A szisztémás szklerózis (SSc vagy szkleroderma) egy multiszisztémás, nem gyakori betegség, amelyet a bőr és a belső szervek fibrózisa, immunrendellenesség és vaszkulopátia jellemez. Patogenezise továbbra is kevéssé ismert, de egyre több bizonyíték utal részben genetikai tényezőkre. Az SSc genetikai alapjait azonban több olyan gén határozza meg, amelyek csak szerény hatással vannak a betegségre való hajlamra . Ezenfelül úgy gondolják, hogy a betegség a genetikai tényezők és a környezeti kiváltó tényezők kölcsönhatásából alakul ki.
Az SSc-t a bőr érintettségének mértéke alapján korlátozott és diffúz típusokra osztják . Továbbá az SSc alcsoportokba sorolható a betegség különböző megnyilvánulásaival összefüggésbe hozható, nem átfedő autoantitestek jelenléte alapján . Az SSc-ben szenvedő betegek standardizált halálozási aránya 3,5, ami magasabb, mint a legtöbb más reumás betegségé. A betegség lefolyásának és a terápiás lehetőségeknek a megbízható előrejelzői nagyon korlátozottak. A genetikai adatok nem időfüggőek és nem változnak a betegség lefolyása során; így vonzó jelöltek a prediktív biomarkerek kifejlesztésére. Ebben az áttekintésben megvizsgáljuk, hogy az SSc genetika legújabb felfedezései milyen hatással vannak a gyógyszerfejlesztésre és a prediktív biomarkerek azonosítására.
Az SSc genetika legújabb eredményei
A jelölt géneket vizsgáló esetkontroll-vizsgálatok számos megbízható SSc-érzékenységi lokuszt azonosítottak, amelyeket a későbbi független vizsgálatok megerősítettek (áttekintve a ). E gének többsége, mint például az IRF5 , a STAT4 , a BANK1 és a BLK az immunszabályozásban részt vevő útvonalakhoz tartozik. Továbbá három genom-széles körű asszociációs vizsgálat (GWAS) lehetővé tette az SSc-ben szenvedő betegek torzítatlan genetikai profiljának meghatározását. Ezek a vizsgálatok megerősítették, hogy a fő hisztokompatibilitási komplex (MHC) génjei a legerősebb fogékonysági lókuszok. Továbbá egy GWAS nyomonkövetési vizsgálat megerősítette, hogy a HLA-DQB1, HLA-DPA1/B1 és NOTCH4 asszociációk az SSc-vel valószínűleg az SSc-specifikus autoantitestekre korlátozódnak .
A fent említett vizsgálatokban több, nem MHC érzékenységi lokuszt is azonosítottak. Amint az 1. táblázat mutatja, a legmegbízhatóbb asszociációk a veleszületett immunitással, valamint a B- és T-sejtek aktivációjával kapcsolatos génekben találhatók. Az IRF5 például az I. típusú interferon útvonal transzkripciós faktorainak családjába tartozik, amely a veleszületett immunitás fontos összetevője, míg a CD247 a T-sejtek aktivációját moduláló T-sejt receptor zéta alegységet kódolja. E génváltozatok többsége más autoimmun betegségek, különösen a szisztémás lupus erythematosus (SLE) kockázati lókuszát is jelenti. Ez azt jelzi, hogy az SSc immunpatogenezise közös más autoimmun betegségekkel, ami további támogatást nyújt az immunsejtes jelátvitel mennyiségi küszöbértékeinek koncepciójához. E koncepció szerint több, viszonylag kis hatású genetikai tényező együttesen létrehozhat egy autoimmun betegségekre való fogékonysági állapotot (áttekintve: ). Az önreaktív B- és T-sejtek az immunrendszer normális összetevői. Ezeket azonban általában a tímuszban/csontvelőben vagy a perifériás vérben található szabályozó mechanizmusok tartják kordában. A mennyiségi küszöb fogalmában az érintett genetikai eltérések halmozottan az önreaktív immunsejtek elpusztításához és az auto-reaktivitás szabályozásához szükséges biológiai folyamatok károsodásához vezetnek. Ennek a koncepciónak az SSc-ben való érvényességét támasztja alá az a tény, hogy számos SSc genetikai fogékonysági lókusz átfedésben van nemcsak az SLE-vel, hanem más autoimmun betegségekkel is. A STAT4 például a reumatoid artritiszben , és a primer epeúti cirrózisban is szerepet játszik. Hasonlóképpen, a PTPN22 a reumatoid artritisz , az 1-es típusú diabetes mellitus , és az SSc egyik érzékenységi lókusza .
A megerősített SSc-érzékenységi lókuszok némelyike erősebb összefüggést mutat annak szerológiai vagy klinikai (korlátozott versus diffúz) altípusaival, mint a teljes betegséggel. Számos genetikai asszociáció a HLA vagy nem HLA régiókban, mint például a BANK1, IRF8, SOX5 és IRF7, elsősorban az SSc-vel kapcsolatos autoantitestekkel (pl. anti-centromer vagy anti-topoisomeráz I) vagy a betegség klinikai altípusaival . Továbbá az azonosított egynukleotid-polimorfizmusok (SNP-k) közül sok csupán a még nem azonosított ok-okozati allél genetikai variánsa. Ez a GWA-vizsgálatokra is alkalmazható, mivel a felhasznált platformok több mint 80% -os lefedettséget biztosítanak az emberi genomban gyakori polimorfizmusok számára azáltal, hogy olyan SNP-ket vizsgálnak, amelyek több más SNP-vel erős kapcsolódási egyensúlyban vannak, és a génterületek helyettesítőjeként szolgálnak. A génszekvenálási technikák fejlődése lehetővé teszi ezeknek a fogékonysági géneknek a nagyszabású szekvenálását a tényleges oksági variánsok pontos meghatározásához.
Az egyik etnikai csoportban jelentett genetikai összefüggések egy része nem feltétlenül ismétlődik meg más etnikumok esetében. A bejelentett polimorfizmusok nem minden etnikai csoportban jelölik meg az oksági lókuszt, mivel a különböző etnikumok között eltérő a kapcsolódási egyensúlyhiány struktúrája. Alternatív megoldásként előfordulhat, hogy a bejelentett genetikai asszociációk valóban az SSc etnikai specifikus fogékonysági lókuszát jelentik.
Megjegyzendő, hogy a vizsgált génváltozatok nem elszigetelten működnek, mivel egymásba fonódó biológiai útvonalak részei. Ezért a gén-gén vagy gén-környezet kölcsönhatások vizsgálata az SSc patogenezisének jobb megértéséhez vezethet. Végül, mechanisztikus vizsgálatokra van szükség annak tisztázására, hogy ezek az immunrendszeri génváltozatok hogyan járulnak hozzá az immunrendszeri, vaszkuláris és fibrotikus útvonalak közötti keresztbeszélgetéshez, ami az SSc egyedi fenotípusához vezet.
Az SSc genetika jelentősége a betegség súlyosságának és szervi érintettségének előrejelzésében
Az SSc magas morbiditással és mortalitással jár. A betegséggel kapcsolatos mortalitást elsősorban a belső szervi érintettség , különösen a tüdőbetegség súlyossága határozza meg. Amint az a 2. táblázatban látható, több tanulmány is vizsgálta az MHC és nem MHC genetikai lókuszok összefüggését az intersticiális tüdőbetegséggel (ILD), a pulmonális artériás hipertóniával (PAH), a sclerodermás vesekrízissel és a halálozással. Fontos rámutatni, hogy a biomarkerek kifejlesztése szempontjából relevánsabb a betegség egy adott manifesztációjában szenvedő SSc-betegek összehasonlítása az adott szerv érintettsége nélküli betegekkel (eset-eset-elemzés), mint a betegség manifesztációjában szenvedő betegek és az érintetlen kontrollok összehasonlítása (eset-kontroll elemzés). Ennek a felfogásnak az a fő oka, hogy a prognosztikai biomarkerek akkor hasznosak, ha segítik a klinikusokat a betegek alcsoportba sorolásában (eset-ügy elemzés) a betegség várható lefolyása alapján. Az eset-kontroll összehasonlítás nem történik meg a klinikai környezetben, mivel az SSc diagnózisa már felállításra kerül, mielőtt a klinikusok érdeklődni kezdenének a betegség lefolyásának előrejelzése iránt. Az IRF5 génvariánsokat a betegség típusától és a szerológiától független általános mortalitással hozták összefüggésbe . A CTGF , HGF , IRAK1 , IRF5 , MMP-12 , SP-B polimorfizmusok a jelentések szerint összefüggésbe hozhatók az ILD-vel. Az ILD esetdefiníciója jelentősen eltér, egyes kutatók a nagy felbontású mellkasi komputertomográfián (HRCT) észlelt retikuláris vagy őrleményes opacitások jelenlétére támaszkodtak, míg mások a tüdőfunkciós eredmények alapján az ILD súlyosságára összpontosítottak. Az előbbi megközelítés nem tesz különbséget az enyhe, stabil ILD és annak súlyos, progresszív formái között. Továbbá az IL23R , KCNA5 , TLR2 , TNAIP3 és UPAR gének a PAH-hoz, míg a HLA-DRB1*04:07 és *13:04 gének a szklerodermás vesekrízishez kapcsolódnak.
A fenti eredményeket azonban független vizsgálatokban meg kell ismételni. Ezenkívül az SSc genetikai vizsgálataihoz jelenleg rendelkezésre álló keresztmetszeti betegpopulációkat nagy valószínűséggel befolyásolja a túlélési torzítás, azaz a vizsgált, hosszú ideje fennálló betegséggel rendelkező prevalens kohorszokból kimerülnek az SSc legprogresszívebb és legsúlyosabb formájával rendelkező betegek. Például a gyorsan progrediáló ILD-ben szenvedő SSc-s betegek mortalitása magasabb, ezért a hosszú ideje fennálló betegséggel (átlagos betegség időtartama > 5 év) rendelkező betegmintákból az ILD legsúlyosabb formája hiányzik. Ez ahhoz vezethet, hogy a vizsgált betegmintákban a betegség súlyosabb formáihoz kapcsolódó genetikai lókuszok gyakorisága csökken. Az esetek vizsgálata longitudinális követéssel elkerülheti a túlélési torzításból eredő problémákat. Továbbá a genetikai súlyossági lokuszok eltérhetnek az SSc-érzékenységhez kapcsolódó génektől. Például a HGF nem volt az SSc-re való hajlamossági lókusz, de a japán SSc-s betegek körében összefüggésbe hozható volt a végstádiumú tüdőbetegséggel . A GWAS-ban vizsgált betegek gondos fenotípusos jellemzése lehetővé teheti a súlyossági lókuszok elfogulatlan profilalkotását. Ez lehetővé teszi a genetikai adatok kombinálását a betegség súlyosságának egyéb klinikai és szerológiai markereivel a kockázat előrejelzéséhez.
A genetikai szempontból összetett betegségek, mint az SSc, kockázatának előrejelzése olyan statisztikai megközelítéseket igényel, amelyek túlmutatnak az egyes SNP-kre vonatkozó külön esélyhányadosokon. Több SNP genotípusa kombinálható a hordozott súlyossági allélok száma alapján számított kumulatív pontszámokká. Ezen túlmenően a genetikai és klinikai adatok kombinálására kockázati átminősítési statisztikák is alkalmazhatók. Ebben a megközelítésben a klinikai adatok alapján a köztes kockázati csoportba tartozó betegeket a vonatkozó genetikai információk felhasználásával alacsony vagy magas kockázati kategóriába sorolják át.
A SSc genetikájának alkalmazása a kezelés kiválasztásában
Az újonnan azonosított genetikai fogékonysági útvonalak új terápiás célpontok azonosításához vezethetnek és irányíthatják a gyógyszerfejlesztést. Valóban, az SSc néhány jelenleg vizsgált biológiai terápiája megfelelően illeszkedik ezekhez az útvonalakhoz. Ezek közé tartoznak az antiinterferon- (pl. szifalimumab) és a B-sejt-ellenes szerek (pl. rituximab) . Továbbá az SSc genetikai adatai alátámasztják a T-sejt-irányított terápiákat (pl. abatacept). Ugyanakkor nem számoltak be nagyszabású, randomizált, kontrollált vizsgálatokról a B-sejt-, T-sejt-, interferon-irányított terápiákról SSc-s betegeknél.
A genetikai információ az új terápiás célpontok azonosításán túl arra is felhasználható, hogy azonosítsák a magas érzékenységű csoportot egy adott biológiai kezelésre. Nincsenek adatok a genetikai információk prediktív jelentőségéről a kezelésre adott válasz tekintetében SSc-ben. Ehhez szükséges a genetikai anyag gyűjtése a gyógyszerkísérletek során és a genetikai információk gondos elemzése a vizsgálati eredmények függvényében. Tekintettel e génváltozatoknak a betegségre való fogékonyságra gyakorolt szerény hatására, a hagyományos (frequentista) statisztikai módszerekkel (különösen a minta kezelésre és kontrollkarra való felosztása után) a gyógyszerkísérletekben e tényezők prediktív jelentőségének vizsgálatához nem biztos, hogy elegendő erőnk van. Az olyan nem gyakori betegségekben, mint az SSc, a vizsgálati eredmények bayesiánus elemzése rugalmasabb és klinikailag hasznosabb biomarkerek kifejlesztéséhez vezethet.
A betegségre hajlamosító génektől függetlenül a genetikai információ felhasználható a gyógyszer-metabolizmus és a mellékhatások kialakulásának előrejelzésére (farmakogenetika). Például az UGT1A9 polimorfizmusa befolyásolja a mycophenolate mofetil metabolizmusát és előrejelzi az akut kilökődést a veseátültetett betegeknél . A mycophenolate mofetil széles körű alkalmazása ellenére ennek a polimorfizmusnak a kezelésre adott válaszra és a mellékhatások kialakulására gyakorolt szerepét nem vizsgálták SSc-s betegeknél.
Egy nemrégiben közzétett vizsgálatban az IL-6 gén polimorfizmusa előre jelezte a rituximabra adott választ egy SLE-ben és más reumás betegségekben szenvedő betegekből álló mintában, amelybe SSc-s betegek is tartoztak.