Narzędzie może służyć jako przewodnik przy podejmowaniu decyzji dotyczących biopsji i spersonalizowanego leczenia.

Objawy eozynofilowego zapalenia przełyku (EoE) odzwierciedlają objawy wielu powszechnych schorzeń, co utrudnia diagnozę. Biopsja chirurgiczna jest złotym standardem w diagnostyce, nie ma jednak wytycznych, które pomagałyby klinicystom w podjęciu decyzji o jej wykonaniu.

Naukowcy z Cincinnati Children’s mają nadzieję ulepszyć sposób uwzględniania ryzyka genetycznego w procesie decyzyjnym za pomocą nowatorskiego narzędzia opartego na DNA, zwanego masowo równoległymi testami reporterowymi (MPRA). Niedawno opublikowali badanie w czasopiśmie „ Amerykański dziennik genetyki człowieka wykazanie potencjału MRPA w zakresie podejmowania decyzji diagnostycznych i opracowywania spersonalizowanych terapii.

Odkrywanie komponentu genetycznego EoE

EoE to zapalna choroba alergiczna, w której białe krwinki zwane eozynofilami dostają się do przełyku. Dwie dekady badań przeprowadzonych w Cincinnati Center for Eosinophilic Disorders w Cincinnati Children’s pokazują, że czynniki genetyczne odgrywają rolę w określaniu, u kogo rozwinie się ta choroba.

„Badacze z Cincinnati Children’s opublikowali liczne badania identyfikujące loci ryzyka genetycznego w całym genomie” – mówi Lea Kottyandr, który jest współautorem badania MPRA Mateusza Weiraucha, doktorat „Wcześniej stworzyliśmy mapę pokazującą, gdzie na niciach DNA zawierających polimorficzne warianty genetyczne znajdują się loci ryzyka genetycznego. Większość tych wariantów znajduje się w przestrzeniach niekodujących, które nie wpływają na skład aminokwasów białkowych produktów genów. Zamiast tego te loci ryzyka zmieniają regulację transkrypcji – jak, kiedy i ile genów jest wytwarzanych”.

Badanie odbyło się we współpracy z Marka Rothenberga, lekarz medycyny, doktor nauk medycznych, dyrektor Centrum Zaburzeń Eozynofilowych w Cincinnati oraz Oddziału Alergii i Immunologii w Cincinnati Children’s, który od lat współpracuje z Kottyanem i Weirauchem. Centrum w Cincinnati obejmuje kilka laboratoriów i grup wsparcia pacjentów, które wspólnie pracują nad zrozumieniem pochodzenia EoE oraz możliwości diagnostycznych i terapeutycznych.

Adnotowanie mapy loci ryzyka genomu

Kottyan i jej współpracownicy rozpoczęli prace nad narzędziem molekularnym MPRA kilka lat temu. Proces rozpoczyna się od kropli i wykorzystuje „kody kreskowe” DNA do pomiaru, w jaki sposób warianty genetyczne zmieniają ekspresję genów. Narzędzie zapewnia wszechstronną ocenę biochemiczną każdego zidentyfikowanego wariantu ryzyka EoE – zasadniczo zawiera adnotacje na mapie loci ryzyka genetycznego.

Korzystając z narzędzia MPRA, zespół zidentyfikował 32 warianty ryzyka EoE, które zmieniają poziomy ekspresji genów. Stosując MPRA do trzech typów komórek (przełyku, skóry i komórek T), zespół zidentyfikował wspólne i specyficzne dla tkanki sposoby, w jakie warianty ryzyka EoE mogą wpływać na ekspresję genów.

„Na podstawie danych molekularnych nadaliśmy priorytet 32 ​​wariantom genetycznym spośród setek wariantów genetycznych, które są statystycznie nie do odróżnienia od badań asocjacyjnych obejmujących cały genom, opartych na nierównowadze powiązań” – mówi Kottyan, badacz z Wydziału Alergologii i Immunologii oraz Centrum profesor genomiki i etiologii autoimmunologicznej w Cincinnati Children’s. „Osiągnięcie tego poziomu specyficzności i dokładności pokazuje użyteczność stosowania MPRA do zrozumienia biologii zależnej od genetyki, która zwiększa ryzyko chorób u danej osoby”.

Badanie poparte obszernymi zasobami

Po zidentyfikowaniu funkcji 32 wariantów ryzyka EoE z zależną od genotypu aktywnością wzmacniacza, Kottyan i Weirauch przystąpili do identyfikacji czynników transkrypcyjnych, które pośredniczą w ryzyku genetycznym EoE. Te czynniki transkrypcyjne obejmują GATA3, kluczowy regulator alergicznego zapalenia, i USF1, który ulega nadekspresji w biopsjach pacjentów z EoE.

Po walidacji te czynniki transkrypcyjne i ich cele genowe mogą stać się kandydatami do przyszłych narzędzi diagnostycznych i terapeutycznych.

Następny krok: Spersonalizowane strategie medycyny

Zespół badawczy integruje swoją wiedzę na temat zagrożeń genetycznych, demograficznych, klinicznych i molekularnych związanych z EoE w kompleksowy model, który może pomóc lekarzom w lepszym diagnozowaniu i leczeniu tej choroby.

Rothenberg, znany ekspert w dziedzinie EoE, przypisuje kulturę współpracy w Cincinnati Center for Eosinophilic Disorders pomiędzy klinicystami, badaczami laboratoryjnymi, specjalistami zajmującymi się obliczeniami i innymi ekspertami za umożliwienie przeprowadzenia takich badań.

„Centrum skupia różnorodnych świadczeniodawców i badaczy, których łączy wspólny cel, jakim jest lepsze zrozumienie i leczenie chorób eozynofilowych” – mówi Rothenberg. „Klinicyści opracowują pomysły, które następnie nasi naukowcy testują w laboratorium. Podobnie naukowcy pracujący na stanowisku badawczym współpracują z klinicystami, aby przetestować własne pomysły w warunkach opieki nad pacjentem. Te synergiczne relacje sprawiają, że Cincinnati Children’s jest liderem w dziedzinie badań i innowacji w opiece klinicznej, co znajduje odzwierciedlenie w naszym ważnym artykule pod przewodnictwem dr Kottyan i jej współpracowników”.