Одним из наиболее активно внедряющихся в медицинскую практику методов является исследование общегеномных ассоциаций (Genome Wide Association Stadies (GWAS)). Основа метода – поиск зависимостей (ассоциаций) генетических изменений, полученных у обследованного на основе биочипов высокого разрешения (300–500 тыс. и выше анализируемых нуклеотидов (SNP) для индивидуальной ДНК), программ HapMap, объединяющих информацию о точном положении каждого нуклеотида на физической карте генома человека с клиническими особенностями (фенотипом) болезни. Технология GWAS уверенно становится основной для поиска генов–кандидатов всех моногенных и мультифакторных заболеваний.
Результаты, полученные при проведении многоцентровых исследований, мета–анализы, объединяющие данные молекулярных и клинических исследований, проводимых, как правило, по принципу «случай – контроль» и включающих в анализ иногда до нескольких десятков тысяч наблюдений, являются основанием для их использования в медицинской практике.
Один из вариантов медицинского генетического обследования, объединяющий результаты нескольких GWAS, реализован компанией GENEX. В панель генетического обследования, предлагаемого компанией GENEX, включены 339 генов, анализируемых по 1030 однонуклеотидным заменам (SNP), отражающим наличие в генах как мутаций, так и полиморфизмов. Указанная панель позволяет одномоментно у конкретного человека определить наследственную генетическую предрасположенность к 25 мультифакторным заболеваниям, носительство генов 76 моногенных заболеваний, индивидуальную чувствительность, токсичность (фармакогенетику) к 10 фармацевтическим формам лекарственных средств, а также генетическую предрасположенность организма к определенным продуктам питания (нутриентам), физическим нагрузкам, особенностям пищевого поведения, метаболизму липидов и глюкозы. В таблице 1 представлен объем генетических исследований, предлагаемый компанией GENEX.
Сахарный диабет (СД) 1–го и 2–го типов является тем заболеванием, в отношении которого генетическая предрасположенность доказана в первую очередь клиническими наблюдениями, подтверждающими наследственный характер данной болезни. Коэффициент наследуемости для СД 1–го и 2–го типов достигает 0,6–0,8, это означает, что вклад генетических факторов в развитие СД 1–го и 2–го типов составляет до 60–80% [И.И. Дедов и соавт., 2009]. В основе патогенеза СД 1–го типа лежит прежде всего развитие аутоиммунного поражения β–клеток островков Лангерганса поджелудочной железы, в основе развития СД 2–го типа – более сложные механизмы нарушения периферического действия инсулина с последующим или параллельным нарушением секреции инсулина β–клетками.
По программе GENEX генетическая предрасположенность к развитию СД оценивается по 12 полиморфным точкам (12 генам) для СД 1–го типа и 16 полиморфным точкам (16 генов) для СД 2–го типа.
Для СД 1–го типа это традиционные гены, участвующие в формировании иммунного ответа, в том числе и аутоиммунной реакции – HLA DQA1, HLA DQB1, CTLA4, IFIH1; гены инсулина – INS, гены цитокинов и их рецепторов – гены IL2RA, SH2B3, тирозиновых сигнальных путей – PTPN2, PTPN22, а также другие гены с менее определенным участием в патогенезе заболевания, но высокой достоверностью и величиной влияния на его развитие.
Для СД 2–го типа исследуются как гены, традиционно ассоциированные с заболеванием, такие как TCF7L2, SLC30AB, CDKAL1 и HHEX, так и 12 других генов, участие которых в развитии заболевания подтверждено многочисленными международными исследованиями и проведенными мета–анализами.
Кумулятивная величина генетического вклада в развитие СД 1–го и 2–го типов, по результатам предлагаемых генетических маркеров, может составить указанные выше 60–80%, а может быть и незначительной величиной. Очевидно, что определяемая индивидуальная величина генетического вклада позволяет прогнозировать течение заболевания.
Однако проблемы терапии СД 1–го и 2–го типов – это проблемы, связанные не только с лечением инсулиновой недостаточности (включая и резистентность к инсулину), но и с развитием осложнений, утяжелением течения сопутствующих заболеваний, в первую очередь таких, как ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, заболевания периферических сосудов, нарушение зрения, ожирение, артериальная гипертензия и др., что и ведет чаще всего к инвалидизации больного.
Одной из причин возникновения данных заболеваний являются расстройства трофики тканей вследствие нарушений углеводного обмена, однако это не единственная причина их развития и прогрессирования. Установленные на сегодня генетические факторы предрасположенности в отношении перечисленных выше заболеваний, которые при СД выступают как его осложнения или отягчающая патология, в значительной степени определяют их развитие.
Эффект суммирования рисков негативных аллелей в развитии заболевания убедительно представлен в работе Caria Liuis–Ganella et al. «Additive Effect sofmultiple Genetic Variantson the Risk of Coronary Artery Disease» (2010) – в отношении генетического риска развития сердечно–сосудистых заболеваний (ССЗ). Авторами методом GWAS в рамках проекта Wellcome Trust Case Control Consortium (WTCCC) при использовании платформы the Affymetrix Gene Chip 500K Mapping Array проанализированы результаты исследований 1988 больных ССЗ и 5380 контрольных здоровых лиц. Было выделено 18 SNP полиморфизмов, достоверно ассоциированных с увеличением относительного риска (ОР) развития ССЗ. Значения ОР по каждому полиморфизму составляли от 1,12 до 1,47, при этом 9 SNP полиморфизмов традиционно ассоциируются с обменом липидов, а 9 были независимыми факторами риска ССЗ, в частности MIA3, WDR12, MRAS, PHACTR1, MTHFD1L, CDKN2A/2B, CXCL12, SMAD3, SLC5A3 (MRPS6).
Авторами установлена линейная связь между количеством аллелей риска и риском развития ССЗ, в частности, каждый негативный аллель увеличивал ОР развития ССЗ на 1,18 (1,15–1,22 95% ДИ). Суммарный (кумулятивный) риск развития ССЗ для анализируемых аллелей составил 2,21 (1,87–2,61 95% ДИ). С учетом средней встречаемости ССЗ в популяции увеличение вероятности ее развития в 2,21 раза позволяет предположить почти обязательное появление данной патологии у лиц с неблагоприятным геномом. Аналогичные результаты суммирования эффектов негативных аллелей, ассоциированных с развитием ССЗ, представлены в работе Keyue Ding и соавт. (2011).
Практически все анализируемые в указанных работах SNP полиморфизмы, ассоциированные с развитием ССЗ, представлены в генетической панели GENEX. Наличие негативных аллелей, ассоциированных с развитием ССЗ у больных СД 1–го и 2–го типов, несомненно, предопределит их развитие и утяжелит тем самым прогноз жизни данных больных.
Другим независимым фактором, определяющим прогноз заболевания, следует считать генетическую зависимость метаболизма глюкозы. Исследования Adam Barker et al. (2011) на основании клинико–генетического обследования 6000 здоровых детей в возрасте 9–16 лет продемонстрировали достоверное влияние полиморфизмов ADCY5 (rs11708067), CRY2 (rs11605924), GLIS3 (rs7034200), PROX1 (rs340874), SLC2A2 (rs1920090), G6PC2 (rs560887), MTNR1B (rs10830963), SLC30A8 (rs1326624), GCK (rs4607517) на уровень глюкозы натощак. Анализ взвешенных рисков показывает увеличение уровня глюкозы натощак на 0,026 м ммоль/л (0,021–0,031) для каждого негативного аллеля указанных генов. Указанные SNP представлены в генетической панели GENEX (табл. 2, 3).
Знание индивидуальных генетических рисков развития СД 1–го и 2–го типов, а также заболеваний, выступающих как осложнения СД или сопутствующая патология, позволяет прогнозировать их развитие и течение, что, несомненно, важно при планировании программ лечения и реабилитации больного (табл. 4).
В том, что касается генетической предрасположенности к какому–либо заболеванию, важным моментом является понимание патогенеза развития болезни у конкретного больного. Например, на сегодняшний день убедительно доказано влияние избыточного веса (ожирения), употребления алкоголя и поваренной соли на повышение артериального давления. Наиболее известна международная программа Intersal, в рамках которой проведено обследование около 11 000 человек в возрасте от 20 до 59 лет, наблюдавшихся в 52 центрах 39 стран по всему миру [Stamler J., 1996]. Профилактические и реабилитационные мероприятия при артериальной гипертензии (АГ) в основном направлены именно на эти звенья патогенеза развития заболевания.
Вместе с тем исследования, проводимые в рамках WGAS, выявили наличие генетических факторов, ассоциированных с АГ, не зависимых от указанных выше состояний, в частности, установлено влияние полиморфизма в генах BCAT1 и PPARGC1A. Оба гена принимают участие в процессах энергетического обмена на уровне митохондрий: первый участвует через ферменты переаминирования L–аминокислот с разветвленной цепью, второй обеспечивает прямую связь между внешними физиологическими стимулами и регулированием митохондриального биогенеза и является главным фактором, который регулирует активность мышечных волокон определенного типа. Знание о наличии у больного независимых факторов генетической предрасположенности к АГ поможет врачу в определении программ лечения и профилактики данной патологии.
Следует подчеркнуть, что установленные генетические предрасположенности развития заболеваний реализуются на протяжении всей жизни. Но их манифестация наблюдается в разные ее периоды и в различной степени и зависит не только от генома, но и от условий окружающей среды, режима питания, образа жизни.
Это предполагает проведение различных профилактических и реабилитационных мероприятий в отношении выявленных негативных генетических предрасположенностей в течение всей жизни, с учетом возраста и развивающихся отклонений в состоянии здоровья. Несмотря на сравнительно короткий период изучения генетических факторов в развитии мультифакторных заболеваний, уже имеются научные исследования, публикации, в которых показан эффект профилактических и реабилитационных мероприятий с целью уменьшения влияния генетической предрасположенности на развитие заболевания.
Таким образом, комплексное генетическое обследование, основанное на последних достижениях исследований общегеномных ассоциаций GWAS, проиллюстрированное на примере генетической программы GENEX, обеспечивает прогнозирование риска развития наиболее часто встречающихся мультифакторных заболеваний, что позволяет:
• сформировать программу профилактики в отношении конкретных соматических заболеваний у лиц, имеющих генетическую предрасположенность к возникновению определенной болезни;
• прогнозировать развитие имеющегося соматического заболевания и проводить наиболее патогенетическое лечение с учетом выявленных генетических факторов;
• прогнозировать развитие осложнений при соматической патологии на основе анализа имеющихся самостоятельных генетических рисков развития ассоциированных заболеваний.
Самостоятельным направлением генетического исследования, предлагаемого GENEX, является программа «Диета и метаболизм». В рамках программы определяется генетическая предрасположенность к определенным диетам (10 генов), особенностям пищевого поведения (6 генов), реакции на пищевые продукты (5 генов), метаболизму витаминов В6, В12, фолатов (фолиевая кислота), А, D, Е (7 генов), физическим упражнениям (11 генов), формированию индекса массы тела (ИМТ) (12 генов), метаболизму липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), триглицеридов (ТГ) (35 генов).
Результаты исследований, получаемые в рамках программы «Диета и метаболизм», являются фактически инструментом уменьшения рисков развития мультифакторных заболеваний. Учитывая несомненное значение питания и физической активности в развитии СД, следует подчеркнуть, что их индивидуализация на основе генетической предрасположенности является реальным путем уменьшения вероятности развития, удлинения сроков манифестации и выраженности данной патологии.