Позиционное клонирование многофакторного заболевания. Гены болезни Крона
Неспецифический язвенный колит и терминальный илеит — хроническое воспалительное заболевание желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), первично поражающее подростков и молодых взрослых. Выделяют две основных категории: болезнь Крона и язвенный колит. Семейные и близнецовые исследования указывают, что болезнь Крона — полигенное заболевание без видимого менделирующего типа наследования.
В семьях с двумя или более больными выполнено множество сканирований генома для использования пар больных сибсов в анализе сцепления разными методами, в том числе непараметрическими. Среди 11 областей генома с положительными NPL-оценками одна с самой высокой оценкой (>5) продемонстрировала сцепление только с болезнью Крона, но не с язвенным колитом; остальные имели сцепление с обеими формами болезни.
Предполагают, что локус, названный IBD1, находится в этом регионе с самой высокой LOD-оценкой, и исследователи пытаются найти вовлеченный ген.
Переход от картирования методом непараметрического анализа сцепления IBD1 к использованию неравновесности сцепления показал, что в исходном геномном сканировании один из маркеров находится в неравновесном сцеплении с болезнью Крона. Ассоциацию изучали с использованием SNP в регионе вокруг данного маркера размером в 160 килобаз, что позволило обнаружить три SNP с достоверно подтвержденной неравновесностью сцепления с болезнью; все три располагаются в кодирующих экзонах гена NOD2 (также известного как CARD15) и вызывают или замену аминокислоты, или преждевременное завершение синтеза белка.
Белок NOD2 связывается с клеточной стенкой грамотрицательных бактерий и участвует в воспалительном ответе на них, активизируя фактор транскрипции NF-кВ в мононуклеарных лейкоцитах. Все три варианта уменьшали способность белка NOD2 активизировать NF-кВ. Предполагают, что варианты в этом гене изменяют способность моноцитов в стенке кишечника реагировать на резидентные бактерии, тем самым предрасполагая к аномальному воспалительному ответу. Таким образом, варианты NOD2 вероятно и будут аллелями, действительно ответственными за повышенную восприимчивость к болезни Крона в локусе IBD1.
Дополнительные исследования в нескольких независимых когортах пациентов с болезнью Крона подтвердили, что данные варианты сильно сцеплены с болезнью. Генетический вклад вариантов NOD2 в болезнь Крона также подтверждается эффектом дозы; гетерозиготы по вариантам NOD2 имеют повышение риска болезни в 1,5-4 раза, а гомозиготы и компаундгетерозиготы — в 15-40 раз.
Открытие вариантов NOD2 помогает объяснить сложный тип наследования при болезни Крона, так как найденные варианты — явно ни необходимы, ни достаточны, чтобы вызвать болезнь Крона. То, что в них нет острой необходимости, показывают следующие факты. Хотя половина всех белых пациентов с болезнью Крона имеет одну или две копии этих вариантов NOD2, вторая половина — нет.
Варианты NOD2 представляют самое большее 20% генетического вклада в хроническое воспаление кишечника у белых пациентов. Кроме того, конкретные варианты, связанные с болезнью в Европе, могут не обнаруживаться в азиатских или африканских популяциях, и болезнь Крона в этих популяциях не покажет никакой ассоциации с NOD2. Этих вариантов также не достаточно, чтобы вызвать болезнь.
Варианты NOD2 часто встречаются в Европе; 20% популяции гетерозиготна по данным аллелям и не проявляют никаких признаков воспаления кишечника. Даже при генотипе самого высокого риска у гомозигот и сложных гетерозигот по вариантам NOD2 пенетрантность составляет менее 10%. Низкая пенетрантность явно указывает на другие генетические или средовые факторы, влияющие на генотипическую восприимчивость в локусе NOD2.
Очевидная связь между болезнью Крона, воспалением кишечника и структурными вариантами в белке NOD2, модуляторе врожденного антибактериального воспалительного ответа — указание на то, какими могут быть факторы окружающей среды. Генетический анализ болезни Крона показывает, что мы теперь знаем о генетическом вкладе в полигенные болезни и как идентифицировать этот вклад и использовать его для дальнейшего понимания всех факторов, как генетических, так и средовых, совместно вызывающих генетические комплексные болезни.
