Systémová skleróza (SSc nebo sklerodermie) je multisystémové, neobvyklé onemocnění charakterizované fibrózou kůže a vnitřních orgánů, poruchou imunity a vaskulopatií. Její patogeneze je stále málo známá, ale přibývá důkazů, které částečně poukazují na genetické faktory. Genetický základ SSc je však definován mnoha geny, které mají jen mírný vliv na náchylnost k onemocnění . Navíc se předpokládá, že onemocnění vzniká interakcí mezi genetickými faktory a spouštěcími faktory prostředí.
SSc se dělí na ohraničený a difúzní typ podle rozsahu postižení kůže . Dále lze SSc rozdělit do podskupin na základě přítomnosti nepřekrývajících se autoprotilátek, které jsou spojeny s různými projevy onemocnění . Standardizovaný poměr úmrtnosti pacientů se SSc je 3,5 , což je více než u většiny ostatních revmatických onemocnění. Spolehlivé prediktory průběhu onemocnění a terapeutické možnosti jsou velmi omezené. Genetické údaje nejsou závislé na čase a v průběhu onemocnění se nemění; jsou tedy atraktivními kandidáty pro vývoj prediktivních biomarkerů. V tomto přehledu se budeme zabývat důsledky nedávných objevů v genetice SSc pro vývoj léků a identifikaci prediktivních biomarkerů.
Nedávné pokroky v genetice SSc
Studie kandidátních genů kontroly případů identifikovaly několik robustních lokusů náchylnosti k SSc, které byly potvrzeny v následných nezávislých studiích (přehled v ). Většina těchto genů, jako jsou IRF5 , STAT4 , BANK1 a BLK, patří do drah zapojených do imunitní regulace. Tři genomové asociační studie (GWAS) navíc umožnily nezkreslené genetické profilování pacientů se SSc . Tyto studie potvrdily geny v hlavním histokompatibilním komplexu (MHC) jako nejsilnější lokusy náchylnosti. Navazující studie GWAS navíc potvrdila, že asociace HLA-DQB1, HLA-DPA1/B1 a NOTCH4 se SSc jsou pravděpodobně omezeny na autoprotilátky specifické pro SSc .
Ve výše uvedených studiích bylo identifikováno také více lokusů náchylnosti mimo MHC. Jak ukazuje tabulka 1, nejsilnější asociace jsou v genech souvisejících s vrozenou imunitou a také s aktivací B- a T-buněk. Například IRF5 patří do rodiny transkripčních faktorů v interferonové dráze typu I, která je důležitou součástí vrozené imunity, zatímco CD247 kóduje podjednotku zeta receptoru T-buněk modulující aktivaci T-buněk. Většina těchto genových variant je také rizikovými lokusy pro jiná autoimunitní onemocnění, zejména pro systémový lupus erythematodes (SLE) . To naznačuje, že SSc má společnou imunitní patogenezi s jinými autoimunitními chorobami, což poskytuje další podporu konceptu kvantitativních prahů v signalizaci imunitních buněk. V tomto pojetí může několik genetických faktorů s relativně malým účinkem kumulativně vytvořit stav náchylnosti k autoimunitním onemocněním (přehled v ). Sebereaktivní B a T-buňky jsou normální součástí imunitního systému. Obvykle jsou však drženy na uzdě regulačními mechanismy v brzlíku/kostní dřeni nebo periferní krvi. V pojetí kvantitativního prahu vedou zapojené genetické odchylky kumulativně k narušení nezbytných biologických procesů pro destrukci samoreaktivních imunitních buněk a regulaci auto-reaktivity. Platnost tohoto konceptu u SSc podporuje skutečnost, že některé lokusy genetické náchylnosti k SSc se překrývají nejen se SLE, ale i s jinými autoimunitními chorobami. Například STAT4 se uplatňuje také u revmatoidní artritidy , a primární biliární cirhózy . Podobně je PTPN22 náchylnostním lokusem u revmatoidní artritidy , diabetes mellitus 1. typu a také u SSc .
Některé z potvrzených lokusů náchylnosti k SSc vykazují silnější asociaci s jejími sérologickými nebo klinickými (omezená versus difúzní) podtypy než s celkovým onemocněním. Několik genetických asociací v oblastech HLA nebo non-HLA, jako jsou BANK1, IRF8, SOX5 a IRF7, je spojeno především s autoprotilátkami souvisejícími se SSc (např. anticentromerou nebo anti-topoizomerázou I) nebo klinickými podtypy onemocnění . Mnohé z identifikovaných jednonukleotidových polymorfismů (SNP) jsou navíc pouze značkovací genetickou variantou pro dosud neidentifikovanou kauzální alelu. To platí i pro studie GWA, protože využívané platformy poskytují více než 80% pokrytí běžných polymorfismů v lidském genomu tím, že zkoumají SNP, které jsou v silné vazebné nerovnováze s mnoha dalšími SNP a slouží jako zástupné znaky pro genové oblasti. Pokrok v technikách sekvenování genů umožní rozsáhlé sekvenování těchto genů náchylnosti k určení skutečné kauzální varianty.
Některé z uváděných genetických asociací u jedné etnické skupiny se nemusí opakovat u jiných etnik. Uváděné polymorfismy nemusí označovat kauzální lokus ve všech etnických skupinách z důvodu rozdílné struktury vazebné nerovnováhy mezi různými etniky. Případně by uváděné genetické asociace mohly být skutečně etnicky specifickým lokusem náchylnosti k SSc.
Je třeba poznamenat, že varianty genů, které jsou předmětem zájmu, nepůsobí izolovaně, protože jsou součástí vzájemně provázaných biologických drah. Proto může zkoumání interakcí gen-gén nebo gen-prostředí vést k lepšímu pochopení patogeneze SSc. A konečně je třeba provést mechanistické studie, aby se objasnilo, jak tyto varianty genů imunitního systému přispívají ke vzájemnému ovlivňování imunitních, cévních a fibrotických drah, které vede k jedinečnému fenotypu SSc.
Význam genetiky SSc pro předpověď závažnosti onemocnění a orgánového postižení
SSc je spojena s vysokou morbiditou a mortalitou. Mortalita související s onemocněním je dána především postižením vnitřních orgánů , zejména závažností plicního onemocnění. Jak ukazuje tabulka 2, několik studií také zkoumalo souvislost genetických lokusů MHC a non-MHC s intersticiálním plicním onemocněním (ILD), plicní arteriální hypertenzí (PAH), sklerodermickou renální krizí a mortalitou. Je důležité zdůraznit, že pro vývoj biomarkerů má větší význam srovnání pacientů se SSc s určitým projevem onemocnění s pacienty bez postižení daného orgánu (analýza případů) než srovnání pacienta s projevem onemocnění s nepostiženými kontrolami (analýza případů a kontrol). Hlavním důvodem tohoto pojetí je skutečnost, že prognostické biomarkery jsou užitečné, pokud mohou klinickým lékařům pomoci při rozdělování pacientů do podskupin (analýza případů a kontrol) na základě očekávaného vývoje onemocnění. Srovnání případů s kontrolami se v klinických podmínkách nevyskytuje, protože diagnóza SSc je stanovena ještě předtím, než se kliničtí lékaři začnou zajímat o predikci průběhu onemocnění. Varianty genu IRF5 byly spojeny s celkovou úmrtností nezávisle na typu onemocnění a sérologii . Uvádí se, že polymorfismy CTGF , HGF , IRAK1 , IRF5 , MMP-12 , SP-B jsou spojeny s ILD. Definice případu ILD se značně liší, někteří vyšetřovatelé vycházeli z přítomnosti retikulárních nebo skleněných opacit na počítačové tomografii hrudníku s vysokým rozlišením (HRCT), zatímco jiní se zaměřili na závažnost ILD na základě výsledků plicních funkcí. První přístup nerozlišuje mezi mírnou stabilní ILD a jejími závažnými progresivními formami. Dále se uvádí, že geny IL23R , KCNA5 , TLR2 , TNAIP3 a UPAR jsou spojeny s PAH, zatímco HLA-DRB1*04:07 a *13:04 byly spojeny se sklerodermickou renální krizí .
Výše uvedená zjištění je však třeba zopakovat v nezávislých studiích. Kromě toho jsou v současnosti dostupné průřezové populace pacientů pro genetické studie SSc s největší pravděpodobností ovlivněny zkreslením přežití, tj. zkoumané prevalentní kohorty s dlouhodobým onemocněním jsou ochuzeny o pacienty s nejprogresivnější a nejzávažnější formou SSc. Například pacienti se SSc s rychle progredující ILD mají vyšší úmrtnost , proto jsou vzorky pacientů s dlouhotrvajícím onemocněním (průměrná doba trvání onemocnění > 5 let) ochuzeny o nejtěžší formu ILD. To může vést ke snížení frekvence genetických lokusů spojených s těžšími formami onemocnění ve zkoumaných vzorcích pacientů. Vyšetření incidentních případů s longitudinálním sledováním může zabránit problémům vyplývajícím ze zkreslení přežití. Kromě toho mohou být genetické lokusy pro závažnost onemocnění jiné než geny spojené s náchylností k SSc. Například HGF nebyl lokusem náchylnosti k SSc, ale byl spojen s konečným stadiem plicního onemocnění u japonských pacientů se SSc . Pečlivá fenotypová charakterizace pacientů zkoumaných v GWAS může umožnit objektivní profilování lokusů závažnosti. To také umožní kombinaci genetických údajů s dalšími klinickými a sérologickými markery závažnosti onemocnění pro predikci rizika.
Predikce rizika u geneticky komplexních onemocnění, jako je SSc, vyžaduje statistické přístupy, které přesahují samostatné poměry šancí pro každý SNP zájmu. Genotypy u více SNP lze kombinovat do kumulativních skóre vypočtených podle počtu nesených alel závažnosti. Kromě toho lze ke kombinaci genetických a klinických údajů použít statistiku reklasifikace rizika. Při tomto přístupu jsou pacienti ve skupině se středním rizikem na základě klinických údajů přeřazeni do kategorií s nízkým nebo vysokým rizikem s využitím příslušných genetických informací.
Využití genetiky SSc pro výběr léčby
Nově identifikované cesty genetické vnímavosti mohou vést k identifikaci nových terapeutických cílů a usměrnit vývoj léků. Některé v současnosti zkoumané biologické léčby SSc totiž těmto drahám vhodně odpovídají. Patří mezi ně antiinterferon (např. sifalimumab) a anti-B-buněčné látky (např. rituximab) . Genetické údaje o SSc navíc podporují léčbu zaměřenou na T-buňky (např. abatacept). Nebyly však zaznamenány žádné rozsáhlé, randomizované kontrolované studie léčby zaměřené na B-buňky, T-buňky a interferon u pacientů se SSc.
Kromě identifikace nových terapeutických cílů by genetické informace mohly být využity k identifikaci skupiny s vysokou odpovědí na určitou biologickou léčbu. Nejsou k dispozici údaje o prediktivním významu genetické informace pro odpověď na léčbu u SSc. To vyžaduje sběr genetického materiálu ve studiích léků a pečlivou analýzu genetické informace podmíněnou výsledky studie. Vzhledem ke skromnému vlivu těchto genových variant na náchylnost k onemocnění bychom mohli mít při zkoumání prediktivního významu těchto faktorů ve studiích s léky pomocí tradičních (frekvenčních) statistických metod (zejména po rozdělení vzorku na léčebné a kontrolní rameno) nedostatečnou sílu. Bayesovská analýza výsledků studií u neobvyklých onemocnění, jako je SSc, by mohla vést k pružnějšímu a klinicky užitečnějšímu vývoji biomarkerů.
Nezávisle na genech náchylnosti k onemocnění lze genetickou informaci využít k předpovědi metabolismu léčiv a rozvoje nežádoucích účinků (farmakogenetika). Například polymorfismus v UGT1A9 ovlivňuje metabolismus mykofenolát mofetilu a předpovídá akutní rejekci u pacientů po transplantaci ledviny . Navzdory širokému používání mykofenolát mofetilu nebyla role tohoto polymorfismu pro odpověď na léčbu a rozvoj nežádoucích účinků u pacientů se SSc zkoumána.
V nedávno publikované studii předpovídal polymorfismus v genu IL-6 odpověď na rituximab u vzorku pacientů se SLE a jinými revmatickými chorobami, který zahrnoval i pacienty se SSc .
.