Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Сотникова Е.А.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России;
ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова» Минобрнауки России

Киселева А.В.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России

Зайченока М.

ФГАОУ ВО «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)»

Раменский В.Е.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»;
Институт перспективных исследований проблем искусственного интеллекта и интеллектуальных систем ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

Жарикова А.А.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

Вяткин Ю.В.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России;
Институт перспективных исследований проблем искусственного интеллекта и интеллектуальных систем ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

Куценко В.А.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

Ершова А.И.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России

Покровская М.С.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России

Мешков А.Н.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России;
ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова» Минобрнауки России

Драпкина О.М.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Оценка частот носительства патогенных вариантов в генах, связанных с развитием аутосомных и X-сцепленных рецессивных заболеваний

Авторы:

Сотникова Е.А., Киселева А.В., Зайченока М., Раменский В.Е., Жарикова А.А., Вяткин Ю.В., Куценко В.А., Ершова А.И., Покровская М.С., Мешков А.Н., Драпкина О.М.

Подробнее об авторах

Журнал: Профилактическая медицина. 2023;26(12): 73‑78

Просмотров: 823

Загрузок: 23


Как цитировать:

Сотникова Е.А., Киселева А.В., Зайченока М., и др. Оценка частот носительства патогенных вариантов в генах, связанных с развитием аутосомных и X-сцепленных рецессивных заболеваний. Профилактическая медицина. 2023;26(12):73‑78.
Sotnikova EA, Kiseleva AV, Zaicenoka M, et al. Evaluation of carrier frequency of pathogenic variants in genes associated with the development of autosomal and X-linked recessive diseases. Russian Journal of Preventive Medicine. 2023;26(12):73‑78. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/profmed20232612173

Рекомендуем статьи по данной теме:
Струк­ту­ра па­то­ген­ных гер­ми­наль­ных ва­ри­ан­тов при ко­ло­рек­таль­ном ра­ке в вы­бор­ке па­ци­ен­тов Мос­квы. Ар­хив па­то­ло­гии. 2023;(6):16-25
Мо­ле­ку­ляр­но-ге­не­ти­чес­кий ана­лиз штам­мов Vibrio cholerae O1 Эль-Тор, вы­яв­лен­ных на тер­ри­то­рии Рос­сии в 2023 г.. Мо­ле­ку­ляр­ная ге­не­ти­ка, мик­ро­би­оло­гия и ви­ру­со­ло­гия. 2024;(1):34-42
Эн­це­фа­ло­па­тия с на­ру­ше­ни­ем раз­ви­тия и эпи­леп­си­ей, выз­ван­ная му­та­ци­ей ге­на ATP1A2. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(6):133-138

Введение

Скрининг носительства определяется как вид медицинского обследования для выявления наличия или отсутствия статуса носителя рецессивного расстройства у пары или человека, которые априори не имеют повышенного риска быть носителем на основании их или их партнеров личной или семейной истории болезней [1]. Носителем считается человек с одним патогенным вариантом нуклеотидной последовательности гена, связанного с рецессивным (аутосомным или сцепленным с Х-хромосомой) заболеванием [2]. Скрининг на носительство, предлагаемый до или во время беременности, определяет риск рождения ребенка с рецессивным наследственным заболеванием у пары, тем самым облегчая репродуктивный выбор для тех, кто подвержен высокому риску рождения ребенка с серьезным генетическим заболеванием [1]. Первые скрининговые программы показали свою эффективность в снижении числа новых случаев заболеваний. Они были нацелены на определенные группы высокого риска на основании прежде всего этнической принадлежности и проводились для относительно частых заболеваний, ассоциированных с выраженными проявлениями заболевания и сниженной ожидаемой продолжительностью жизни, например таких как α-талассемия и β-талассемия, болезнь Тея—Сакса, муковисцидоз [3—5].

С развитием генетических технологий появилась возможность одновременно проводить скрининг на носительство большого числа заболеваний без значительного увеличения стоимости; такой скрининг получил название расширенного (expanded carrier screening) [6]. В ряде исследований показано, что расширенный скрининг более эффективен для выявления пар из группы риска по сравнению со скринингом, основанным на этнической принадлежности [7].

В 2021 г. Американская коллегия медицинской генетики и геномики (American College of Medical Genetics and Genomics — ACMG) опубликовала новые рекомендации по скринингу носительства [8]. В рутинном порядке рекомендуется предлагать беременным и планирующим беременность пациентам скрининг заболеваний с тяжестью не ниже умеренной по классификации, предложенной G.A. Lazarin и соавт. [9], с частотой заболевания не ниже 1/40 000 для X-сцепленных и частотой носительства не ниже 1/200 (0,5%) для аутосомно-рецессивных заболеваний. Такая частота носительства должна быть установлена хотя бы в одной этнической группе, составляющей не менее 1% населения. В соответствии с этими критериями отобрано 113 генов; 86 аутосомных генов отобрано на основании данных о частоте патогенных вариантов в экзомных данных gnomAD, 11 — на основании других источников [8]. J. Schmidtke и M. Krawczak подсчитали, что при общей распространенности аутосомно-рецессивных заболеваний, равной 1,6%, с учетом приведенных частот носительства рекомендованный скрининг, вероятно, позволит выявить в популяции более половины всех пар носителей рецессивных заболеваний [10].

Для большинства аутосомных и X-сцепленных рецессивных заболеваний, включенных в рекомендации, оценка частот носительства патогенных и вероятно патогенных вариантов в российской популяции не проводилась.

Цель исследования — оценить суммарные частоты носительства патогенных и вероятно патогенных вариантов в генах, рекомендованных ACMG для скрининга носительства аутосомных и X-сцепленных рецессивных заболеваний, в российской выборке и сравнить полученные частоты с данными для европейской популяции.

Материал и методы

Выборка

В исследование включены пациенты ФГБУ «НМИЦ ТПМ» Минздрава России с различными нозологиями, у которых отсутствовали изучаемые моногенные заболевания [11, 12]. Образцы крови получены из коллекции биобанка ФГБУ «НМИЦ ТПМ» [13]. После исключения участников по результатам анализа родства и анализа с помощью метода главных компонент (principal component analysis — PCA) итоговая однородная популяционная выборка составила 1126 неродственных участников. Доля мужчин в выборке — 48,6% (n=1031). Оценка клинических данных участников при включении в исследование не проводилась.

Секвенирование следующего поколения

Геномная ДНК из образцов цельной крови выделена с помощью набора QIAamp DNA Blood Mini Kit (Qiagen GmbH, Германия) с измерением концентрации на флуориметре Qubit 4.0 (Thermo Fisher Scientific Inc., США) или спектрофотометре NanoDrop OneC (Thermo Fisher Scientific Inc., США).

Экзомное секвенирование (n=231) выполнено на приборах NextSeq 550 (Illumina, Inc., США) и HiSeq 1500 (Illumina Inc., США). Полногеномное секвенирование (n=895) проведено на приборе NovaSeq 6000 (Illumina, Inc., США). Все этапы секвенирования выполнены в соответствии с протоколами производителей.

Для NextSeq 550 экзомные библиотеки подготовлены с использованием наборов TruSeq DNA Library Preparation Kit (Illumina, Inc., США) и xGen Exome Research Panel (IDT, Integrated DNA Technologies, Inc., США) в соответствии с протоколом DT-Illumina TruSeq DNA Exome (Illumina, Inc., США). Секвенирование проводили с использованием NextSeq 550 (Illumina, Inc., США) с секвенированием парных концов (150 п.н.).

Для HiSeq 1500 экзомные библиотеки подготовлены с использованием набора Kapa Library Amplification Kit (Roche Holding AG, Швейцария) и NimbleGen SeqCap EZ Exome v3.0 (Roche Holding AG, Швейцария). Секвенирование проводили на HiSeq 1500 (Illumina, Inc., США) с секвенированием парных концов (250 п.н.).

Для NovaSeq 6000 геномные библиотеки подготовлены с помощью набора Nextera DNA Flex kit (Illumina, Inc., США). Секвенирование проводили на NovaSeq 6000 (Illumina, Inc., США) с секвенированием парных концов (300 п.н.) [11].

Биоинформатический анализ

Полученные парные чтения выровнены на референсный геном GRCh38. Дальнейшую обработку данных проводили с помощью специально разработанного пайплайна на основе GATK 3.8. Аннотацию однонуклеотидных вариантов и коротких инсерций и делеций осуществляли с помощью ENSEMBL Variant Effect Predictor [14] и баз данных ClinVar (2021/01/10) [15], gnomAD (v2.1.1) [16], dbSNP [17]. Поиск и анализ структурных вариантов не проводился.

Для полученных данных осуществлены контроль качества, оценки родства и PCA.

В анализ включены патогенные и вероятно патогенные (далее в тексте — патогенные) варианты в 113 генах, включенных в рекомендованный ACMG список для скрининга носительства [8]. Для оценки патогенности выявленных вариантов использованы данные ClinVar [15]. При расчетах и сравнении суммарных частот носительства не учитывались варианты с низкой пенетрантностью в соответствии со списком вариантов, исключенные в исследовании M.H. Guo и A.R. Gregg [18], и варианты, расположенные в областях, не покрытых чтениями в экзомных данных gnomAD [16].

Статистический анализ

Для статистического анализа использованы инструменты языка R v. 4.2.2 [19]. Носителем заболевания считался участник, у которого выявлено не менее одного патогенного варианта в соответствующем гене. Проведено сравнение суммарных частот носительства для каждого включенного в анализ гена с данными Non-Finnish Europeans (NFE) группы в gnomAD, рассчитанными в работе M.H. Guo и A.R. Gregg [18]. Для сравнения суммарных частот носительства применяли точный критерий Фишера. Для поправки на множественное сравнение использовали метод Бенджамини—Хохберга. Различия при значении p<0,05 считались статистически значимыми.

Результаты и обсуждение

В результате анализа в исследуемой выборке выявлено 211 патогенных вариантов в 76 генах. Суммарная частота носительства составила 36,9%, в группе экзомного секвенирования — 36,1%, в группе полногеномного секвенирования — 37,1%.

Для 22 аутосомных генов не выявлен ни один носитель патогенных вариантов, и суммарная частота носительства для каждого гена была статистически значимо ниже 0,5% (p=0,026 с поправкой на множественное сравнение, ДИ [0; 0,33]): AHI1, ANO10, BTD, CBS, CC2D2A, CCDC88C, DHDDS, FXN, GRIP1, HBA1, HBA2, LRP2, MLC1, MMACHC, MMUT, SMN1, SMPD1, TF, CYP11A1, TMEM216, TNXB, NAGA. Из них 4 гена включены в исходные рекомендации не на основании данных gnomAD, поскольку патогенные варианты в этих генах преимущественно представлены протяженными делециями (HBA1, HBA2, SMN1) или экспансией тринуклеотидного повтора (FXN) и их детекция на основании данных NGS затруднена [8].

Для достижения порогового значения риска рождения ребенка с заболеванием (1/160 000; 0,000625%), аналогичного таковому для аутосомных заболеваний с частотой носительства 1/200 (0,5%), частота носительства патогенных вариантов в X-сцепленных генах должна составлять 1/40 000 (0,0025%). В отсутствие исследований частот патогенных вариантов в X-сцепленных генах и в связи с высокой частотой de novo вариантов включение X-сцепленных генов в рекомендации ACMG проводилось на основании распространенности заболеваний с пороговым значением 1/40 000 [8]. В нашем исследовании среди X-сцепленных генов выявлен 1 носитель патогенного варианта в гене F8.

У двух участников исследования выявлены патогенные варианты в гомозиготном состоянии (GJB2, NEB), у одного участника — два патогенных варианта в гетерозиготном состоянии в одном гене (HBB), у одного участника — патогенный вариант в гене, расположенном на X-хромосоме в гемизиготном состоянии (F8). В двух случаях у участников диагностированы соответствующие заболевания, во всех остальных случаях отсутствовали клинические данные, которые позволили бы подтвердить или опровергнуть наличие соответствующего фенотипа.

В связи с тем, что рекомендации ACMG ориентированы на систему здравоохранения США, этническая нейтральность подхода ограничена населением США. Поэтому для применения в других популяциях может потребоваться адаптация рекомендованного списка на основании дополнительного анализа распространенных в них заболеваний и патогенных вариантов. Так, в работе W. Chetruengchai и соавт., выполненной в Таиланде, к 113 генам добавлен ген G6PD, связанный с распространенным в Таиланде дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Доля носителей патогенных вариантов в этом гене среди участников исследования составила 7,7% [20].

В работе A.Y. Barbitoff и соавт. с помощью PCA показана близость населения центральных и северо-западных регионов России к группе NFE в данных gnomAD [21]. В связи с этим данные о суммарных частотах носительства для NFE, рассчитанные в работе M.H. Guo и A.R. Gregg, использованы для сравнения с полученными данными [18]. В таблице приведены гены с частотами суммарного носительства патогенных вариантов, статистически значимо отличающимися от данных gnomAD NFE.

Гены со статистически значимыми различиями суммарных частот носительства при сравнении с европейской популяцией

Ген

Суммарная частота носительства, %

ДИ, %

Суммарная частота носительства по gnomAD для NFE, % [18]

p

p после поправки на множественное сравнение

Полученная частота выше частоты среди NFE

PAH

3,91

[2,85; 5,21]

2,12

1,61·10–04

0,001

CYP21A2

2,49

[1,66; 3,57]

1,40

0,005

0,03

NEB

1,24

[0,68; 2,08]

0,24

1,16·10–06

<0,001

BCKDHB

1,07

[0,55; 1,85]

0,18

1,74·10–06

<0,001

MCCC2

0,62

[0,25; 1,28]

0,04

7,95·10–07

<0,001

CNGB3

0,62

[0,25; 1,28]

0,10

1,44·10–04

0,001

GBA

0,62

[0,25; 1,28]

0,13

8,43·10–04

0,007

Полученная частота ниже частоты среди NFE

MMACHC

0,00

[0,00; 0,33]

0,5

0,009

0,047

BTD

0,00

[0,00; 0,33]

0,6

0,003

0,018

ABCA3

0,09

[0,00; 0,49]

0,86

0,002

0,012

TF

0,00

[0,00; 0,33]

0,86

1,29·10–04

0,001

CYP11A1

0,00

[0,00; 0,33]

0,88

8,42·10–05

0,001

NAGA

0,00

[0,00; 0,33]

1,06

1,33·10–05

<0,001

COL7A1

0,18

[0,02; 0,64]

1,30

1,01·10–04

0,001

ACADM

0,44

[0,14; 1,03]

1,66

3,89·10–04

0,003

OCA2

0,09

[0,00; 0,49]

1,31

9,98·10–06

<0,001

CFTR

2,58

[1,73; 3,68]

4,10

0,008

0,047

Ранее показана повышенная по сравнению с европейской популяцией аллельная частота некоторых патогенных вариантов в российской популяции [21, 22]. В исследовании V.E. Ramensky и соавт. найдено 2 таких варианта в исследуемых генах, в исследовании A.Y. Barbitoff и соавт. — 19 [21, 22]. Большинство этих вариантов выявлено в нашем исследовании, исключением являются вариант chr1:215867179T>C (rs372347027) в гене USH2A и вариант chrX:154929410AT>A (rs387906455) в гене F8. Один вариант исключен нами из анализа в связи с низкой пенетрантностью (chr13:20189473C>T, rs72474224). Кроме того, 14 из 18 вариантов были самыми частыми патогенными вариантами в соответствующих генах, а в некоторых случаях — единственными (NEB-chr2:151501423G>A (rs549794342), BCKDHB-chr6:80201023G>A (rs386834233), AIRE-chr21:44289773C>T (rs121434254)).

В настоящий момент все еще не выработан консенсусный подход к выбору генов и заболеваний для включения в скрининг носительства [1, 8, 23, 24], но авторы рекомендаций ACMG подчеркивают важность принятия во внимание частоты носительства в связи со снижением возможности корректно классифицировать новые варианты при их редкости [25].

Кроме того, они признают, что текущая версия является только первой итерацией и будет улучшена в дальнейшем [25]. S. Righetti и соавт. указывают на ошибочность включения MCCC2 в рекомендации, приводя исследование J. Rips и соавт., послужившее основанием для исключения связанного с этим геном заболевания (недостаточность 3-метилкротонил-КоА карбоксилазы) из неонатального скрининга в Израиле [26, 27].

Заключение

Полученная частота носителей подтверждает актуальность проблемы скрининга носительства в российской популяции, однако в связи с отличиями российской популяции как от популяции США, так и от европейской популяции в суммарных частотах патогенных вариантов в генах, связанных с рецессивными заболеваниями, адаптация списка генов с учетом особенностей российской популяции может позволить повысить эффективность анализа получаемых данных и увеличить число выявляемых носителей.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Е.А. Сотникова, А.В. Киселева, А.Н. Мешков, О.М. Драпкина; сбор и обработка материала — Е.А. Сотникова, А.В. Киселева, М. Зайченока, В.Е. Раменский, А.А. Жарикова, Ю.В. Вяткин, А.И. Ершова, М.С. Покровская; статистический анализ данных — Е.А. Сотникова, В.А. Куценко; написание текста — Е.А. Сотникова, А.В. Киселева, А.Н. Мешков; редактирование — А.В. Киселева, В.Е. Раменский, В.А. Куценко, А.И. Ершова, А.Н. Мешков.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail



Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.