Systemisk sklerose (SSc eller sklerodermi) er en multisystemisk, ualmindelig sygdom, der er karakteriseret ved fibrose i huden og indre organer, immunforstyrrelser og vaskulopati. Dens patogenese er stadig dårligt forstået, men der er en voksende mængde beviser, der til dels implicerer genetiske faktorer. Det genetiske grundlag for SSc er imidlertid defineret af flere gener, som kun har en beskeden effekt på sygdommens modtagelighed . Desuden menes sygdommen at opstå som følge af et samspil mellem genetiske faktorer og miljømæssige udløsende faktorer.
SSc opdeles i begrænsede og diffuse typer baseret på omfanget af hudpåvirkning . SSc kan desuden undergrupperes på grundlag af tilstedeværelsen af ikke-overlappende autoantistoffer, der er forbundet med forskellige sygdomsmanifestationer . Den standardiserede dødelighedsprocent for patienter med SSc er 3,5, hvilket er højere end for de fleste andre reumatiske sygdomme. Der findes kun meget begrænsede pålidelige prædiktorer for sygdomsforløb og terapeutiske muligheder. Genetiske data er ikke tidsafhængige og ændrer sig ikke i løbet af sygdomsforløbet; de er derfor attraktive kandidater til udvikling af prædiktive biomarkører. I denne gennemgang vil vi undersøge betydningen af de seneste opdagelser inden for SSc-genetik for lægemiddeludvikling og identifikation af prædiktive biomarkører.
Nylige fremskridt inden for SSc-genetik
Case-control-kandidatgenundersøgelser har identificeret flere robuste SSc-modtagelighedsloci, som er blevet bekræftet i efterfølgende uafhængige undersøgelser (gennemgået i ). Størstedelen af disse gener, såsom IRF5 , STAT4 , BANK1 og BLK, hører til veje, der er involveret i immunregulering. Desuden har tre genome wide association studies (GWAS) muliggjort en uvildig genetisk profilering af patienter med SSc . Disse undersøgelser har bekræftet, at gener i det store histokompatibilitetskompleks (MHC) er de stærkeste modtagelighedsloci. Desuden bekræftede en GWAS-opfølgningsundersøgelse, at HLA-DQB1-, HLA-DPA1/B1- og NOTCH4-forbindelser med SSc sandsynligvis er begrænset til SSc-specifikke autoantistoffer .
Der er også blevet identificeret adskillige modtagelighedsloci uden for MHC i de ovennævnte undersøgelser. Som det fremgår af tabel 1, er de mest robuste associationer i gener, der er relateret til medfødt immunitet samt B- og T-celleaktivering. F.eks. tilhører IRF5 en familie af transkriptionsfaktorer i type I-interferonvejen, som er en vigtig komponent i den medfødte immunitet, mens CD247 koder for T-cellereceptor zeta-underenheden, der modulerer T-celleaktivering. De fleste af disse genvarianter er også risikoloci for andre autoimmune sygdomme, især for systemisk lupus erythematosus (SLE) . Dette tyder på, at SSc har en fælles immunpatogenese med andre autoimmune sygdomme, hvilket giver yderligere støtte til konceptet om kvantitative tærskler i immuncellesignalering. I dette koncept kan flere genetiske faktorer med relativt lille effekt kumulativt skabe en tilstand af modtagelighed for autoimmune sygdomme (gennemgået i ). Selvreaktive B- og T-celler er en normal del af immunsystemet. De holdes dog normalt i skak af reguleringsmekanismer i thymus/knoglemarv eller perifert blod. I begrebet kvantitativ tærskelværdi fører de implicerede genetiske variationer kumulativt til en forringelse af de nødvendige biologiske processer til destruktion af selvreaktive immunceller og regulering af auto-reaktivitet. Validiteten af dette koncept i SSc understøttes af det faktum, at flere genetiske modtagelighedsloci for SSc overlapper ikke kun med SLE, men også med andre autoimmune sygdomme. STAT4 er f.eks. også involveret i reumatoid arthritis og primær biliær cirrose . På samme måde er PTPN22 et modtagelighedslocus i reumatoid arthritis , type 1-diabetes mellitus , og også SSc .
Nogle af de bekræftede modtagelighedsloci for SSc viser en stærkere sammenhæng med de serologiske eller kliniske (begrænsede versus diffuse) undertyper end den samlede sygdom. Flere genetiske associationer i HLA- eller ikke-HLA-regioner, såsom BANK1, IRF8, SOX5 og IRF7 er hovedsageligt med SSc-relaterede autoantistoffer (f.eks. anti-centromer eller anti-topoisomerase I) eller kliniske undertyper af sygdommen . Desuden er mange af de identificerede enkeltnukleotidpolymorfismer (SNP’er) blot en genetisk variant for den endnu ikke identificerede kausale allel. Dette gælder også for GWA-undersøgelser, fordi de anvendte platforme giver mere end 80 % dækning for almindelige polymorfismer i det menneskelige genom ved at undersøge SNP’er, der er i stærk linkage disquilibrium med flere andre SNP’er, og som tjener som proxies for genområder. Fremskridt inden for gensekventeringsteknikker vil gøre det muligt at sekventere disse modtagelighedsgener i stor skala for at udpege den faktiske kausale variant.
Som nogle af de rapporterede genetiske associationer i en etnisk gruppe kan muligvis ikke gentages i andre etniciteter. De rapporterede polymorfismer markerer muligvis ikke det kausale locus i alle etniske grupper på grund af den varierende linkage disquilibrium-struktur blandt forskellige etniciteter. Alternativt kan de rapporterede genetiske associationer virkelig være et etnisk specifikt modtagelighedslocus for SSc.
Det er værd at bemærke, at de pågældende genvarianter ikke fungerer isoleret, da de er dele af sammenflettede biologiske veje. Derfor kan en undersøgelse af gen-gen- eller gen-miljø-interaktioner føre til en bedre forståelse af SSc-patogenese. Endelig er der behov for mekanistiske undersøgelser for at belyse, hvordan disse varianter af immunsystemets gener bidrager til det krydstalk mellem immun-, vaskulære og fibrotiske veje, der fører til den unikke fænotype af SSc.
Implikation af SSc-genetik til forudsigelse af sygdommens sværhedsgrad og organinvolvering
SSc er forbundet med høj morbiditet og dødelighed. Den sygdomsrelaterede dødelighed er hovedsageligt drevet af indre organinvolvering , især sværhedsgraden af lungesygdommen . Som det fremgår af tabel 2, har flere undersøgelser også undersøgt sammenhængen mellem MHC- og ikke-MHC-genetiske loci med interstitiel lungesygdom (ILD), pulmonal arteriel hypertension (PAH), sclerodermisk nyrekrise og dødelighed. Det er vigtigt at påpege, at sammenligning af SSc-patienter med en bestemt sygdomsmanifestation med patienter uden denne bestemte organinvolvering (case-case-analyse) er mere relevant for udviklingen af biomarkører end sammenligning af patienter med sygdomsmanifestationen med uberørte kontroller (case-control-analyse). Hovedårsagen til denne opfattelse er, at de prognostiske biomarkører er nyttige, hvis de kan hjælpe klinikere med at foretage en undergruppering af patienter (case-case-analyse) på grundlag af den forventede sygdomsudvikling. En sammenligning mellem tilfælde og kontrol forekommer ikke i kliniske sammenhænge, fordi diagnosen SSc allerede er stillet, før klinikerne bliver interesserede i at forudsige sygdomsforløbet. IRF5-genvarianter er blevet forbundet med den samlede dødelighed uafhængigt af sygdomstype og serologi . CTGF , HGF , IRAK1 , IRF5 , MMP-12 , SP-B polymorfismer er rapporteret at være forbundet med ILD. Definitionen af ILD varierer betydeligt, idet nogle undersøgere har lagt vægt på tilstedeværelsen af retikulær eller ground glass opacitet på højopløselig computertomografi af brystkassen (HRCT), mens andre har fokuseret på sværhedsgraden af ILD på grundlag af resultaterne af lungefunktionen. Førstnævnte fremgangsmåde skelner ikke mellem den milde stabile ILD og dens svære progressive former. Endvidere er IL23R , KCNA5 , TLR2 , TNAIP3 og UPAR generne rapporteret at være associeret med PAH, mens HLA-DRB1*04:07 og *13:04 var associeret med sclerodermi renal krise .
Overstående fund skal imidlertid replikeres i uafhængige undersøgelser. Desuden er de i øjeblikket tilgængelige tværsnitspatientpopulationer til genetiske SSc-undersøgelser højst sandsynligt påvirket af overlevelsesbias, dvs. at de undersøgte prævalente kohorter med langvarig sygdom er tømt for patienter med den mest progressive og alvorlige form for SSc. F.eks. har SSc-patienter med hurtigt fremadskridende ILD en højere dødelighed, og derfor er patientprøver med langvarig sygdom (gennemsnitlig sygdomsvarighed > 5 år) ikke omfattet af den mest alvorlige form for ILD. Dette kan føre til en nedsat frekvens af genetiske loci, der er forbundet med mere alvorlige sygdomsformer i de undersøgte patientprøver. Ved undersøgelse af tilfældige tilfælde med langsgående opfølgning kan man undgå problemer som følge af overlevelsesbias. Desuden kan de genetiske loci for sværhedsgrad være forskellige fra de gener, der er knyttet til modtagelighed for SSc. F.eks. var HGF ikke et modtageligt locus for SSc, men var forbundet med lungesygdom i slutstadiet blandt japanske SSc-patienter . En omhyggelig fænotypisk karakterisering af de patienter, der undersøges i GWAS, kan give mulighed for en uvildig profilering af loci for sværhedsgrad. Dette vil også gøre det muligt at kombinere genetiske data med andre kliniske og serologiske markører for sygdommens sværhedsgrad med henblik på risikoprædiktion.
Risikoprædiktion i genetisk komplekse sygdomme som SSc kræver statistiske tilgange, der rækker ud over separate odds ratio’er for hver SNP af interesse. Genotyper på flere SNP’er kan kombineres til kumulative scorer, der beregnes i henhold til antallet af alvorlige alleler, der bæres. Desuden kan der anvendes risikoreklassifikationsstatistikker til at kombinere genetiske og kliniske data. I denne tilgang omklassificeres patienter i den intermediære risikogruppe baseret på kliniske data til lav- eller højrisikokategorier ved hjælp af de relevante genetiske oplysninger.
Implikation af SSc-genetik for valg af behandling
De nyligt identificerede genetiske modtagelighedsveje kan føre til identifikation af nye terapeutiske mål og vejlede lægemiddeludvikling. Nogle af de biologiske terapier for SSc, der i øjeblikket undersøges, passer faktisk godt til disse veje. Disse omfatter anti-interferon (f.eks. sifalimumab) og anti-B-cellemidler (f.eks. rituximab) . Desuden giver de genetiske data om SSc støtte til T-celleorienterede terapier (f.eks. abatacept). Der er imidlertid ikke rapporteret om omfattende, randomiserede, kontrollerede undersøgelser i stor skala af B-celle-, T-celle- og interferon-orienterede behandlinger hos patienter med SSc.
Ud over identifikation af nye terapeutiske mål kan de genetiske oplysninger anvendes til at identificere den gruppe, der reagerer bedst på en bestemt biologisk behandling. Der er ingen data om den prædiktive betydning af genetisk information for respons på behandling af SSc. Dette kræver indsamling af genetisk materiale i lægemiddelforsøg og omhyggelig analyse af genetiske oplysninger, der er betinget af undersøgelsesresultaterne. I betragtning af den beskedne effekt af disse genvarianter på sygdomsfølsomheden kan vi være underbemidlet til at undersøge den prædiktive betydning af disse faktorer i lægemiddelforsøg ved hjælp af traditionelle (frekventistiske) statistiske metoder (især efter opdeling af prøverne i behandlings- og kontrolarme). Bayesiansk analyse af forsøgsresultater i sjældne sygdomme som SSc kan føre til en mere fleksibel og klinisk nyttig udvikling af biomarkører.
Uafhængigt af sygdomsfølsomhedsgener kan den genetiske information bruges til at forudsige lægemiddelmetabolisme og udvikling af bivirkninger (farmakogenetik). F.eks. påvirker polymorfisme i UGT1A9 metabolismen af mycophenolatmofetil og forudsiger akut afstødning hos nyretransplanterede patienter . På trods af den udbredte brug af mycophenolatmofetil er denne polymorfismes betydning for respons på behandlingen og udvikling af bivirkninger ikke blevet undersøgt hos SSc-patienter.
I en nyligt offentliggjort undersøgelse forudsagde en polymorfi i IL-6-genet respons på rituximab i en stikprøve af patienter med SLE og andre reumatiske sygdomme, som omfattede patienter med SSc.