Asociaciones del cromosoma X con la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y fenotipos relacionados: un estudio de asociación del cromosoma X

by | Feb 2, 2023 | 0 comments

Abstracto

Fondo

La asociación entre las variantes genéticas en el cromosoma X y el riesgo de EPOC no se ha explorado completamente. Nuestra hipótesis es que el cromosoma X alberga variantes importantes para determinar el riesgo de fenotipos relacionados con la EPOC y puede impulsar diferencias sexuales en las manifestaciones de la EPOC.

Métodos

Usando datos del cromosoma X de tres cohortes de fumadores adultos enriquecidas con EPOC, realizamos un control de calidad específico del cromosoma X, imputación y pruebas de asociación con el estado de casos y controles de la EPOC, la función pulmonar y el enfisema cuantitativo. Los análisis se realizaron entre todos los sujetos, luego se estratificaron por sexo y posteriormente se combinaron en metanálisis.

Resultados

Entre 10.193 sujetos de ascendencia blanca o europea no hispana, una variante cercana TMSB4X, rs5979771, alcanzó significación en todo el genoma para la asociación con la función pulmonar medida por FEV1/CVF (\(\beta\) 0.020, SE 0.004, pag 4,97 × 10–08), con evidencia sugestiva de asociación con FEV1 (\(\beta\) 0.092, SE 0.018, pag 3,40 × 10–07). Los análisis estratificados por sexo revelaron variantes del cromosoma X que tenían una tendencia diferencial en un sexo, con tamaños o direcciones del efecto significativamente diferentes.

Conclusiones

Esta investigación identificó loci que influyen en la función pulmonar, la EPOC y el enfisema en un metanálisis completo de asociación genética de marcadores genéticos del cromosoma X de múltiples conjuntos de datos relacionados con la EPOC. Las diferencias sexuales juegan un papel importante en la patobiología de la enfermedad pulmonar compleja, incluidas las variantes del cromosoma X que demuestran efectos diferenciales por sexo y las variantes que pueden ser relevantes a través del escape de la inactivación del cromosoma X. El interrogatorio exhaustivo del cromosoma X para comprender mejor el control genético de la EPOC y la función pulmonar es importante para comprender mejor la patología de la enfermedad.

Registro de prueba El estudio de epidemiología genética de la EPOC (COPDGene) está registrado en ClinicalTrials.gov, NCT00608764 (activo desde el 28 de enero de 2008). El estudio Evaluación de la EPOC longitudinalmente para identificar criterios de valoración indirectos predictivos (ECLIPSE), código de estudio de GlaxoSmithKline SCO104960, está registrado en ClinicalTrials.gov, NCT00292552 (activo desde el 16 de febrero de 2006). El Estudio de Genética de la EPOC en Noruega (GenKOLS) tiene el código de estudio de GlaxoSmithKline RES11080, Genética de la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica.

Fondo

La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es una enfermedad con factores de riesgo ambientales y genéticos [1, 2]. Varios estudios de asociación del genoma completo (GWAS) han demostrado múltiples asociaciones autosómicas [3]. Sin embargo, gran parte de la heredabilidad general de la EPOC permanece sin explicación. [4]. Una posible fuente de información adicional es la variación genética en el cromosoma X, que ha sido excluida en la mayoría de los GWAS anteriores de la EPOC. [5].

La inclusión del cromosoma X en los estudios de asociación requiere procedimientos de control de calidad modificados y plantea desafíos estadísticos distintos de los autosomas, incluida la presencia de un solo cromosoma X en los hombres y la inactivación aleatoria de un X en las mujeres. [5, 6]. La metodología GWAS estándar para variantes autosómicas se basa en el hecho de que cada locus tiene 2 alelos y, por lo tanto, cada variante autosómica emparejada generalmente tiene tres genotipos posibles, 0/1/2. Si estos métodos se aplican al cromosoma X, donde los machos son hemicigotos, las variantes X se codificarían como 0/1 para machos y 0/1/2 para hembras. Esto puede limitar la capacidad de detectar asociaciones en comparación con los métodos que consideran las variantes genéticas del cromosoma X masculino como 0/2 [7]. Se ha observado la infrautilización de la información genética en el cromosoma X junto con llamados a una mayor incorporación de datos alosomales en futuros GWAS de características y enfermedades humanas complejas. [8].

La motivación de este estudio es incluir y evaluar adecuadamente la variación del cromosoma X a nivel de todo el genoma para comprender más completamente las diferencias sexuales en la EPOC. Las mujeres son más susceptibles a la EPOC grave de aparición temprana [9]. Las características de la enfermedad, como el enfisema y las exacerbaciones, muestran diferencias de sexo, al igual que las manifestaciones de la enfermedad como disnea, depresión y ansiedad. [10, 11]. Varios GWAS han comenzado a incorporar el cromosoma X [12,13,14]. Las variantes asociadas con la función pulmonar en el cromosoma X se han identificado en GWAS anteriores [14,15,16]. Ha habido un interrogatorio previo limitado del cromosoma X en GWAS de la EPOC y fenotipos relacionados, incluido el enfisema, que empleó una contabilidad integral para el cromosoma X e incluyó un análisis estratificado por sexo. [16, 17]. Estudios anteriores han demostrado la importancia de las diferencias sexuales y el cromosoma X en la enfermedad cardiovascular y rasgos relacionados, pero no se han realizado exámenes similares en la EPOC. [18].

Este estudio tiene como objetivo realizar un estudio de asociación de todo el cromosoma X (XWAS) y metanálisis de conjuntos de datos de EPOC, incluidos análisis estratificados por sexo para probar la asociación entre loci genéticos en el cromosoma X con EPOC y fenotipos relacionados de función pulmonar y enfisema cuantitativo. (enfisema) en tomografías computarizadas (TC) de tórax. Para lograr esto, utilizamos métodos estadísticos y de control de calidad que consideran específicamente los patrones de herencia e inactivación del cromosoma X. Nuestra hipótesis es que el cromosoma X alberga variantes importantes para determinar el riesgo de EPOC y los fenotipos cuantitativos relacionados, y que las variantes del cromosoma X pueden generar algunas diferencias sexuales en las manifestaciones de la EPOC.

Algunos resultados se informaron previamente como un resumen. [19].

Métodos

Participantes del estudio y fenotipado

Los participantes del estudio eran fumadores y exfumadores en tres estudios descritos anteriormente: Estudio de epidemiología genética de la EPOC (COPDGene, subconjunto de blancos no hispanos), Estudio de genética de la EPOC en Noruega (GenKOLS) y Estudio de evaluación longitudinal de la EPOC para identificar criterios de valoración indirectos predictivos ( ECLIPSE) [1, 20, 21]. Los sujetos con EPOC (casos) fueron definidos por la Iniciativa Global para la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (GOLD) grados de gravedad de limitación del flujo de aire 2-4, sobre la base de la espirometría post-broncodilatador estandarizada con volumen espiratorio forzado en un segundo (FEV1) < 80 % del valor teórico y FEV11 Relación de capacidad vital forzada (FVC) < 0,7 [22]. Los sujetos de control (controles) incluyeron fumadores con espirometría normal (FEV1≥ 80 %, FEV11/CVF ≥ 0,7). La medición del enfisema cuantitativo (enfisema) se definió como la transformada del logaritmo natural del porcentaje de vóxeles pulmonares con una densidad inferior a −950 unidades Hounsfield en imágenes inspiratorias de TC de tórax (log −950), determinado mediante el software Thirona (http://www.thirona.eu) para COPDGene y el software Slicer (http://www.slicer.org) para ECLIPSE y GenKOL [23].

Los sujetos del estudio dieron su consentimiento informado por escrito y los comités de revisión institucional de las instituciones participantes aprobaron el protocolo de investigación de cada estudio. Los fenotipos del estudio se definen con más detalle en el suplemento (archivo adicional 1). Los conjuntos de datos de COPDGene (número de acceso phs000179.v6.p2) y ECLIPSE (número de acceso phs001252.v1.p1) están disponibles públicamente en dbGaP.

Genotipado, control de calidad e imputación

El genotipado para todos los estudios se realizó utilizando varias plataformas Illumina (San Diego, CA). Los métodos de genotipado y control de calidad inicial se describieron previamente, e incluyeron la limpieza basada en la ausencia a nivel de sujeto, la relación críptica y las verificaciones de sexo basadas en los cromosomas X e Y. [21, 24]. Los componentes principales de la ascendencia genética se generaron por separado, en función de los datos autosómicos genotipados en cada población de casos y controles utilizando EIGENSOFT, como se describió anteriormente. La región pseudoautosómica se excluyó del cromosoma X antes del análisis de asociación, definido para la compilación 19 del genoma humano (GRCh37/hg19, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/grc/human) por las coordenadas del par de bases del cromosoma X 60,001–2,699,520 y 154,931,044–155,260,560.

Los pasos de control de calidad adicionales para las variantes en el cromosoma X siguieron las recomendaciones publicadas y se realizaron con PLINK v1.9 (Fig. 1) [5, 25]. Una descripción completa de…

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