Herència poligènica de la neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel impulsada per grups genètics de la superació d'àxon a Calgb 40101 (aliança) | la revista farmacogenòmica

Herència poligènica de la neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel impulsada per grups genètics de la superació d'àxon a Calgb 40101 (aliança) | la revista farmacogenòmica

Anonim

Temes

  • Variació genètica
  • Neuropaties perifèriques
  • Farmacogenogenia

Resum

La neuropatia perifèrica és una toxicitat freqüent que limita la dosi als pacients tractats amb paclitaxel. Per a la majoria dels individus, no es coneixen factors de risc que predisposin els pacients a l’esdeveniment advers, i es desconeix la patogènesi de la neuropatia perifèrica induïda per paclitaxel. Determinar si hi ha un component heritable per a la neuropatia perifèrica induïda per paclitaxel seria valuós per guiar les decisions clíniques i pot proporcionar informació sobre el tractament i els mecanismes de la toxicitat. Utilitzant el genotip i la informació del pacient del braç paclitaxel de CALGB 40101 (Alliance), un assaig clínic de fase III que avalua teràpies adjuvantes per al càncer de mama en dones, es va estimar la diferència en el grau màxim i la dosi en primera instància de neuropatia perifèrica sensorial. Els nostres resultats suggereixen que la neuropatia induïda per paclitaxel té un component heritable, impulsat en part per gens implicats en el creixement de l’axó. La disrupció del creixement d’axons pot ser un dels mecanismes mitjançant els quals el tractament amb paclitaxel produeix neuropatia perifèrica sensorial en pacients susceptibles.

Introducció

La neuropatia perifèrica és una toxicitat habitual i sovint limitadora de la dosi associada al tractament de la quimioteràpia contra el càncer. Paclitaxel és un agent quimioterapèutic de la família de taxans i funciona mitjançant la inhibició del conjunt de microtúbuls i la inducció de l’apoptosi. Es sol prescriure en el tractament dels carcinomes de la mama, l’ovari, el pulmó i el cap i el coll. 1 La neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel depèn de la dosi i és la toxicitat més comuna associada a aquest inhibidor del microtúbul. La toxicitat severa (grau 3 o superior) es produeix generalment en un 5-10% de pacients, tot i que s’han registrat taxes tan altes com a 30% per a determinats règims de dosificació. Entre els factors de risc coneguts de la neuropatia induïda per paclitaxel hi ha l'exposició prèvia a un agent neurotòxic o a condicions mèdiques associades a la neuropatia perifèrica, com la diabetis, 2, 3, 4, 5, 6, encara que la majoria de pacients que pateixen neuropatia induïda per paclitaxel no tenen una predisposició identificable. La patogènesi de la neuropatia perifèrica induïda per paclitaxel no està clara. El tractament amb Paclitaxel pot orientar els axons, les cèl·lules mielinitzants de Schwann o el ganglió arrel dorsal i els cossos cel·lulars de les neurones dels nervis perifèrics. 7 En qualsevol d’aquests llocs, els danys poden estar mediats mitjançant l’estabilització dels microtúbuls o la interrupció mitocondrial. 8 A dosis altes o acumulatives molt elevades, gairebé tots els pacients experimentaran algun grau de neuropatia perifèrica, però en alguns pacients susceptibles la neuropatia es produeix a dosis acumulatives més baixes o amb major gravetat. La susceptibilitat interindividual a la neuropatia perifèrica induïda per paclitaxel pot ser motivada per un augment global de l’exposició al paclitaxel o per una augmentada sensibilitat al dany o disminució de la capacitat de reparació a qualsevol dels objectius putatius del paclitaxel a la neurona perifèrica.

Atesa la gran variabilitat interindividual en la incidència i la gravetat de la toxicitat, independentment de qualsevol factor de risc conegut, és probable que hi hagi una base genètica subjacent per a la susceptibilitat a la neuropatia induïda per paclitaxel. Petits estudis de gens candidats centrats en gens implicats en farmacocinètica i paclitaxel farmacodinàmica (per exemple, ABCB1 , CYP2C8 ) o objectius de paclitaxel (per exemple, β-tubulina) han tingut resultats barrejats, amb algunes variants identificatives associades a la neuropatia 9, 10, 11 i d’altres que no reprodueixen resultats anteriors. 12, 13 Recentment, un estudi d’associació a tot el genoma d’aquest grup 14 va identificar diversos polimorfismes d’un nucleòtid únic (SNPs) amb mida d’efecte moderat en FZD3 , FGD4 i EPHA5 associats amb gravetat o dosi a l’aparició de la neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel. Un estudi independent a tot el genoma va identificar SNPs en RWDD3 i TECTA associats amb l'aparició de neuropatia induïda per paclitaxel 15, però altres troballes no van ser replicades per altres. 16 El gran nombre de variants causatives causatives identificades, moltes de mida d'efecte reduïda, i les discrepàncies de l'estudi a l'estudi suggereixen una etiologia poligènica complexa per susceptibilitat a neuropatia induïda per paclitaxel.

Els estudis farmacogenògens, especialment els implicats en l'estudi de les toxicitats farmacològiques, tenen un conjunt particular de reptes. Les mides de mostra són sovint limitades i les definicions de fenotips poden ser precises. 17 S'agreuja en casos en què la toxicitat no sembla que estigui motivada per un o alguns polimorfismes amb grans efectes, com ara els polimorfismes CYP2D6 i la toxicitat per morfina, 18, sinó més aviat per diverses variants cadascuna amb una contribució potencial petita a la malaltia, com ens proposem és el cas de la neuropatia perifèrica induïda per paclitaxel. Per a aquests fenotips, pot determinar un grau en què contribueix la variabilitat genètica a una determinada toxicitat. Els estudis tradicionals d’herritabilitat requereixen un gran nombre de germans o estructures familiars que no són practicables, especialment quan s’estudien fàrmacs potencialment tòxics. Fins i tot quan es disposa d’evidències per a un component heritable per a la toxicitat, probablement els estudis de genes candidats / variants o estudis d’associació tradicionals a tot el genoma no podran identificar variants amb petits efectes que expliquen conjuntament una gran part de l’herritabilitat prevista.

Recentment, s’ha desenvolupat un mètode per estimar la variació genètica additiva o l’herilitat de sentit estret impulsada per SNPs comuns (és a dir, aquells normalment capturats en plataformes de genotipat) en individus no relacionats mitjançant models mixtes lineals. 19, 20 Aquest enfocament es va aplicar a dades SNP a tot el genoma en pacients amb càncer de mama tractats amb paclitaxel per determinar fins a quin punt es pot heritable la neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel i per identificar els SNP causals que condueixen aquesta heritabilitat.

Materials i mètodes

Disseny i estudi de pacients

La cohort del pacient per a aquest estudi es va extreure del braç paclitaxel de CALGB 40101 (Alliance), un assaig de fase III que estudia teràpia adjuvant per a pacients amb càncer de mama; tots els pacients de l’estudi actual també es van inscriure a CALGB 60202 (Alliance), l’estudi farmacogenòmic d’acompanyament i van signar un IRB (Institut de revisió institucional), aprovat pel protocol, consentiment informat específic per a l’ús dels seus exemplars. Paclitaxel es va administrar cada 2 setmanes durant 3 hores a 175 mg m −2 durant quatre o sis cicles. Es van incloure a la cohort un total de 1040 individus tractats amb paclitaxel; després del control de qualitat, incloent-hi l'anàlisi dels components principals, la taxa de trucada (> 98%) i el rendiment de clúster, es van retenir 859 pacients caucàsics per a una anàlisi posterior. L’ADN de Germline es va genotipar a la plataforma HumanHap610-Quad Genotyping BeadChip (Illumina). Es van aplicar mesures de control de qualitat SNP per a freqüència menor d’al·lels (0.01), velocitat de trucada de genotipat (99%) i equilibri de Hardy – Weinberg en controls (prova exacta P 0.001) mitjançant PLINK (v1.07). Les dades genotipades es van imputar com a referència als genotips de SNP no mecanografiats mitjançant les dades MACH 21, 22 (1.0) i els 1000 Genomes 23 Pilot I (juny de 2010) de persones no relacionades amb el caucàsic (CEU) com a referència; les dades imputades es van filtrar per r 2 > 0, 9. Publicacions recents descriuen detalls sobre estudis farmacogenòmics 14 i clínics 24 . A la figura complementària S1 es descriuen detalls sobre la selecció del pacient, el control de qualitat SNP i la imputació.

Fenotip

Dos fenotips són d'interès per estudiar la neuropatia induïda per paclitaxel: la gravetat de la neuropatia i la dosi acumulada a l'aparició de la neuropatia. Aquests resultats poden generar-se conjunts de gens diferents o superposats. La neuropatia perifèrica es va classificar en una escala de 0 a 5 segons els criteris de toxicitat comuna de l'Institut Nacional del Càncer per a esdeveniments adversos (NCI-CTCAE) versió 2.0. La distribució de les qualificacions de neuropatia a la nostra cohort (Figura 1) coincideix amb els números esperats d’estudis clínics anteriors. 25, 26 Com que l’enfocament de modelat mixt lineal requereix un fenotip continu quantitatiu o binari, tant la gravetat de la neuropatia com la dosi a l’inici de la neuropatia van ser tractades com a variables contínues. La severitat de la neuropatia es va modelar utilitzant el màxim grau de neuropatia en el transcurs del tractament amb dosi acumulada transformada en registre administrat amb el màxim grau de neuropatia (mg m −2 ) com a covariada. Per a pacients que no presentaven toxicitat, es va utilitzar com a covariada la dosi acumulada administrada durant l’estudi. L’aparició de la neuropatia es va modelar utilitzant residus de desviació a partir d’una anàlisi de temps a esdeveniment com a fenotip continu. Els residus de desviació són una transformació normalitzada dels residus martingals, que estimen la diferència a una dosi acumulada determinada t entre observats (incidència de neuropatia perifèrica de grau 2 o superior, 0 o 1) i esdeveniments previstos (risc previst per neuropatia a dosi t ) per a un pacient determinat. Els residus de models de supervivència s’han utilitzat prèviament per modelar el temps per aparèixer diversos fenotips com a tret quantitatiu quan no és possible aplicar directament un model de supervivència. 27, 28, 29 L’anàlisi del temps a l’esdeveniment es va realitzar mitjançant un model de perillositat proporcional Cox nul sense predictors, amb el temps definit com a dosi acumulada de paclitaxel i l’esdeveniment definit com a primera instància de grau 2 o de neuropatia perifèrica superior. 14 Per a pacients que no presentaven neuropatia de grau 2 o superior, es va utilitzar la dosi acumulada administrada durant l’estudi, produint una data de dosificació censurada correcta. Els residus de la desviació de la prova de puntuació de Cox es van calcular mitjançant el paquet de supervivència de R. 30, 31

Image

Distribució de neuropatia perifèrica sensorial a la població d’estudi. La distribució del màxim grau de neuropatia perifèrica sensorial es mostra per a 849 europeus genètics no relacionats del braç de paclitaxel de CALGB 40101. La toxicitat es mesura mitjançant la NCI-CTCAE Scale v2.

Imatge a mida completa

  • Descarregueu la diapositiva de PowerPoint

Definicions de camins

Les vies avaluades es van seleccionar a partir de la patologia putativa de la neuropatia induïda per paclitaxel. Es van incloure termes de procés biològic de cinc genes Ontologia 32 (GO Release 2012-09-15) 2012: axonogènesi (GO: 0007409), mielinització (GO: 0042552), transmissió de l'impuls nerviós (GO: 0019226), processos relacionats amb els microtúbuls (GO: 0007017) i Organització i Transport Mitocondrials (GO: 0006839 i 0007005), juntament amb un conjunt de gens curats manualment associats amb neuropatia perifèrica congènita 33 i un conjunt de gens de la via farmacocinètica / farmacodinàmica del paclitaxel. 34 En termes de GO, es van incloure tots els gens possibles (independentment del codi de proves). Per a cada ruta, es van extreure els límits de gen per a la isoforma més gran de cada gen del navegador de taula UCSC mitjançant les anotacions del gen UCSC del genoma humà build 37 (hg19). Aquests límits gènics (més 10 KB addicionals aigües avall i aigües avall) es van utilitzar per extreure tots els SNPs dbSNP135 35 a les regions gèniques. Les llistes SNP de ruta es van utilitzar per extreure la part específica de la ruta del genoma a PLINK (v1.07). 36

Per als conjunts SNP agrupats per posició en el genoma (genic vs intergenic), les anotacions genèriques i SNP es van extreure del navegador de taula UCSC mitjançant les anotacions del gen CCDS 37 del genoma humà build 37 (hg19) i les anotacions SNP de dbSNP135. Les regions genètiques es van definir com a 10 kb aigües amunt i avall del llocs d'inici i aturada de transcripció. Per a gens amb múltiples isoformes CCDS, es va utilitzar la isoforma més llarga. El programari Biofilter 38 (v2.0.0) es va utilitzar per extreure SNPs per posició genòmica.

Anàlisi de l'herritabilitat del model mixt lineal

Les estimacions d’herabilitat per a tot el genoma i per a les vies es van generar mitjançant l’eina de programari Geno-Wide Complex Trait Analysis (GCTA) (v1.01). 39 Es va estimar la matriu de relació genètica (GRM) per a 859 caucàsics utilitzant tots els SNP genotipats de control de qualitat. L'anàlisi dels components principals es va realitzar mitjançant GCTA, i es van utilitzar com a covariades els primers 20 primers motors propis per a cada individu en totes les anàlisis posteriors per controlar qualsevol estratificació demogràfica restant. Per garantir que tots els subjectes de l’estudi no tinguessin relació, vam excloure un de cadascun d’un parell d’individus amb una relació genètica> 0, 03, que corresponen aproximadament a cosins segons o relacions familiars més properes; En aquest pas es van excloure 10 individus. Es van excloure quatre individus addicionals a causa de la informació incompleta del fenotip per a una població final de 845 caucàsics no relacionats (figura suplementària S1). Totes les anàlisis es van limitar a autosomes i es van realitzar amb el supòsit que els SNP causals tinguessin la mateixa distribució de freqüència d’al·lels que els SNP genotipats.

Per a les anàlisis d’herritabilitat específiques de la ruta, es va crear un GRM separat per a cada via i per al seu complement (GRM de genoma sencer, excloent els SNP de la ruta) mitjançant el conjunt de 845 caucàsics no relacionats. La variació genètica total per a la gravetat i l’aparició de la neuropatia es va repartir simultàniament en SNPs de ruta i “no ruta”. Així mateix, per a les anàlisis d’herritabilitat basades en la posició genòmica, es va repartir una variació genètica total dels dos fenotips en regions gèniques i intergèniques. Per corregir l'avaluació simultània de diverses vies, es van corregir els valors GCTA P de Bonferroni multiplicant cada valor P pel nombre de vies provades junts (7 a la primera volta i 10 a la segona ronda). Les distribucions empíriques que representen la hipòtesi nul·la que el tret no és heretable es van generar de la manera següent per a cada estimació d’herritabilitat específica de la ruta: per a la gravetat de la neuropatia, els residus i els valors esperats es van extreure de la regressió lineal del grau de neuropatia amb la dosi acumulada de paclitaxel i 20 primers components principals. Per a cadascuna de les 1000 permutacions, es van permetre els residuals, es van sumar amb els valors esperats per a cada individu i es van utilitzar per calcular l'herritabilitat específica de la ruta en GCTA. Per aparèixer la neuropatia, es van calcular els residus de desviació tal i com es va descriure, i després es va introduir com a variable independent en una regressió lineal que incloïa 20 components principals dels quals es van extreure els residus i els valors esperats. Igual que amb la gravetat de la neuropatia, per a cadascuna de les 1.000 permutacions, es van permetre els residuals, es van sumar amb els valors esperats per a cada individu i es van utilitzar per estimar l'herilitat en ruta específica de la GCTA. Es van generar valors P empírics mitjançant el càlcul de la probabilitat d’obtenir una estimació d’heretabilitat superior a la estimada a partir de les dades observades.

Prova establerta PLINK

Breument, la prova de PLINK establerta en aquest estudi calcula la mitjana de tots els valors significatius ( P <0.05) per SNP per després de filtrar els SNP en desequilibri d'enllaç ( r 2 0.5). S’aplica un valor P empíric a cada conjunt de proves permetent etiquetes de fenotip a individus. Els valors de SNP P per a la gravetat i l’aparició de neuropatia es van calcular a PLINK mitjançant una regressió lineal de residus a partir de la regressió del grau de neuropatia en nombre d’al·lels menors, amb dosi acumulada de paclitaxel i components principals com a covariables tant en la regressió inicial com en el test de PLINK. .

Resultats

La variació explicada per SNP comuns (menor al·lel freqüència> 1%) per a una neuropatia induïda per paclitaxel es va estimar en una cohort de 845 pacients amb càncer de mama caucàsic no relacionats tractats amb paclitaxel d’un únic agent. Dos resultats eren d'interès: la gravetat de la neuropatia (mesurada entre 0 i 5 graus) i la dosi acumulada administrada a l'inici de la neuropatia (grau 2), tots dos tractats com a variables quantitatives contínues. La diferència explicada per tots els SNP genotipats a través del genoma es va estimar al 41% per a la gravetat de la neuropatia i al 55% per a l'aparició de neuropatia, però amb errors estàndard elevats (44% i 47%, respectivament) a causa de la petita mida de la mostra. Per acotar els SNP causants que condueixen a l'herència i reduir el soroll dels SNP no causatius, es van aplicar dos mètodes: (1) una selecció SNP basada en posició genòmica, extreure SNPs en regions genètiques i (2) una selecció basada en vies biològiques que SNP extret que cauen en vies biològiques que s’associen a mecanismes putatius de susceptibilitat a la neuropatia induïda per paclitaxel.

En repartir el genoma en SNP es determina per localització genòmica (figura 2), es va trobar una tendència cap a una major heritabilitat a les regions gèniques per severitat ( h 2 = 49 ± 37%, P = 0, 07) i aparició de neuropatia perifèrica ( h 2 = 48 ± 35%, P = 0, 08). Per a la gravetat de la neuropatia perifèrica, els resultats específics de la via mostren estimacions d'herritabilitat més altes per al conjunt de gens Axonogènesi ( h 2 = 21 ± 12%, P = 0, 040; taula 1). Es va utilitzar un enfocament complementari de l'anàlisi de ruta, el test de PLINK, per ampliar encara més els resultats d'herritabilitat basats en la ruta. D’acord amb l’anàlisi del GCTA, només el conjunt d’Axonogènesi és significatiu ( P = 0, 012) per a la gravetat de la neuropatia mitjançant la prova establerta (taula suplementària S1). Per l’aparició de la neuropatia perifèrica, no es va detectar cap senyal significatiu d’herència en cap de les vies provades (taula complementària S2).

Image

La estimació de l’heritabilitat per a la gravetat i l’aparició de la neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel per a polimorfismes d’un sol nucleòtid en regions gèniques i intergèniques. La variació genòmica total tant per a la gravetat com per a l'aparició de la neuropatia es va repartir en regions gèniques i intergèniques. Les barres d’error denoten la se per a les estimacions d’herritabilitat.

Imatge a mida completa

  • Descarregueu la diapositiva de PowerPoint

Taula completa

Posteriorment es van provar els fills del terme Axonogènesi, definits com a termes amb una relació "is_a" o "part_of" amb el terme Axonogènesi, per comprovar la gravetat del fenotip de neuropatia (taula 2). Dels 10 termes provats, la regulació GO de l’axonogènesi (GO: 0050770), l’extensió de l’axó de GO (GO: 0048675) i l’axonogènesi de neurones GO CNS (GO: 0021955) mostraven forts senyals d’herritabilitat ( h 2 = 13 ± 6% ( P = 0.009) ), 10 ± 5% ( P = 0, 020) i 5 ± 3% ( P = 0, 020), respectivament). Per determinar si el senyal d’aquests tres termes prové de gens independents de cada conjunt o de genes superposats en els tres conjunts, les estimacions d’herritabilitat es van calcular mitjançant la unió o intersecció a tres o tres interseccions del Reglament GO d’Axonogènesi, GO Axon Extension i conjunts de neuron axonogènesi GO CNS. La unió o la intersecció del conjunt de axonogènesis de neurones GO CNS amb GO Axon Extension o GO Regulació dels conjunts de axonogènesi han donat lloc a estimacions d'herilitat en menor quantitat que cap conjunt independent amb se alt (les dades no es mostren). Per als conjunts GO Axon Extension i GO Regulation of Axonogenesis, el senyal d’heretabilitat de cada conjunt independent i els conjunts d’unió i intersecció són molt similars (figura 3), cosa que suggereix que una gran part dels SNPs impulsen l’herència en els conjunts de regulació i extensió. provenen dels 44 gens que es troben en els dos conjunts de gens.

Taula completa

Image

Estimació de l’heritabilitat de la gravetat de la neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel per a polimorfismes d’un sol nucleòtid (SNPs) en vies biològiques de gen Ontologia (GO) seleccionades. Es va estimar la herabilitat per a conjunts de SNP de totes les vies contingudes dins de la ruta Axonogènesi de GO. Es mostren resultats (heretabilitat ± se) per a les vies amb senyals d'herència de significatiu ( P <0.05). També es mostren les estimacions d’herència de la intersecció entre i la unió de l’extensió d’Axon i el Reglament d’Axonogènesi.

Imatge a mida completa

  • Descarregueu la diapositiva de PowerPoint

Les estimacions d’herabilitat també es van calcular mitjançant dades imputades; com passa amb els SNP genotipats, les estimacions de l'herritabilitat amb SNP imputats de genoma sencer van tenir errors de nivell molt elevats. Per a les anàlisis de la posició i de la via genòmica, els resultats de les dades imputades eren similars als descrits anteriorment per a les dades genotipades, amb una tendència a estimacions d’herritabilitat més elevades a les regions genètiques i intergèniques per a la gravetat de la neuropatia perifèrica (taula complementària S3) i al conjunt d’Axonogènesi de GO. per gravetat de la neuropatia perifèrica (Taules complementàries S4 – S6).

Discussió

Aquests resultats suggereixen que una part de la variació en la gravetat i l'aparició de la neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel és capturada per efectes additius dels SNP comuns en aquesta població d'assaig clínic. Estudis anteriors han indicat que l'herritabilitat és impulsada principalment pels SNP a les regions genètiques, 40 i una tendència similar es troba en el nostre estudi. Dins de les regions genètiques, també es va observar una proporció més elevada de variació en la gravetat i l’aparició de la neuropatia perifèrica capturada pels SNP a les regions intròniques (dades no mostrades), però no està clar si això es deu a un biaix en el disseny del xip de genotipat o veritable biaix en la ubicació genòmica dels SNP associats amb la neuropatia induïda per paclitaxel. Si és real, l’enriquiment del senyal d’herència en introns suggereix que la majoria dels SNP causals tenen efectes biològics subtils, per exemple, petits canvis d’expressió o d’estabilitat que poden ser regulats per SNPs intrònics, en lloc de canvis importants en l’estructura de la proteïna o la funció causada per variació als exons. Això és coherent amb un model poligènic en què molts efectes additius petits contribueixen al fenotip.

A més, es va identificar un conjunt de gens que impulsen una part substancial de l’herència de la gravetat de la neuropatia perifèrica induïda per paclitaxel, implicant l’axonogènesi i, més concretament, la regulació del desemborsament d’axons, en la fisiopatologia d’aquest esdeveniment advers. Aquests resultats es recolzen en evidències de biòpsies humanes, estudis electrofisiològics i models basats en animals i en cèl·lules que el paclitaxel provoca una axonopatia distal, en què la degeneració dels axons es produeix primer als extrems de l’axó. Aquest patró de dany neuronal és coherent amb una neuropatia depenent de la longitud, dirigida primer als axons llargs que s’estenen a les mans i els peus, com ocorre normalment amb la neuropatia induïda per paclitaxel. 41, 42, 43, 44 A més, hi ha proves que la desmielinització i la ganglionopatia, si es produeixen, són secundàries al dany de l’axó. 41, 44, 45 Els resultats actuals suggereixen que la susceptibilitat a la neuropatia induïda per paclitaxel és causada en part per una sensibilitat més gran o per una capacitat reduïda de reparar aquest dany axal distal.

Dels 44 gens del conjunt de superposició de Axon GO Extension i GO Regulation of Axonogenesis (taula suplementària S7), diversos gens han estat implicats en neuropatia, inclosos gens de neuropatia hereditària ( MAP1B , 46 NGF , 47 FXN 48 ), gens amb variants. o signatures d’expressió associades a neuropatia perifèrica perjudicial o diabètica induïda pel VIH ( APOE , 49, 50 MAPT , 51 CDH4 51 ), gens implicats en vies del dolor neurològic ( MT3 , 52 TRPV2 , 53 CCR5 , 54 CXCL12 55 ) i gens implicats en resposta a o reparació / prevenció de danys dels nervis perifèrics ( RYK , 56 SLIT1 , 57 NTRK3 , 58 NGF , 59, 60 TRPV2 , 53 NTN1 , 61 NDEL1 62 ). La majoria (38) d'aquests 44 gens pertanyen a la regulació de la regulació de l'extensió d'Axon (GO 0030516), que és un subconjunt tant de la regulació de l'Axonogènesi de GO com de l'extensió de l'Axon.

Els resultats de la ruta també són consistents amb les anàlisis de l’expressió gènica realitzades en estudis sobre neuropatia diabètica sobre ratolins i humans. En un estudi que examina la fisiopatologia de la neuropatia induïda per la diabetis, el terme Axonogènesi de GO es va identificar com a via sobrerepresentada en una anàlisi d'expressió diferencial en el nervi ciàtic de db / db vs db / + de ratolí. 51 De la mateixa manera, el Reglament GO del terme Axonogènesi es va identificar com un conjunt sobrerepresentat en gens gens regulats en biòpsies de nervis surals de pacients amb progressió avançada de neuropatia diabètica. 63 Tot i que el dany de les neurones es produeix per diferents mecanismes de la diabetis i després d’un tractament amb paclitaxel, aquests resultats suggereixen que la susceptibilitat a la neuropatia perifèrica sensorial està impulsada pels mateixos conjunts de gens.

Malgrat l'èxit en l'estimació de l'herència per a la neuropatia induïda per paclitaxel i la identificació d'un subconjunt del genoma que condueix aquesta heritabilitat, es constaten algunes limitacions en els mètodes i dades disponibles. Una de les limitacions principals de qualsevol via o anàlisi basada en conjunts de gens és la definició de conjunt de gens disponible. Totes les definicions de conjunt disponibles estan limitades pel coneixement actual de la ruta en qüestió i els conjunts ben curats es limiten a les vies d’interès per als investigadors. A més, el nombre de SNP capturats per gen varia, ja sigui a causa de les veritables diferències entre el nombre de variants o l'estructura de l'haplotip entre els gens o a causa de les diferències de cobertura entre els gens de la plataforma de genotipat que es va utilitzar. Es coneix que aquesta variabilitat en la cobertura local és una limitació a totes les plataformes de genotipat comercial. 64 Tot i que la imputació dels SNP desapareguts va augmentar la densitat del SNP en cada conjunt, les estimacions d’herritabilitat amb dades imputades van ser properes a les que acaben de genotipar les dades; a causa de l’elevat llindar de qualitat d’imputació utilitzat ( r 2 > 0, 9), és probable que els SNP addicionals tinguin un desequilibri d’enllaç elevat amb els SNP genotipats, afegint poca informació addicional. Per a l’aparició de la neuropatia perifèrica, no es va detectar cap senyal significatiu d’heretabilitat en cap de les vies provades, ja sigui perquè els gens que condueixen a l’herència de l’aparició de la neuropatia es troben en una via que no vam seleccionar o perquè l’ús de desviacions residuals de la regressió dels riscos proporcionals de Cox. més que una regressió de riscos proporcionals directes no va modelar adequadament les dades. També és possible que una o més de les rutes seleccionades s’anotin incompletament. Els termes de GO s’anoten mitjançant una combinació d’evidències experimentals i anàlisis computacionals i es poden anotar tant manualment com electrònicament. 32, 65 L’extens conjunt de fonts d’anotació de termes no només fa que GO sigui la font més completa de termes anotats disponibles, sinó que també contribueix a que s’incorporin els termes de sorolls significatius (gens assignats incorrectament). Malauradament, actualment els conjunts de gens manualment altament precisos són limitats, i els que existeixen reflecteixen el coneixement actual sobre un camí determinat. El GO era l’única base de dades que incloïa conjunts de gens per a cadascun dels mecanismes d’interès per a la neuropatia perifèrica. Per al Axonogènesi del conjunt de GO, es van investigar definicions de conjunt més restrictives, incloent la limitació de gens de ruta a aquells anotats a Axonogènesi per proves experimentals i les que eren associacions directes. El conjunt experimental de Axonogènesi GO va donar una estimació de l'herència i significativament inferior a la derivada del conjunt complet del gen (8% vs 22% per al conjunt complet), cosa que suggereix que l'ús d'una anotació gènica més conservadora produiria una pèrdua de potència (taula complementària S8 ).

Els errors estàndard per a les anàlisis d’herritabilitat de tot el genoma són elevats a causa de la mida limitada de la mostra. Són difícils d’obtenir grans mides de mostres en els estudis genòmics de toxicitats farmacològiques, ja que el reclutament d’aquests estudis sovint es limita als assaigs clínics existents. No obstant això, al restringir-se en els SNP “causals”, es van obtenir senyals d’herència i fins i tot amb mides de mostra relativament petites. En aquest estudi, les restriccions també es van imposar mitjançant el mètode de modelat mixt lineal aplicat, que requereix un fenotip continu o dicotòmic. Tot i que la gravetat de la neuropatia es modelitza millor com a variable ordinal, es tracta com a una variable quantitativa contínua per a l'objectiu d'aquest estudi. Així mateix, l’aparició de neuropatia s’adapta millor a un model de supervivència, però els residus de desviació d’un model de supervivència es van utilitzar com a tret continu en l’anàlisi actual. Malgrat aquestes limitacions, els resultats de les definicions de fenotip modificat probablement siguin propers a aquells que es calcularien a partir de l’aplicació de definicions de fenotips no lineals. Per exemple, les estimacions d’efectes dels SNP en vies biològiques des de la gravetat de la neuropatia modelades com a variable lineal o ordinal (figura complementària S2) o l’aparició de la neuropatia modelada com a fenotip lineal o anàlisi de temps a esdeveniment (figura suplementària S3) estan altament correlacionades ( r 2 = 0, 91 i 0, 97, respectivament). Tot i això, és important tenir en compte que, a causa de les restriccions a la definició del fenotip, tractem les estimacions d'herritabilitat obtingudes de les nostres anàlisis simplement com una indicació d'associació entre determinats conjunts de SNP i els nostres fenotips d'interès, en lloc de mesures absolutes de percentatge. de variància explicada per un conjunt SNP particular. Finalment, es va seleccionar un tall límit de 10 kb per assegurar que els SNP s’associen als gens de la nostra ruta (a diferència d’un gen veí), tot i que a costa de perdre potencials SNP causants a les regions reguladores aigües avall i aigües baixes d’una gen. Com que la major part de la variabilitat genètica sembla ser explicada per SNPs o en gens propers, 40 el nostre plantejament captura una fracció significativa de la variabilitat explicada pels gens en un conjunt determinat.

En resum, aquests resultats suggereixen que hi ha un component heritable per a la gravetat i la dosi a l’aparició de la neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel. A més, els gens implicats en el creixement d'axons poden modular la gravetat de la neuropatia induïda per paclitaxel. Comprendre els mecanismes i les vies implicades en la susceptibilitat a la neuropatia perifèrica sensorial induïda per paclitaxel ajudarà a identificar teràpies que puguin mitigar la toxicitat i guiar el futur desenvolupament de fàrmacs.

Informació complementària

Documents de paraula

  1. 1.

    Material complementari

    La informació complementària acompanya el document al lloc web de la revista The Pharmacogenomics (//www.nature.com/tpj)