pro diagnostiku vzácných onemocnění ve zdravotnictví: předběžná zpráva. N Engl J Med. 2021;385(20):1868–80.

další informace:Ali.ma@wecistanche.com