Курилова О.В.

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

Киселева А.В.

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

Сотникова Е.А.

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

Ершова А.И.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр профилактической медицины» Минздрава России

Иванова А.А.

ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр детей и подростков Федерального медико-биологического агентства»

Лимонова А.С.

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

Шкалы для оценки генетического риска развития сахарного диабета 2-го типа

Авторы:

Курилова О.В., Киселева А.В., Мешков А.Н., Сотникова Е.А., Ершова А.И., Иванова А.А., Лимонова А.С., Драпкина О.М.

Подробнее об авторах

Журнал: Профилактическая медицина. 2021;24(12): 115‑122

Прочитано: 1834 раза


Как цитировать:

Курилова О.В., Киселева А.В., Мешков А.Н., и др. Шкалы для оценки генетического риска развития сахарного диабета 2-го типа. Профилактическая медицина. 2021;24(12):115‑122.
Kurilova OV, Kiseleva AV, Meshkov AN, et al. Scales for assessing the genetic risk of developing type 2 diabetes mellitus. Russian Journal of Preventive Medicine. 2021;24(12):115‑122. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/profmed202124121115

Рекомендуем статьи по данной теме:

Введение

Сахарный диабет (СД) 2-го типа (СД2) — частое комплексное заболевание и одна из главных проблем современного здравоохранения. СД2 является основной причиной слепоты, почечной недостаточности и ампутации нижних конечностей, в 2019 г. диабет стал прямой причиной 1,5 млн смертей во всем мире [1]. Кроме того, по данным эпидемиологических исследований, исследований с фармакологическими вмешательствами и менделевской рандомизации, СД2 является независимым фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), наличие которого значимо повышает сердечно-сосудистый риск (ССР). Пациенты с СД2 имеют риск ССЗ, аналогичный риску у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС), что приводит к снижению продолжительности жизни. Пациенты с СД2 и поражением органов-мишеней или наличием как минимум трех факторов риска относятся к категории очень высокого ССР. Только молодых лиц без факторов риска с продолжительностью СД менее 10 лет можно отнести к категории умеренного ССР, остальные пациенты с СД2 относятся к категории высокого ССР [2].

Основными факторами риска развития СД2 являются: ожирение, неправильное питание, сниженная физическая активность и генетическая предрасположенность. В настоящее время накоплено много информации, связанной с генетикой СД2, и применение этих данных позволяет начинать профилактику развития СД2 и ССЗ в группах риска уже с момента рождения ребенка [3, 4].

Цель обзора — представление актуальных данных по вкладу наследственности в развитие СД2 и оценка генетического риска его развития.

Первые данные о вкладе генетической составляющей в развитие СД2 были получены в классических близнецовых исследованиях. В одном из ранних близнецовых исследований изучали конкордантность и дискордантность СД у 200 пар монозиготных (МЗ) близнецов. Оказалось, что для инсулиннезависимого СД конкордантность у МЗ-близнецов составила около 90%, что свидетельствует о значительном вкладе генетических факторов в развитие заболевания, тогда как для инсулинозависимого СД конкордантность была только 54% [5]. В работе J. Kaprio и соавт. [6] генетическая предрасположенность к СД2 была изучена на 505 парах МЗ- и дизиготных (ДЗ) близнецов. Конкордантность для СД2 у МЗ- и ДЗ-близнецов составила 34 и 16% соответственно, таким образом, вклад наследуемости в развитие СД2 был 36%. К ограничениям данного исследования можно отнести тот факт, что распространенность СД2 среди близнецов не оценивалась в динамике. Более поздние и масштабные исследования продемонстрировали, что при длительном наблюдении показатель наследуемости возрастает. Так, по данным крупного метаанализа, включавшего около 34 тыс. пар близнецов с СД2, наследуемость СД2 составляет 72% (95% ДИ 61—78) [7].

Моногенные формы

Наиболее распространенная группа моногенных форм СД — СД взрослого типа у молодых (Maturity onset diabetes of the young — MODY), для которой характерно аутосомно-доминантное наследование. Имеются несколько распространенных типов MODY. Определение генетического типа MODY клинически значимо, поскольку это влияет на выбор терапии. На сегодняшний день известно более 14 генов, варианты в которых приводят к развитию MODY.

Варианты в гене глюкокиназы (GCK), ассоциированные с возникновением MODY 2, составляют до 1/2 случаев MODY, что само по себе составляет около 1—2% всех случаев диабета [8]. Распространенность СД, вызванного вариантами в гене GCK, составляет 1:1000 [9]. Варианты в гене ядерного фактора гепатоцитов 1-α (HNF1A) ответственны за развитие MODY 3 [9]. MODY 1 и MODY 5 обусловлены вариантами в генах HNF4A и HNF1B соответственно и составляют 10% всех диагностируемых случаев MODY [10, 11]. Еще несколько генов, в том числе ген фактора 1 регуляции промотора гена инсулина (IPF1) и ген фактора нейрогенной дифференцировки 1 (NEUROD1), ответственны за оставшуюся часть случаев MODY [12].

В ранних исследованиях было показано влияние редких вариантов генов, вызывающих MODY, на риск развития СД2. Позднее были получены статистические доказательства того, что гены, связанные с MODY, несут не только редкие варианты, которые вызывают раннее начало MODY, но также и более широкий «аллельный ряд» вариантов, носители которых предрасположены к более поздней форме СД2. Это свидетельствует о том, что MODY и СД2, возможно, являются не отдельными состояниями, а крайними вариантами спектра подтипов диабета [13].

К другим причинам развития моногенных форм СД относят наследственные синдромы, сопровождающиеся развитием инсулинорезистентности. К ним относят лепречаунизм, синдром Рабсона—Менденхолла, причиной которых являются варианты в гене рецептора инсулина (INSR). В настоящей статье указанные синдромы не рассматриваются подробно, так как в подавляющем большинстве случаев они диагностируются в раннем детстве, а клинические проявления носят крайне агрессивный характер, что позволяет дифференцировать их с СД2 [14].

Полногеномный поиск ассоциаций

Для поиска генетических факторов комплексных заболеваний широко применяется метод полногеномного поиска ассоциаций (Genome-Wide Association Studies — GWAS), который направлен на выявление аллелей, статистически значимо ассоциированных с заболеванием. GWAS проводятся с помощью технологий секвенирования нового поколения или микрочипов, разработка которых стала возможной благодаря проекту HapMap и систематической классификации миллионов вариантов нуклеотидной последовательности (ВНП) [15]. В базе данных GWAS Catalog представлено 178 исследований [16], в которых было выявлено 4124 ассоциации с СД2 [17]. Наиболее значимые результаты были получены при объединении нескольких GWAS в метаанализы. Первые исследования были проведены преимущественно с участием лиц европейского происхождения, однако на сегодняшний день большинство исследований используют выборки разного этнического происхождения.

Так, с помощью метаанализа 2008 г. [18], включавшего данные трех предыдущих GWAS (10 128 лиц европейского происхождения), с последующей репликацией 11 ВНП в независимой выборке (53 975 участников), было обнаружено шесть ранее неизвестных локусов, ассоциированных с СД2: JAZF1 (p=5,0∙10–14), CDC123-CAMK1D (p=1,2∙10−10), TSPAN8-LGR5 (p=1,1∙10−9), THADA (p=1,1∙10−9), ADAMTS9 (p=1,2∙10−8) и NOTCH2 (p=4,1∙10−8). В связи с тем, что целью настоящего исследования являлась идентификация ранее неизвестных локусов, 1981 ВНП, находящихся рядом с локусами, которые ранее показали ассоциацию с СД2, были исключены из анализа.

Метаанализ 2012 г. [19] включал ВНП из двух GWAS (149 821 лиц преимущественно европейского происхождения) и выявил 110 ассоциаций с СД2, 10 из которых были ранее неизвестны, включая две, имевшие дифференциацию по полу. Доля вариабельности, объясненной всеми ВНП GWAS, была рассчитана посредством преобразования риска дихотомического заболевания в непрерывную шкалу ответственности за заболевание (Liability scale) и составила ~63%. Так, 63 впервые найденных аутосомных локуса суммарно объясняли примерно 5,7% вариабельности предрасположенности к СД2 [19].

В метаанализе 2014 г. [20] были собраны опубликованные метаанализы GWAS, включавшие в общей сложности 110 452 лиц европейского, восточноазиатского, южноазиатского, мексиканского происхождения. В процессе этого исследования, целью которого было выявление новых вариантов, было идентифицировано семь новых локусов, ассоциированных с СД2. В рамках этого метаанализы были показаны преимущества мультиэтнического GWAS при изучении «генетической архитектуры» и патогенеза комплексных заболеваний человека в популяциях разного происхождения [20].

В метаанализе 2017 г. [21], включавшем результаты 4 исследований (265 678 пациентов), было идентифицировано 157 ВНП, ассоциированных с СД2, 16 из них были новыми.

Метаанализ 2018 г. [23] объединил данные генотипирования из 32 GWAS (898 130 лиц европейского происхождения) и выявил 243 полногеномно значимых локуса, 135 из которых ранее не были ассоциированы с СД2 [22]. Доля объясненной наследуемости СД2 авторами была оценена в 18% по Liability scale [22]. Оценки наследуемости были немного выше у женщин (23%), чем у мужчин (17%), что согласовывалось с данными другого исследования, основанного только на данных UK Biobank (Биобанк Соединенного Королевства).

Другой метаанализ GWAS 2018 г. [24] на выборке, включавшей 659 316 лиц европейского происхождения, идентифицировал 139 частых и 4 редких ВНП, ассоциированных с СД2. Доля объясненной наследуемости СД2 составила 19,6% по Liability scale [24]. Интеграция данных об экспрессии генов в крови (14 115 и 2765 лиц) с результатами GWAS выявила 33 предполагаемых функциональных гена СД2, три из которых были связаны с одобренными лекарственными препаратами. А интеграция с данными метилирования ДНК (1980 случаев) и данными эпигеномной аннотации выделили 3 гена (CAMK1D, TP53INP1, ATP5G1), генетические варианты в которых могут оказывать влияние на СД2 через эпигенетическую регуляцию активности генов [24].

В одном из недавних метаанализов GWAS [25] (1 407 282 лиц европейского, афро- и латиноамериканского, южно- и восточноазиатского происхождения) были выявлены 568 ассоциаций с СД2, включая 286 аутосомных, 7 на X-хромосоме и 25 новых ассоциаций, обнаруженных в результате анализа, учитывающего происхождение. Полногеномный анализ наследуемости объяснил 19% риска СД2 по Liability scale [25].

Шкалы генетического риска

Для выявления лиц с высоким риском развития СД2 могут быть использованы шкалы генетического риска (ШГР). Выбор генов-кандидатов определяется известными данными о связи их полиморфизмов с СД2. ШГР разрабатываются на основе выявленных в метаанализах GWAS ассоциаций. Поскольку размеры выборки GWAS увеличиваются, возрастает и количество найденных ассоциаций, которые могут быть использованы при конструировании ШГР, для предсказания индивидуального риска развития заболевания. В таблице представлены данные о ШГР СД2.

ШГР для оценки риска развития СД2

Исследование

Число пациентов

Количество ВНП

J. Meigs и соавт. (2008) [26]

2377

18

M. Cornelis и соавт. (2009) [27]

6310

10

M. Hivert и соавт. (2011) [28]

2843

34 [26, 27]

J. Vassy и соавт. (2014) [29]

5941

62

G. Walford и соавт. (2014) [30]

1622

62 [29]

C. Langenberg и соавт. (2014) [31]

19 651

49 [19]

R. Villegas и соавт. (2014) [32]

13 120

15

P. Talmud и соавт. (2015) [33]

13 294

65 [19]

Y. Klimentidis и соавт. (2015) [34]

16 485

31

S. Liu и соавт. (2015) [35]

8398

39

A. Leong и соавт. (2016) [36]

6501

38 [20]

Q. Qi и соавт. (2017) [37]

7746

80

K. Läll и соавт. (2017) [38]

10 273

1000

T. Liu и соавт. (2018) [39]

6895

12

A. Khera и соавт. (2018) [40]

288 978

6 917 436

A. Mahajan и соавт. (2018) [22]

441 894

136 795

S. Ritchie и соавт. (2019) [41]

50 000

2 017 387 [42]

Ł. Szczerbiński и соавт. (2019) [43]

1192

19

M. Vujkovic и соавт. (2020) [25]

1 407 282

136 795 [22]

N. Mars и соавт. (2020) [44]

21 030

6 437 380 [22]

X. Chen и соавт. (2021) [45]

303 053

1692

N. Sinnott-Armstrong и соавт. (2021) [46]

363 228

183 695

L. Polfus и соавт. (2021) [47]

243 781

582 [25]

Ранние ШГР сравнительно плохо предсказывали риск развития СД2. Так, одна из первых ШГР по СД2 включала 18 ВНП и была проверена у 2377 участников Framingham Offspring Study с помощью генотипирования методом масс-спектрометрии Sequenom iPLEX [26]. В модели, скорректированной с учетом пола, возраста, семейного анамнеза, индекса массы тела (ИМТ), уровня глюкозы натощак, систолического артериального давления, уровня холестерина липопротеинов высокой плотности и уровня триглицеридов, C-статистика составила 0,900 без ШГР и 0,901 с оценкой по ШГР (p=0,49). Оценка генотипа привела к соответствующей реклассификации риска не более чем у 4% субъектов [26]. В другой работе на выборке из 6310 лиц, генотипирование которых было проведено с помощью OpenArray SNP Genotyping System, было создано две ШГР из 10 ВНП на основе взвешенного (учитывающего β-коэффициент каждого варианта) и невзвешенного подходов. Для невзвешенной ШГР после поправки на возраст и ИМТ было показано увеличение отношения шансов (ОШ) возникновения СД на 19% у мужчин и 16% у женщин при наличии одного из аллелей, ассоциированных с заболеванием: 1,19 (95% ДИ 1,14—1,24) и 1,16 (95% ДИ 1,12—1,20) соответственно. Площадь под кривой (AUC), составлявшая 0,78 (95% ДИ 0,77—0,79) для модели, включающей традиционные факторы риска (возраст, пол, ИМТ, СД2 в семейном анамнезе, курение, потребление алкоголя, физическая активность), значимо возросла до 0,79 (95% ДИ 0,78—0,80) при добавлении оценки по ШГР (p<0,001). Авторы предположили, что использование ШГР в сочетании с некоторыми традиционными факторами риска, такими как ожирение, может быть полезно для выявления подгрупп с особенно высоким риском СД2 [27]. Кроме того, 34 ВНП из двух ШГР [26, 27] были проверены на выборке из 2843 лиц, генотипированных методом масс-спектрометрии Sequenom iPLEX [28]. Оценка по ШГР была достоверно ассоциирована с повышенным риском прогрессирования СД2: отношение рисков (hazard ratio — HR) 1,02 на аллель риска (95% ДИ 1,00—1,05; p=0,03). Однако после добавления оценки ШГР к модели, включавшей возраст, пол, этническую принадлежность, назначение лечения и обхват талии, достоверного улучшения C-статистики не было получено [28].

Работа J. Vassy и соавт. [29] была выполнена на основе генотипирования 5941 лица, в том числе 3471 из выборки Framingham Offspring Study с помощью микрочипов. В результате была создана ШГР СД2, которая состояла из 62 ВНП, ассоциации которых с СД2 были известны на тот момент. Эта ШГР объясняла 1,5—1,6% вариабельности риска СД2 [29]. ШГР [29] была использована в другом исследовании, включавшем 1622 участника Framingham Offspring Study, генотипированных методом масс-спектрометрии Sequenom iPLEX, задачей которого было проверить, предоставляют ли генетические маркеры и маркеры метаболитов сыворотки крови дополнительную информацию для прогнозирования СД2 и повышают ли точность моделей прогнозирования, содержащих клинические данные [30]. AUC для модели, включающей только ШГР, составила 0,641. Для модели, содержащей оценку по ШГР, маркеры метаболитов и клинические признаки, AUC была больше по сравнению с моделью, включающей только клинические признаки (0,861 против 0,856; p=0,002) [30].

В исследовании K. Läll и соавт. [38] на основе GWAS создали ШГР из 1000 ВНП, которая показала ассоциацию с СД2 в популяционной когорте (10 273 участника), генотипирование было проведено с помощью микрочипов. Риск возникновения СД2 был в 3,45 раза (95% ДИ 2,31—5,17) выше в наивысшем квинтиле ШГР по сравнению с самым низким квинтилем после поправки на ИМТ и другие известные предикторы. Добавление оценки по ШГР к модели предсказания 5-летнего риска СД2 привело к улучшению реклассификации на 0,324 (95% ДИ 0,211—0,444). Кроме того, наблюдалась значительная связь оценки ШГР как с общей смертностью, так и со смертностью от ССЗ.

В работе A. Khera и соавт. [40] на основе GWAS (159 208 пациентов) [48] была создана ШГР, состоящая из 6 млн ВНП. Исследование включало лиц преимущественно европейского происхождения (288 978 участников), валидация проводилась на выборке UK Biobank из 120 280 лиц, генотипирование было проведено с использованием микрочипов. С помощью ШГР было показано, что 3,5% населения имели 3-кратный и выше риск развития СД2, а 1% — 3,3-кратный риск. ВНП, входящие в состав ШГР, объясняли 2,9% вариабельности СД2 (Nagelkerke’s pseudo-R2 metric) [40].

На основе другого метаанализа GWAS была построена ШГР, включающая 136 795 ВНП (r2>0,6; p<0,076) [22], которая была использована на выборке UK Biobank (441 894 участников), генотипирование было проведено с помощью микрочипов. Площадь под кривой (AUC) C-статистики составила 66%. Лица с показателями в верхних 2,5% распределения ШГР имели повышенный в 3,4 и 9,4 раза риск СД2 по сравнению с участниками исследования, соответствующими показателям ШГР ниже медианы и 2,5 перцентиля соответственно [22]. Эта ШГР была оценена также в еще одном GWAS метаанализе (1407 282 участников, генотипирование проведено с помощью микрочипов) [25]. Лица с наивысшими показателями по ШГР (90—100% процентиль) показали самый высокий риск развития СД2 (ОШ 5,21; 95% ДИ 4,94—5,49) по сравнению с контрольной группой (0—10% процентиль) [25]. В GWAS L. Polfus и соавт. (246 781 лицо разного этнического происхождения; генотипирование проведено с помощью микрочипов) была использована ШГР, созданная на основе 582 ВНП из GWAS [25]. При сравнении лиц с наиболее высокими показателями по ШГР (10% процентиль) с обследуемыми, значение по ШГР у которых соответствовало 40—60% процентилям, наблюдались значительные различия в оценках эффекта в зависимости от популяции, причем риск СД2 для европейцев был одним из наиболее высоких (ОШ 2,94; 95% ДИ 2,80—3,08). AUC для ШГР составила 0,659 в популяции европейского происхождения. В совокупности 582 ВНП, использованные в ШГР, объясняли 15,3% относительного семейного риска СД2 (относительный риск для родственников лиц с СД2 первой степени родства) среди европейцев [47].

Другая группа ученых [41] использовала данные GWAS [42] для конструирования ШГР, состоящей из 2 017 387 ВНП, которая была применена на выборке из 50 тыс. лиц преимущественно европейского происхождения (генотипирование проведено с помощью микрочипов). В результате анализа ассоциаций оценки по ШГР пяти кардиометаболических заболеваний с уровнями белков плазмы было идентифицировано 48 белков плазмы, уровни которых были ассоциированы с оценкой по ШГР при ИБС, хронической болезни почек и СД2 [41]. В работе N. Mars и соавт. в ШГР были включены 6 437 380 ВНП из GWAS [22], а выборка составила 21 030 лиц финского происхождения, генотипирование которых было проведено с помощью микрочипов [44]. Более высокое значение ШГР было ассоциировано с более высоким уровнем заболеваемости. HR для стандартного отклонения прироста составило 1,74 для СД2 (1,72—1,77; p<1,00∙10−300). От средних значений ШГР (20—80% процентиль) до верхних 2,5% распределения ШГР риск развития СД2 увеличился с 28,3% (28,0—28,6%) до 66,7% (65,1—68,3%). По сравнению с лицами со средними показателями ШГР, у обследуемых, значения по ШГР у которых находились в верхних 2,5% распределения, заболевание СД2 начиналось на 8,81 года раньше. Для СД2 наблюдалась наибольшая разница в возрасте начала заболевания между верхними и нижними 2,5% — 13,4 года [44].

В работе X. Chen и соавт. [45] была разработана мета-ШГР из 1692 ВНП, состоящая из 17 ШГР для фенотипов, ассоциированных с СД2 и факторами риска атеросклероза (СД2 [19], гликированный гемоглобин, глюкоза крови через 2 ч после еды, глюкоза натощак, инсулин натощак, липопротеиды высокой и низкой плотности, общий холестерин, триглицериды, систолическое и диастолическое артериальное давление, обхват талии и бедер, ИМТ, рост, курение). ШГР была обучена на выборке UK Biobank из 47 981 лиц, генотипирование которых проводилось с помощью микрочипов, и валидирована с участием 303 053 человек. HR для СД2 составил 1,32 (95% ДИ 1,29—1,35) на стандартное отклонение мета-ШГР. Добавление мета-ШГР ко всем общепринятым факторам риска значительно увеличивало AUC с 0,850 (95% ДИ 0,843—0,856) до 0,854 (95% ДИ 0,848—0,860) (p<0,001). Добавление мета-ШГР ко всем стандартным факторам риска значительно повысило точность переклассификации (11,8%; 95% ДИ 9,2—14,2%). Согласно результатам исследования подход, который объединяет несколько ШГР в одну мета-ШГР, улучшает его предсказательную способность [45].

Исследования, посвященные разработке ШГР, свидетельствуют о ценности использования шкал для оценки риска заболевания. Однако их практическое применение для стратифицированного скрининга, а также для принятия решения об изменении образа жизни и медицинском вмешательстве еще предстоит определить в дальнейших исследованиях.

Вклад редких вариантов

Несмотря на то что данные близнецовых исследований показали высокую наследуемость СД2, выявленные с помощью GWAS варианты объясняли лишь малую долю его вариабельности. Поэтому была выдвинута гипотеза «потерянной наследуемости», которая предполагала, что наследуемость не всех признаков можно объяснить небольшим числом частых вариантов с большим эффектом [49], так как чем ниже выраженность эффекта или частота варианта, тем больший размер выборки требуется для выявления статистически достоверных ассоциаций с признаком [50]. В связи с этим было предложено несколько вариантов решения проблемы «потерянной наследуемости», касающихся вклада низкочастотных (MAF <5%) и редких (MAF <0,5%) вариантов в «генетическую архитектуру» комплексных заболеваний. Однако результаты таких исследований противоречивы.

C. Fuchsberger и соавт. [51] в работе с использованием данных полногеномного и полноэкзомного секвенирования (2657 и 12940 случаев соответственно) и генотипирования с помощью микрочипов (111 548 случаев) проводили оценку вклада редких вариантов в наследуемость СД2. Ни в одном из локусов не было найдено низкочастотного или редкого варианта, позволяющего объяснить сигнал GWAS.

A. Mahajan и соавт. [42] изучали варианты кодирующих последовательностей, используя данные генотипирования 452 244 образцов 5 разных групп происхождения, с помощью экзомных и GWAS-микрочипов, а также полноэкзомного секвенирования. Среди выявленных 40 ассоциированных с СД2 вариантов у 5 частота встречаемости минорного аллеля (MAF) была меньше 5% (ОШ 1,02—1,36). Два низкочастотных ВНП были новыми и очень редкими у лиц неевропейского происхождения, минорный аллель каждого был протективным по отношению к СД2: FAM63A p.Tyr95Asn (rs140386498; MAF 1,2%; ОШ 0,82; 95% ДИ 0,77—0,88; pEUR=5,8∙10−8) и ANKH p.Arg187Gln (rs146886108; MAF 0,4%; ОШ 0,78; 95% ДИ 0,69—0,87; pEUR=2,0∙10−7).

В другой работе были использованы данные 32 GWAS на основе полногеномных микрочипов, размер выборки составил 898 130 лиц европейского происхождения. Было найдено 56 низкочастотных и 24 редких варианта (ОШ 1,08—8,05), 6 из них картированы на известные СД2-ассоциированные локусы, 5 были известны ранее. Суммарно эти варианты объясняли 1,13% наследуемости СД2 по сравнению с 16,3%, относящихся к частым вариантам, у 14 из них ОШ было больше 2 и у двух вариантов — примерно 8 [22].

В работе J. Wessel и соавт. [52] был проведен анализ данных полногеномного секвенирования 44 633 образцов. Наследуемость СД2, связанная с редкими вариантами (MAF <0,1%) в некодирующих областях, составила 53% (p=4,2∙10−5) в подвыборке лиц европейского происхождения, при этом не было обнаружено редких вариантов со значительным протективным эффектом.

A. Deaton и соавт. [53] провели поиск редких вариантов (MAF ≤1%), ассоциированных с СД2, среди 363 977 участников исследования UK Biobank, для которых было проведено экзомное секвенирование. Поскольку около ½ миссенс-вариантов и вариантов с предсказанным эффектом потери функции белка были найдены один раз, авторы использовали статистические подходы (gene-based collapsing tests) для поиска генов, ассоциированных с уровнями глюкозы, гликированного гемоглобина и СД2 (24 695 участников). Помимо генов, ассоциации которых с СД2 были показаны ранее, была выявлена неизвестная ранее ассоциация гена GIGYF1 со всеми тремя признаками.

Таким образом, часть «потерянной наследуемости» может быть связана с редкими вариантами, которые могут быть использованы в персонализированной медицине в качестве генетических маркеров риска заболевания и мишеней для функционального анализа, а также для обнаружения ранее неизвестных генов, связанных с заболеванием [54].

Заключение

Знание «генетической архитектуры» СД2 и выделение пациентов с высоким генетическим риском развития СД2 может помочь в разработке профилактических программ, направленных на снижение частоты новых случаев СД2, а следовательно, и ССЗ, а также может способствовать разработке новой таргетной фармакотерапии с возможным индивидуально ориентированным лечением.

Участие авторов: концепция и дизайн исследования — А.В. Киселева, А.Н. Мешков, А.И. Ершова, О.М. Драпкина; сбор и обработка материала — О.В. Курилова, А.В. Киселева, Е.А. Сотникова, А.А. Иванова, А.С. Лимонова; написание текста — О.В. Курилова, А.В. Киселева, А.Н. Мешков, Е.А. Сотникова, А.И. Ершова, А.А. Иванова; редактирование — А.В. Киселева, А.Н. Мешков, Е.А. Сотникова, А.И. Ершова.

Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.

Литература / References:

  1. World Health Organization. Accessed August 30, 2021. www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/diabetes
  2. Mach F, Baigent C, Catapano AL, Koskinas KC, Casula M, Badimon L, Chapman MJ, De Backer GG, Delgado V, Ference BA, et al. 2019 ESC/EAS Guidelines for the management of dyslipidaemias: lipid modification to reduce cardiovascular risk: The Task Force for the management of dyslipidaemias of the European Society of Cardiology (ESC) and European Atherosclerosis Society (EAS). Eur Heart J. 2020;41(1):111-188.  https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehz455
  3. Копылова О.В., Ершова А.И., Мешков А.Н., Драпкина О.М. Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний на протяжении жизни. Часть I: преконцепционный, пренатальный и грудной периоды. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020;19(6):2647. https://doi.org/10.15829/1728-8800-2020-2647
  4. Barbitoff YA, Serebryakova EA, Nasykhova YA, Predeus AV, Polev DE, Shuvalova AR, Vasiliev EV, Urazov SP, Sarana AM, Scherbak SG, Gladyshev DV, et al. Identification of Novel Candidate Markers of Type 2 Diabetes and Obesity in Russia by Exome Sequencing with a Limited Sample Size. Genes (Basel). 2018;9(8):415.  https://doi.org/10.3390/genes9080415
  5. Barnett AH, Eff C, Leslie RD, Pyke DA. Diabetes in identical twins. A study of 200 pairs. Diabetologia. 1981;20(2):87-93. 
  6. Kaprio J, Tuomilehto J, Koskenvuo M, Romanov K, Reunanen A, Eriksson J, Stengård J, Kesäniemi YA. Concordance for type 1 (insulin-dependent) and type 2 (non-insulin-dependent) diabetes mellitus in a population-based cohort of twins in Finland. Diabetologia. 1992;35(11):1060-1067. https://doi.org/10.1007/BF02221682
  7. Willemsen G, Ward KJ, Bell CG, Christensen K, Bowden J, Dalgård C, Harris JR, Kaprio J, Lyle R, Magnusson PK, et al. The Concordance and Heritability of Type 2 Diabetes in 34,166 Twin Pairs From International Twin Registers: The Discordant Twin (DISCOTWIN) Consortium. Twin Res Hum Genet. 2015;18(6):762-771.  https://doi.org/10.1017/thg.2015.83
  8. Bishay RH, Greenfield JR. A review of maturity onset diabetes of the young (MODY) and challenges in the management of glucokinase-MODY. Med J Aust. 2016;205(10):480-485.  https://doi.org/10.5694/mja16.00458
  9. Chakera AJ, Spyer G, Vincent N, Ellard S, Hattersley AT, Dunne FP. The 0.1% of the population with glucokinase monogenic diabetes can be recognized by clinical characteristics in pregnancy: the Atlantic Diabetes in Pregnancy cohort. Diabetes Care. 2014;37(5):1230-1236. https://doi.org/10.2337/dc13-2248
  10. Yamagata K, Furuta H, Oda N, Kaisaki PJ, Menzel S, Cox NJ, Fajans SS, Signorini S, Stoffel M, Bell GI. Mutations in the hepatocyte nuclear factor-4alpha gene in maturity-onset diabetes of the young (MODY1). Nature. 1996;384(6608):458-460.  https://doi.org/10.1038/384455a0
  11. Naylor R, Knight Johnson A, del Gaudio D. Maturity-Onset Diabetes of the Young Overview. 2018 May 24. In: Adam M.P., Ardinger H.H., Pagon R.A., Wallace S.E., Bean L.J.H., Mirzaa G., Amemiya A., editors. GeneReviews [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993-2021.
  12. Malecki MT, Jhala US, Antonellis A, Fields L, Doria A, Orban T, Saad M, Warram JH, Montminy M, Krolewski AS. Mutations in NEUROD1 are associated with the development of type 2 diabetes mellitus. Nat Genet. 1999; 23(3):323-328.  https://doi.org/10.1038/15500
  13. Flannick J. The Contribution of Low-Frequency and Rare Coding Variation to Susceptibility to Type 2 Diabetes. Curr Diab Rep. 2019;19(5):25.  https://doi.org/10.1007/s11892-019-1142-5
  14. McCarthy M, Menzel S. The genetics of type 2 diabetes. Br J Clin Pharmacol. 2001;51(3):195-199.  https://doi.org/10.1046/j.1365-2125.2001.00346.x
  15. International HapMap Consortium. A haplotype map of the human genome. Nature. 2005;437(7063):1299-1320. https://doi.org/10.1038/nature04226
  16. GWAS Catalog website. Accessed August 30, 2021. www.ebi.ac.uk/gwas/efotraits/EFO_0001360
  17. Buniello A, MacArthur JAL, Cerezo M, Harris LW, Hayhurst J, Malangone C, McMahon A, Morales J, Mountjoy E, Sollis E, Suveges D, et al. The NHGRI-EBI GWAS Catalog of published genome-wide association studies, targeted arrays and summary statistics 2019. Nucleic Acids Res. 2019; 47(D1):D1005-D1012. https://doi.org/10.1093/nar/gky1120
  18. Zeggini E, Scott LJ, Saxena R, Voight BF, Marchini JL, Hu T, de Bakker PI, Abecasis GR, Almgren P, Andersen G,et al. Meta-analysis of genome-wide association data and large-scale replication identifies additional susceptibility loci for type 2 diabetes. Nat Genet. 2008;40(5):638-645.  https://doi.org/10.1038/ng.120
  19. Morris AP, Voight BF, Teslovich TM, Ferreira T, Segrè AV, Steinthorsdottir V, Strawbridge RJ, Khan H, Grallert H, Mahajan A,. Large-scale association analysis provides insights into the genetic architecture and pathophysiology of type 2 diabetes. Nat Genet. 2012;44(9):981-990.  https://doi.org/10.1038/ng.2383
  20. DIAbetes Genetics Replication And Meta-analysis (DIAGRAM) Consortium, Asian Genetic Epidemiology Network Type 2 Diabetes (AGEN-T2D) Consortium, South Asian Type 2 Diabetes (SAT2D) Consortium, Mexican American Type 2 Diabetes (MAT2D) Consortium, Type 2 Diabetes Genetic Exploration by Nex-generation sequencing in muylti-Ethnic Samples (T2D-GENES) Consortium, Mahajan A, Go MJ, Zhang W, Below JE, Gaulton KJ, Ferreira T, et al. Genome-wide trans-ancestry meta-analysis provides insight into the genetic architecture of type 2 diabetes susceptibility. Nat Genet. 2014;46(3):234-244.  https://doi.org/10.1038/ng.2897
  21. Zhao W, Rasheed A, Tikkanen E, Lee JJ, Butterworth AS, Howson JMM, Assimes TL, Chowdhury R, Orho-Melander M, Damrauer S, et al. Identification of new susceptibility loci for type 2 diabetes and shared etiological pathways with coronary heart disease. Nat Genet. 2017;49(10):1450-1457. https://doi.org/10.1038/ng.3943
  22. Mahajan A, Taliun D, Thurner M, Robertson NR, Torres JM, Rayner NW, Payne AJ, Steinthorsdottir V, Scott RA, Grarup N, Cook JP, et al. Fine-mapping type 2 diabetes loci to single-variant resolution using high-density imputation and islet-specific epigenome maps. Nat Genet. 2018;50(11): 1505-1513. https://doi.org/10.1038/s41588-018-0241-6
  23. Ge T, Chen CY, Neale BM, Sabuncu MR, Smoller JW. Phenome-wide heritability analysis of the UK Biobank. PLoS Genet. 2017;13(4):e1006711. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1006711
  24. Xue A, Wu Y, Zhu Z, Zhang F, Kemper KE, Zheng Z, Yengo L, Lloyd-Jones LR, Sidorenko J, Wu Y; eQTLGen Consortium, McRae AF, Visscher PM, Zeng J, Yang J. Genome-wide association analyses identify 143 risk variants and putative regulatory mechanisms for type 2 diabetes. Nat Commun. 2018;9(1):2941. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04951-w
  25. Vujkovic M, Keaton JM, Lynch JA, Miller DR, Zhou J, Tcheandjieu C, Huffman JE, Assimes TL, Lorenz K, Zhu X, Hilliard AT, et al. Discovery of 318 new risk loci for type 2 diabetes and related vascular outcomes among 1.4 million participants in a multi-ancestry meta-analysis. Nat Genet. 2020; 52(7):680-691.  https://doi.org/10.1038/s41588-020-0637-y
  26. Meigs JB, Shrader P, Sullivan LM, McAteer JB, Fox CS, Dupuis J, Manning AK, Florez JC, Wilson PW, D’Agostino RB Sr, Cupples LA. Genotype score in addition to common risk factors for prediction of type 2 diabetes. N Engl J Med. 2008;359(21):2208-2219. https://doi.org/10.1056/NEJMoa0804742
  27. Cornelis MC, Qi L, Zhang C, Kraft P, Manson J, Cai T, Hunter DJ, Hu FB. Joint effects of common genetic variants on the risk for type 2 diabetes in U.S. men and women of European ancestry. Ann Intern Med. 2009;150(8): 541-550.  https://doi.org/10.7326/0003-4819-150-8-200904210-00008
  28. Hivert MF, Jablonski KA, Perreault L, Saxena R, McAteer JB, Franks PW, Hamman RF, Kahn SE, Haffner S; DIAGRAM Consortium, Meigs JB, Altshuler D, Knowler WC, Florez JC; Diabetes Prevention Program Research Group. Updated genetic score based on 34 confirmed type 2 diabetes Loci is associated with diabetes incidence and regression to normoglycemia in the diabetes prevention program. Diabetes. 2011;60(4):1340-1348. https://doi.org/10.2337/db10-1119
  29. Vassy JL, Hivert MF, Porneala B, Dauriz M, Florez JC, Dupuis J, Siscovick DS, Fornage M, Rasmussen-Torvik LJ, Bouchard C, Meigs JB. Polygenic type 2 diabetes prediction at the limit of common variant detection. Diabetes. 2014;63(6):2172-2182. https://doi.org/10.2337/db13-1663
  30. Walford GA, Porneala BC, Dauriz M, Vassy JL, Cheng S, Rhee EP, Wang TJ, Meigs JB, Gerszten RE, Florez JC. Metabolite traits and genetic risk provide complementary information for the prediction of future type 2 diabetes. Diabetes Care. 2014;37(9):2508-2514. https://doi.org/10.2337/dc14-0560
  31. Langenberg C, Sharp SJ, Franks PW, Scott RA, Deloukas P, Forouhi NG, Froguel P, Groop LC, Hansen T, Palla L, Pedersen O, et al. Gene-lifestyle interaction and type 2 diabetes: the EPIC interact case-cohort study. PLoS Med. 2014;11(5):e1001647. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1001647
  32. Villegas R, Goodloe RJ, McClellan BE Jr, Boston J, Crawford DC. Gene-carbohydrate and gene-fiber interactions and type 2 diabetes in diverse populations from the National Health and Nutrition Examination Surveys (NHANES) as part of the Epidemiologic Architecture for Genes Linked to Environment (EAGLE) study. BMC Genet. 2014;15:69.  https://doi.org/10.1186/1471-2156-15-69
  33. Talmud PJ, Cooper JA, Morris RW, Dudbridge F, Shah T, Engmann J, Dale C, White J, McLachlan S, Zabaneh D, Wong A, et al. Sixty-five common genetic variants and prediction of type 2 diabetes. Diabetes. 2015;64(5): 1830-1840. https://doi.org/10.2337/db14-1504
  34. Klimentidis YC, Chougule A, Arora A, Frazier-Wood AC, Hsu CH. Triglyceride-Increasing Alleles Associated with Protection against Type-2 Diabetes. PLoS Genet. 2015;11(5):e1005204. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1005204
  35. Liu SY, Walter S, Marden J, Rehkopf DH, Kubzansky LD, Nguyen T, Glymour MM. Genetic vulnerability to diabetes and obesity: does education offset the risk? Soc Sci Med. 2015;127:150-158.  https://doi.org/10.1016/j.socscimed.2014.09.009
  36. Leong A, Porneala B, Dupuis J, Florez JC, Meigs JB. Type 2 Diabetes Genetic Predisposition, Obesity, and All-Cause Mortality Risk in the U.S.: A Multiethnic Analysis. Diabetes Care. 2016;39(4):539-546.  https://doi.org/10.2337/dc15-2080
  37. Qi Q, Stilp AM, Sofer T, Moon JY, Hidalgo B, Szpiro AA, Wang T, Ng MCY, Guo X; MEta-analysis of type 2 DIabetes in African Americans (MEDIA) Consortium, Chen YI, et al. Genetics of Type 2 Diabetes in U.S. Hispanic/Latino Individuals: Results From the Hispanic Community Health Study/Study of Latinos (HCHS/SOL). Diabetes. 2017;66(5):1419-1425. https://doi.org/10.2337/db16-1150.
  38. Läll K, Mägi R, Morris A, Metspalu A, Fischer K. Personalized risk prediction for type 2 diabetes: the potential of genetic risk scores. Genet Med. 2017;19(3):322-329.  https://doi.org/10.1038/gim.2016.103
  39. Liu T, Li C, Shen L, Shen Y, Mao W, Li S. Heterogeneity in effects of genetically determined adiposity on insulin resistance and type 2 diabetes: The atherosclerosis risk in communities study. J Diabetes Complications. 2018; 32(3):330-334.  https://doi.org/10.1016/j.jdiacomp.2017.12.012
  40. Khera AV, Chaffin M, Aragam KG, Haas ME, Roselli C, Choi SH, Natarajan P, Lander ES, Lubitz SA, Ellinor PT, Kathiresan S. Genome-wide polygenic scores for common diseases identify individuals with risk equivalent to monogenic mutations. Nat Genet. 2018;50(9):1219-1224. https://doi.org/10.1038/s41588-018-0183-z
  41. Ritchie SC, Lambert SA, Arnold M, Teo SM, Lim S, Scepanovic P, Marten J, Zahid S, Chaffin M, Liu Y, Abraham G, et al. Integrative analysis of the plasma proteome and polygenic risk of cardiometabolic diseases. BioRxiv. 2019.12.14.876474. https://doi.org/10.1101/2019.12.14.876474
  42. Mahajan A, Wessel J, Willems SM, Zhao W, Robertson NR, Chu AY, Gan W, Kitajima H, Taliun D, Rayner NW, Guo X, et al. Refining the accuracy of validated target identification through coding variant fine-mapping in type 2 diabetes. Nat Genet. 2018;50(4):559-571.  https://doi.org/10.1038/s41588-018-0084-1
  43. Szczerbiński Ł, Gościk J, Bauer W, Wawrusiewicz-Kurylonek N, Paczkowska-Abdulsalam M, Niemira M, Citko A, Adamska-Patruno E, Górska M, Krętowski A. Efficacy of family history, genetic risk score, and physical activity in assessing the prevalence of type 2 diabetes. Pol Arch Intern Med. 2019;129(7-8):442-450.  https://doi.org/10.20452/pamw.14866
  44. Mars N, Koskela JT, Ripatti P, Kiiskinen TTJ, Havulinna AS, Lindbohm JV, Ahola-Olli A, Kurki M, Karjalainen J, Palta P; FinnGen, et al. Polygenic and clinical risk scores and their impact on age at onset and prediction of cardiometabolic diseases and common cancers. Nat Med. 2020;26(4): 549-557.  https://doi.org/10.1038/s41591-020-0800-0
  45. Chen X, Liu C, Si S, Li Y, Li W, Yuan T, Xue F. Genomic risk score provides predictive performance for type 2 diabetes in the UK biobank. Acta Diabetol. 2021;58(4):467-474.  https://doi.org/10.1007/s00592-020-01650-1
  46. Sinnott-Armstrong N, Tanigawa Y, Amar D, Mars N, Benner C, Aguirre M, Venkataraman GR, Wainberg M, Ollila HM, Kiiskinen T, Havulinna AS, Pirruccello JP, Qian J, Shcherbina A; FinnGen, Rodriguez F, Assimes TL, Agarwala V, Tibshirani R, Hastie T, Ripatti S, Pritchard JK, Daly MJ, Rivas MA. Genetics of 35 blood and urine biomarkers in the UK Biobank. Nat Genet. 2021;53(2):185-194.  https://doi.org/10.1038/s41588-020-00757-z
  47. Polfus LM, Darst BF, Highland H, Sheng X, Ng MCY, Below JE, Petty L, Bien S, Sim X, Wang W, Fontanillas P, et al. Genetic discovery and risk characterization in type 2 diabetes across diverse populations. Human Genetics and Genomics Advances. 2021;2(2):100029. https://doi.org/10.1016/j.xhgg.2021.100029
  48. Scott RA, Scott LJ, Mägi R, Marullo L, Gaulton KJ, Kaakinen M, Pervjakova N, Pers TH, Johnson AD, Eicher JD, Jackson AU, et al. An Expanded Genome-Wide Association Study of Type 2 Diabetes in Europeans. Diabetes. 2017;66(11):2888-2902. https://doi.org/10.2337/db16-1253
  49. Manolio TA, Collins FS, Cox NJ, Goldstein DB, Hindorff LA, Hunter DJ, McCarthy MI, Ramos EM, Cardon LR, Chakravarti A, Cho JH. Finding the missing heritability of complex diseases. Nature. 2009;461(7265): 747-753.  https://doi.org/10.1038/nature08494
  50. Wang WY, Barratt BJ, Clayton DG, Todd JA. Genome-wide association studies: theoretical and practical concerns. Nature Reviews Genetics. 2005; 6(2):109-118.  https://doi.org/10.1038/nrg1522
  51. Fuchsberger C, Flannick J, Teslovich TM, Mahajan A, Agarwala V, Gaulton KJ, Ma C, Fontanillas P, Moutsianas L, McCarthy DJ, Rivas MA, et al. The genetic architecture of type 2 diabetes. Nature. 2016;536(7614):41-47.  https://doi.org/10.1038/nature18642
  52. Wessel J, Majarian TD, Highland HM, Raghavan S, Szeto MD, Hasbani NR, Vries PS, Brody JA, Sarnowski C, DiCorpo D, Yin X, et al. Rare Non-coding Variation Identified by Large Scale Whole Genome Sequencing Reveals Unexplained Heritability of Type 2 Diabetes. medRxiv. 2020.11.13. 20221812. https://doi.org/10.1101/2020.11.13.20221812
  53. Deaton AM, Parker MM, Ward LD, Flynn-Carroll AO, BonDurant L, Hinkle G, Akbari P, Lotta LA, Baras A, Nioi P, DiscovEHR Collaboration. Gene-level analysis of rare variants in 363,977 whole exome sequences identifies an association of GIGYF1 loss of function with type 2 diabetes. medRxiv. 2021.01.19.21250105. https://doi.org/10.1101/2021.01.19.21250105
  54. Momozawa Y, Mizukami K. Unique roles of rare variants in the genetics of complex diseases in humans. Journal of human genetics. 2021;66(1):11-23.  https://doi.org/10.1038/s10038-020-00845-2

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.