Estudio de asociación del genoma completo identifica nuevos loci para la enfermedad renal en etapa terminal atribuida a la diabetes tipo 2 en afroamericanos
Mar 04, 2022
Meiji Guan1,2, Jacob M. Keaton1,2, Latchezar Dimitrov1,2, Pamela J. Hicks1,2, Jianzhao Xu1,2, Nicholette D. Palmer1,2,3, Lijun Ma4, Swapan K. Das5, Yii-Der I Chen6, Josef Coresh7, Myriam Fornage8, Nora Franceschini9, Holly Kramer10,11, Carl D. Langefeld12,13, Josyf C. Mychaleckyj14, Rulan S. Parekh15, Wendy S. Post7, Laura J. Rasmussen-Torvik16, Stephen S. Rich14 , Jerome I. Rotter6,17, John R. Sedor18,19, Denyse Thornley-Brown20, Adrienne Tin7, James G. Wilson21, Barry I. Freedman4, Donald W. Bowden1,2,3, Maggie CY Ng1,2,3* y FIND Consorcio
Resumen
Antecedentes: etapa finalriñónenfermedad(ESKD) es un importante problema de salud pública que afecta de manera desproporcionada a los afroamericanos (AA). La diabetes tipo 2 (T2D) es la principal causa de ESKD en los EE. UU., y los esfuerzos para descubrir la susceptibilidad genética a la enfermedad renal diabética (DKD) han tenido un éxito limitado. Un estudio previo de asociación del genoma completo (GWAS) en AA con T2D-ESKD se amplió con casos y controles adicionales de AA y genotipos imputados al panel de referencia de 1000 genomas de mayor densidad. El análisis de descubrimiento incluyó 3432 casos de T2D-ESKD y 6977 controles no diabéticos sin nefropatía (N = 10,409), seguido de un análisis de discriminación en 2756 controles sin nefropatía con DT2 para excluir las variantes asociadas con DT2.
Resultados:Seis variantes independientes ubicadas en o cercaRND3/RBM43, SLITRK3, ENPP7, GNG7, yAPOL1logró una asociación significativa en todo el genoma (P <5×>−8) con DT2-ESKD. Después de los análisis de extensión en 1910no diabéticacasos de ESKD y 908 controles sin nefropatía no diabéticos, un metanálisis de 5342 casos de ESKD por todas las causas AA y 6977 controles sin nefropatía no diabéticos AA reveló un nuevo locus adicional de ESKD por todas las causas enEFNB2(rs77113398;P = 9.84 × 10–9; O=1.94). La exclusión deAPOL1Los portadores del genotipo de riesgo renal identificaron dos loci adicionales asociados a T2D-ESKD significativos en todo el genoma enGRAMD3yMGAT4C. Una segunda variante enGNG7(rs373971520;P = 2.17 × 10–8, O=1.46) permaneció asociado con cualquier causa ESKD en elAPOL1-análisis negativo.
Conclusiones:Los hallazgos proporcionan evidencia adicional de los factores genéticos asociados con la enfermedad renal avanzada en AA con DT2.
Palabras clave:Afroamericanos, estudio de asociación del genoma completo, diabetes tipo 2, enfermedad renal diabética,Enfermedad renal en etapa terminal
Para obtener más información, póngase en contacto:emily.li@wecistanche.com
Introducción
La creciente evidencia sugiere que los factores genéticos juegan un papel importante en la susceptibilidad a la etapa finalriñónenfermedad(ESKD). Esto es particularmente relevante en los afroamericanos (AA) donde las tasas de incidencia de ESKD son más de tres veces mayores que las de los europeos americanos (EA) [1]. Las tasas de mortalidad para pacientes con ESKD, diálisis y trasplante son 136, 166 y 30 por 1000 años-paciente, respectivamente, y representan el 7,2 por ciento de los costos de reclamos pagados por Medicare [1]. La diabetes, de la cual el 95 % de los pacientes tienen diabetes tipo 2 (T2D), sigue siendo la principal causa informada de ESKD en los EE. UU. y representa > 44 % de los casos [1]. Las mejoras en el control de la glucemia, los lípidos y la presión arterial no han reducido notablemente la prevalencia de la diabetes.riñónenfermedad(NS) [1, 2]. Además, la agregación familiar de la ND es independiente del nivel socioeconómico y de los factores de riesgo ambientales establecidos [3, 4]. Aunque los alelos G1 y G2 en el gen de la apolipoproteína L1 (APOL1) contribuyen al 50-70 por ciento de la ESKD no diabética en los AA, no explican completamente el exceso de riesgo de ESKD atribuida a la DT2 (T2D-ESKD) en esta población. 5–7].
Los estudios de asociación de todo el genoma (GWAS) han identificado > 70 variantes significativas de todo el genoma asociadas con enfermedades crónicas.riñónenfermedad(ERC), albuminuria o función renal en poblaciones de ascendencia europea [8-11]. Sin embargo, pocos loci se asociaron con DKD en diversas poblaciones y no se replican de manera consistente, en parte debido a los tamaños de muestra limitados [12–18]. La etiología de las complicaciones renales en pacientes con DT2 es probablemente más heterogénea que en pacientes con diabetes tipo 1 [16]. Por lo tanto, se requiere un fenotipado cuidadoso y tamaños de muestra más grandes para mejorar el poder estadístico. Para explorar la arquitectura genética de la enfermedad renal avanzada en DT2, ampliamos nuestros esfuerzos previos de GWAS (2890 pacientes con ESKD y 1719 controles no diabéticos sin nefropatía) a una muestra más grande de AA con enfermedad grave.riñónenfermedad. Se realizaron análisis de asociación en seis cohortes independientes de AA (Escuela de Medicina Wake Forest, WFSM; Investigación familiar de nefropatía y diabetes, FIND; Estudio de riesgo de aterosclerosis en comunidades, ARIC; Estudio multiétnico de aterosclerosis, MESA; Estudio del corazón de Jackson, JHS; and Coronary Artery Risk Development in Young Adults, CARDIA) para T2D-ESKD o ESKD no diabética a través de un diseño de estudio de múltiples etapas (Fig. 1). Esto abarcó 15 075 AA clasificados en cuatro grupos fenotípicos: casos de T2D-ESKD (N=3432), controles sin nefropatía no diabéticos (N=6977), controles sin nefropatía sin diabetes tipo 2 (N {{16} }) y casos de ERT no diabéticos (N=1910).
En la etapa de descubrimiento, se realizó GWAS en 3432 casos de T2D-ESKD y 6977 controles sin nefropatía no diabéticos, seguido de un análisis de discriminación para excluir loci asociados con T2D en 2756 controles sin nefropatía con T2D. Se realizaron análisis de extensión en 1910 AA con ESKD no diabéticos y 908 controles sin nefropatía para evaluar la contribución de los loci asociados con T2D-ESKD a los no diabéticos.riñónenfermedad. Un metanálisis de casos de ESKD diabéticos y no diabéticos evaluó las asociaciones genéticas en todas las causas de ESKD. APOL1-formas no diabéticas asociadasriñónenfermedady T2D a menudo coexisten en pacientes. Como tal, muchos pacientes diabéticos conriñónenfermedadpuede clasificarse erróneamente como DKD, ya que el diagnósticoriñónpor lo general no se realizan biopsias. En este documento, se realizó un segundo análisis GWAS que excluyó a las personas con genotipos de riesgo renal APOL1 para minimizar la clasificación errónea de T2D-ESKD.
Resultados
Descripción general del estudio
Este estudio tiene una potencia > 80 por ciento para detectar variantes comunes (MAF mayor o igual a 0,10) con un efecto moderado (OR mayor o igual a 1,3) a un nivel de significancia de 5 × 10−8 (http: //csg.sph.umich.edu/abecasis/cats/). En total, siete loci significativos en todo el genoma (P<5× 10−8="" )="" associated="" with="" t2d-eskd="" were="" identified="" in="" either="" the="" baseline="" model="" (rnd3/rbm43,="" slitrk3,="" enpp7,="" gng7,="" and="" apol1)="" or="" apol1-negative="" model="" (enpp7,="" gramd3,="" and="" mgat4c).="" in="" addition="" to="" apol1,="" two="" loci,="" efnb2="" and="" gng7,="" also="" reached="" genome-wide="" significance="" in="" the="" all-cause="" eskd="" meta-analysis="" under="" either="" the="" baseline="" or="" apol1-negative="">
Características clínicas de los participantes del estudio
Las tablas 1 y 2 incluyen características detalladas de los participantes del estudio. Los casos de ESKD se reclutaron de los estudios WFSM (Affy6.0, Axiom y MEGA), FIND y ARIC. Las personas con T2D-ESKD o nefropatía sin T2D eran mayores (o de edad similar) en comparación con los controles no diabéticos sin nefropatía en el momento del reclutamiento. Sin embargo, la edad promedio al momento del diagnóstico de T2D en casos de T2D-ESKD y controles sin nefropatía con T2D era más joven que los controles sin nefropatía no diabéticos en el momento del reclutamiento. Todos los controles sin nefropatía con diabetes tipo 2 y los controles sin nefropatía sin diabetes tenían una TFGe normal mayor o igual a 60 ml/min/1,73 m2. Además, los controles no diabéticos sin nefropatía tenían niveles de glucosa en ayunas < 126="" mg/dl.="" los="" controles="" con="" nefropatía="" sin="" t2d="" eran="" más="" obesos="" que="" los="" casos="" de="" t2d-eskd="" o="" eskd="" no="" diabéticos="" y="" los="" controles="" no="" diabéticos="" y="" sin="" nefropatía,="" excepto="" que="" los="" casos="" de="" t2d-eskd="" en="" aric,="" eran="" más="" obesos="" que="" los="" otros="">
Análisis de asociación de etapa 1 y etapa 2 T2D-ESKD
En el descubrimiento de la etapa 1, GWAS se realizó por separado en tres conjuntos de datos: (1) 1513 casos de T2D-ESKD y 5299 controles no diabéticos sin nefropatía genotipados en Affy6.0, aportados por WFSM, FIND, ARIC, JHS, MESA y CARDIA (estadio 1a); (2) 1700 casos de T2D-ESKD y 770 controles no diabéticos sin nefropatía de WFSM genotipados con matriz de genotipado Axiom Biobank (etapa 1b); y (3) 219 casos de T2D-ESKD y 908 controles no diabéticos y sin nefropatía de WFSM genotipados en MEGA (etapa 1c). Se realizó un metanálisis (etapa 2) para combinar los resultados de asociación para 3432 casos de T2D-ESKD y 6977 controles no diabéticos y sin nefropatía de las etapas 1a, 1b y 1c. Se observó un factor de inflación λ de 1,013 después de corregir el control genómico (archivo adicional 1: figura S1), lo que sugiere que la estructura de la población y la relación críptica se ajustaron lo suficiente. Entre las variantes que demostraron asociaciones sugestivas (P < 1="" ×="" 10−5),="" se="" excluyeron="" 59="" variantes="" con="" i2="" mayor="" o="" igual="" al="" 80="" por="" ciento="" debido="" a="" la="" alta="" heterogeneidad="" en="" los="" tamaños="" del="" efecto="" entre="" los="" estudios.="" se="" evaluaron="" un="" total="" de="" 478="" variantes="" restantes="" en="" un="" análisis="" de="" discriminación="" (81="" de="" ellas="" lograron="" significación="" en="" todo="" el="" genoma;="" archivo="" adicional="" 1:="" tabla="">
Análisis de discriminación de etapa 3
Para determinar si las asociaciones T2D-ESKD identificadas en el metanálisis de la etapa 1 fueron impulsadas por la asociación con T2D per se, se realizó un análisis de discriminación para T2D que contrastó 2756 AA con nefropatía sin T2D con 6977 controles no diabéticos sin nefropatía. de la etapa 1 (Affy6.0, Axiom, MEGA; Archivo adicional 1: Tabla S3). Posteriormente, excluimos 174 de 478 variantes asociadas a T2D-ESK D nominalmente asociadas con T2D en ausencia de nefropatía. Entre las asociaciones restantes de T2D-ESKD, las principales variantes que representan 6 asociaciones independientes lograron una importancia en todo el genoma (Tabla 3, Fig. 2a). La asociación más fuerte se observó para rs9622363 ubicado en APOL1 (P=1.42 × 10−10, OR=0.77, EAF=0.45). Esta variante estaba en desequilibrio de ligamiento moderado (r2=0.33 y 0.34, respectivamente en YRI) con los alelos APOL1 G1 (rs60910145, rs73885319) asociados con ESKD no diabética [6]. La segunda asociación más fuerte fue en rs58627064, una variante intergénica ubicada cerca de SLITRK3, (P=6.81 × 10−10, OR=1.62, EAF=0.06). Dos señales independientes, rs142563193 (P=1.24 × 10−8 , OR=0.74, EAF=0.23) y rs142671759 (P=5.53 × 10 −9, OR=2.26, EAF=0.02) en el cromosoma 17 ubicado cerca de ENPP7, respectivamente, también fueron significativos en todo el genoma. Además, dos asociaciones con T2D-ESKD, rs4807299 (P=3.21 × 10−8 , OR=1.67, EAF=0.05) ubicadas en GNG7 y rs72858591 (P=4.54 × 10−8 , OR=1.43, EAF=0.10) ubicados en RND3/RBM43 fueron identificados (Fig. 1a).
Análisis de ESKD no diabético en estadio 4 y metanálisis de ESKD por todas las causas en estadio 5
Después de la etapa de discriminación, se probaron 304 variantes que mostraban una asociación sugestiva con T2D-ESKD (P < 1="" ×="" 10−5)="" en="" 1910="" casos="" independientes="" de="" eskd="" no="" diabéticos="" y="" 908="" controles="" de="" la="" etapa="" 1c.="" el="" objetivo="" del="" análisis="" de="" la="" etapa="" 4="" fue="" evaluar="" la="" contribución="" de="" los="" loci="" asociados="" con="" t2d-eskd="" a="" las="" enfermedades="" no="">riñónenfermedad. Después de excluir variantes con heterogeneidad I2 mayor o igual al 80 por ciento, 25 variantes se asociaron nominalmente con ERT no diabética (P < 0,05).="" se="" observaron="" asociaciones="" fuertes="" (1,27="" ×="" 10−29="">< p="">< 8.86="" ×="" 10−15)="" en="" la="" región="" apol1-myh9,="" lo="" que="" confirma="" su="" papel="" en="" los="" no="">riñón enfermedad. Se realizó un metanálisis de ESKD por todas las causas, que incluye 5342 ESKD por todas las causas y 6977 controles no diabéticos sin nefropatía, para evaluar la generalización de las 25 variantes asociadas a la ESKD-T2D con formas más amplias de ESKD (etapa 5). Se encontró que treinta y cinco variantes significativas de todo el genoma en dos loci estaban asociadas con ESKD por todas las causas, incluidas 15 variantes dentro o cerca de EFNB2 y 20 variantes en APOL1 (Fig. 1b). La asociación superior en APOL1 fue rs9622363 (P=1.96 × 10−25, OR=0.68, EAF=0.43), y la señal superior cerca de EFNB2 fue rs77113398 (P=9.84 × 10−9 , O=1.94, EAF=0.023) (Tabla 4, Fig. 2b). Cuatro loci independientes adicionales demostraron una asociación sugestiva (P < 5="" ×="" 10−6)="" con="" eskd="" por="" todas="" las="" causas="" en="" lpp,="" fstl5,="" oprk1/atpv1h="" y="" sybu/kcnv1="" (tabla="" 4,="" fig.="">
Análisis de asociación excluyendo portadores de genotipo de riesgo renal APOL1
Se realizó un análisis secundario que excluyó a los portadores del genotipo de riesgo renal APOL1 en los casos de ERT-DT2 y en los controles no diabéticos y sin nefropatía (modelo APOL1-negativo) para enriquecer la ERT asociada a la DT2. El modelo de línea de base mostró una fuerte asociación de APOL1 y MYH9 con T2D-ESKD (Tabla 3, Fig. 1a), lo que sugiere que algunos casos pueden haber sido mal clasificados y más probablemente tenían ESKD no diabética. Un total de 664 casos de T2D-ESKD y 918 controles no diabéticos sin nefropatía se excluyeron del análisis de la etapa 1, dejando 2768 casos de T2D-ESKD y 6059 controles en el modelo APOL1-negativo. Se observaron asociaciones nominales con T2D-ESKD (P < 1="" ×="" 10−5)="" con="" 522="" variantes="" (66="" de="" ellas="" lograron="" significación="" en="" todo="" el="" genoma;="" archivo="" adicional="" 1:="" tabla="" s2),="" y="" se="" seleccionaron="" para="" el="" análisis="" de="" discriminación="" de="" etapa="" 3.="" se="" eliminaron="" 223="" variantes="" que="" tenían="" evidencia="" de="" asociación="" con="" t2d="" per="" se="" (archivo="" adicional="" 1:="" tabla="" s4)="" y="" 24="" variantes="" que="" mostraban="" una="" fuerte="" heterogeneidad="" (i2="" mayor="" o="" igual="" a="" 80)="" en="" el="" metanálisis.="" entre="" las="" variantes="" significativas="" de="" todo="" el="" genoma="" identificadas="" en="" el="" modelo="" de="" referencia,="" rs142671759="" en="" enpp7="" (p="4.10" ×="" 10−8,="" or="2.30," eaf="0.024)" mostró="" una="" asociación="" consistente="" con="" t2d-eskd="" en="" el="" modelo="" negativo="" apol1-.="" dos="" variantes="" adicionales="" alcanzaron="" importancia="" en="" todo="" el="" genoma,="" rs75029938="" en="" gramd3="" (p="2.02" ×="" 10–9,="" or="1.89," eaf="0.042)" y="" rs17577888="" en="" la="" región="" mgat4c="" (p="3.87" ×="" 10−8="" ,="" or="0.67," eaf="0.087)" (tabla="" 5,="" fig.="">
Además, probamos 275 asociaciones sugestivas de T2D-ESKD que pasaron la discriminación y tenían I2 < 80="" en="" 1019="" casos="" adicionales="" de="" eskd="" no="" diabéticos="" aa="" que="" excluyeron="" a="" los="" portadores="" del="" genotipo="" de="" riesgo="" renal="" apol1.="" quince="" variantes="" mostraron="" evidencia="" nominal="" de="" asociación="" con="" eskd="" no="" diabética.="" estos="" se="" probaron="" posteriormente="" en="" un="" metanálisis="" de="" eskd="" por="" todas="" las="" causas="" que="" incluyó="" 3787="" casos="" de="" eskd="" por="" todas="" las="" causas="" y="" 6059="" controles="" no="" diabéticos="" sin="" nefropatía,="" de="" los="" cuales="" se="" excluyeron="" los="" portadores="" del="" genotipo="" de="" riesgo="" renal="" apol1.="" una="" eliminación="" de="" 2-par="" de="" bases="" en="" gng7,="" rs373971520="" (p="2.17" ×="" 10−8="" ,="" or="1.46," eaf="0.11)," lograda="" en="" todo="" el="" genoma="" asociación="" significativa="" con="" cualquier="" causa="" eskd="" (fig.="" 3b).="" siete="" loci="" adicionales="" mostraron="" asociación="" nominal="" con="" cualquier="" causa="" eskd="" (p="">< 5="" ×="" 10−6="" ),="" incluidos="" lpp,="" alk/ypel5,="" mnx1-as1/ube3c,="" nup98,="" linc01075/linc00448,="" tmco5a="" y="" sulf2/linc01522="" (cuadro="" 6).="" las="" principales="" asociaciones="" del="" modelo="" de="" referencia="" tuvieron="" una="" atenuación="" moderada,="" a="" pesar="" de="" los="" tamaños="" de="" efecto="" similares,="" debido="" en="" parte="" al="" tamaño="" reducido="" de="" la="" muestra="" (archivo="" adicional="" 1:="" tabla="" s5).="" además,="" se="" realizó="" un="" tercer="" gwas="" con="" apol1="" incluido="" como="" covariable="" en="" el="" modelo="" (modelo="" ajustado="" apo="" l1-)="" y="" comparando="" los="" valores="" −log="" (p)="" con="" los="" modelos="" de="" referencia="" y="" apol1-negativo.="" se="" observó="" una="" alta="" correlación="" (coeficiente="" de="" correlación="" de="" persona="" r="0.95)" entre="" los="" modelos="" apol1-ajustado="" y="" apol1--="" negativo.="" los="" resultados="" de="" las="" tres="" comparaciones="" se="" incluyen="" en="" la="" documentación="" complementaria="" (archivo="" adicional="" 1:="" figura="">
Discusión
Informamos los resultados de un GWAS de alta densidad que investiga la susceptibilidad genética a T2D-ESKD en 15,075 AA. Las principales variantes asociadas con T2D-ESKD se evaluaron posteriormente en busca de asociación con ESKD no diabética, y se realizó un metanálisis para probar su generalización a formas comunes de ESKD. Ocho asociaciones independientes en siete loci genéticos mostraron una asociación significativa en todo el genoma con T2D-ESKD en los modelos de referencia o APOL1-negativos, incluidos RND 3/RBM43, SLITRK3, ENPP7, GNG7, APOL1, GRAMD3 y MGAT4C. Además de APOL1, dos loci significativos en todo el genoma se asociaron con ESKD por todas las causas, EFNB2 y GNG7. Además, 10 loci genéticos demostraron una asociación nominal con ESKD por todas las causas (P < 5="" ×="" 10−6="" ),="" incluidos="" lpp,="" fstl5,="" oprk1/atp6v1h,="" sybu/kcnv1,="" alk/ypel5,="" mnx1-as1/ube3c,="" nup="" 98,="" linc01075/linc00448,="" tmco5a="" y="" sulf2/lin="">
La asociación más significativa entre T2D-ESKD (OR=0.77, P=1.42 × 10−10) y todas las causas de ESKD (OR=0.69, P {{11 }}.96 × 10−25) en el modelo de referencia era una variante intrónica rs9622363 en la región APOL1 asociada con pacientes no diabéticosriñón enfermedaden individuos con ascendencia africana. El condicionamiento de los alelos APOL1 G1 y G2 disminuye drásticamente su importancia [6]. Se informa que rs9622363 altera los motivos de unión del factor de transcripción (TF) (Archivo adicional 1: Tabla S6). En un estudio reciente, los alelos rs9622363 y APOL1 G1 formaron un haplotipo que logró la asociación más fuerte con la ERC en nigerianos [19]. A diferencia de G1 o G2, el alelo principal en rs9622363 (G, EAF=0.57) está asociado con el riesgo de ERC. Después de excluir a los portadores del genotipo de riesgo renal de APOL1, se atenuó la asociación con rs9622363. Esto confirmó que los alelos rs9622363 y APOL1 G1 y G2 contribuyen a la misma señal. La identificación de rs9622363 en el modelo de referencia puede sugerir una clasificación errónea de algunos casos como T2D-ESKD.
Una variante intergénica (rs72858591) ubicada entre un gen de proteína GTPasa RND3 y RBM43, que codifica la proteína 43 del motivo de unión al ARN, reveló una asociación significativa en todo el genoma con T2D-ESKD. Está asociado con cambios en el motivo de unión de TF y se superpone con regiones promotoras y potenciadoras (Archivo adicional 1: Tabla S6). Una variante intergénica independiente (rs7560163, r2=0.01, YRI) en esta región se asoció previamente con T2D en AA [20]. Por el contrario, rs72858591 no se asoció con T2D (P=0.073) en el presente estudio. Esto puede sugerir que dos conjuntos diferentes de variaciones en este locus contribuyen de forma independiente a T2D y T2D-ESKD, un posible efecto pleiotrópico. Dos variantes independientes (rs142563193 y rs142671759) que se asociaron significativamente en todo el genoma con T2D-ESKD se encuentran cerca de ENPP7. Estas variantes se superponen con regiones potenciadoras y promotoras, picos hipersensibles a la ADNasa o motivos de unión a TF (archivo adicional 1: tabla S6). La proteína codificada por ENPP7 es una esfingomielina fosfodiesterasa alcalina intestinal que convierte la esfingomielina en ceramida y fosfocolina. Según los informes, ENPP7 afecta la absorción de colesterol [21], y numerosos estudios sugieren que los niveles de colesterol de lipoproteínas de alta densidad son factores de riesgo para la ERC en pacientes con diabetes [22–24].
Dos variantes ubicadas en GNG7 se asociaron con T2D-ESKD (rs4807299; P=3.21 × 10−8, modelo de referencia) o ESKD por todas las causas (rs373971520; P=2.17 × 10− 8; APOL1-modelo negativo). Rs4807299 está asociado con cambios en el motivo de unión de TF y se superpone con regiones promotoras y potenciadoras (Archivo adicional 1: Tabla S6). GNG7 codifica la subunidad gamma 7 de la proteína G, implicada en la función del sistema nervioso central [25] y el riesgo de cáncer [26, 27].
Dado que los afroamericanos con diabetes y proteinuria a menudo no se someten a una biopsia renal diagnóstica, por lo general se supone que su ESKD fue causada por la DKD. Sin embargo, las personas no diabéticas1-asociadas con APOLriñónenfermedadpuede ser la verdadera causa de la enfermedad renal en muchos de estos pacientes. Los análisis que excluyeron a los portadores del genotipo de riesgo renal APOL1 crearon un grupo de casos más homogéneo y brindaron la oportunidad de descubrir la arquitectura genética de T2D-ESKD que es independiente del efecto APOL1. En el modelo APOL1-negativo, además de replicar ENPP7 identificado en el modelo de referencia, dos nuevos loci
logró una asociación significativa en todo el genoma con T2D ESKD: GRAMD3 (rs75029938; P=2.02 × 10-9) y MGA T4C (rs17577888; P=3.87 × 10-8). La anotación funcional sugirió que ambas variantes se ubican junto con los motivos de unión de TF. Rs75029938 puede caer en regiones potenciadoras y promotoras, y rs17577888 se asoció con la abundancia de transcritos del gen FLVCR1 en monocitos de sangre periférica (P=6.41 × 10−6; Archivo adicional 1: Tabla S6). La variación genética en GRAMD3 se ha asociado con la adiposidad en un metanálisis multiétnico de todo el genoma [28]. Estudios previos sugieren que la obesidad es un factor de riesgo importante para la ND [29]. MGAT4C codifica Manosilo (Alfa-1,3-)-Glicoproteína Beta-1,4-N-Acetilglucosaminiltransferasa, Isozima C, que participa en la transferencia de N-acetilglucosamina (GlcNAc) a los residuos de manosa del núcleo de los glucanos unidos a N. La participación potencial de MGAT4C en DKD requiere más estudio.
Este análisis incluyó una cohorte de AA con ESKD no diabética para evaluar la generalización de los loci asociados con T2D-ESKD en formas comunes de ERC. El metanálisis que combina casos con T2D-ESKD y ESKD no diabético identificó dos nuevos loci significativos en todo el genoma asociados con todas las causas de ESKD además de APOL1; rs77113398 cerca de EFNB2 (P=9.84 × 10−9; modelo de referencia) y rs373971520 en GNG7 (2.17 × 10−8; APOL1-modelo negativo). Rs77113398 se superpone con el potenciador, las regiones promotoras y los picos de DNasa (Archivo adicional 1: Tabla S6). Los escaneos genómicos previos en AA identificaron evidencia significativa de vinculación con ESKD en el cromosoma 13q33, incluida la región EFNB2, tanto en ESKD diabético como en ESKD no diabético [30, 31]. Un estudio de seguimiento examinó 28 variantes de etiquetado que abarcaban 39 kilobases (kb) de la región de codificación EFNB2 y demostró asociaciones nominales entre dos variantes y ESKD por todas las causas [32]. Sin embargo, estas variantes informadas no se correlacionaron con rs77113398. Ephrin-B2 (EFNB2) se expresa en la nefrona en desarrollo; las interacciones entre ephrin-B2 y sus receptores juegan un papel importante en el ensamblaje microvascular glomerular [33]. Además, la señalización inversa de ephrin-B2 protege contra la rarefacción capilar peritubular al regular la angiogénesis y la estabilidad vascular duranteriñónlesión[34]. Ephrin-B1 también se localiza junto con la proteína asociada a CD2- (CD2AP) y la nefrina en el diafragma de hendidura de los podocitos y juega un papel importante en el mantenimiento de la función de barrera en el diafragma de hendidura [35]. Los ratones transgénicos con receptor de quinasa Ephrin B4 desarrollan glomerulopatía, que se manifiesta por arteriolas aferentes y eferentes fusionadas que pasan por alto los glomérulos [36]. Por lo tanto, múltiples líneas de evidencia respaldan la posible asociación de EFNB2 con la ERC, y es el gen causal más prometedor que subyace a la asociación de rs77113398.
Este estudio tiene fortalezas y limitaciones. Si bien el diseño del estudio de múltiples etapas tuvo un buen poder estadístico e incluyó 15 075 AA, carecía de replicación de las asociaciones de T2D-ESKD, en particular para las variantes raras. Además, varias señales significativas en todo el genoma mostraron tamaños de efecto significativamente diferentes en las etapas, lo que probablemente se atribuyó a las diferencias de tamaño de muestra en las etapas y una consecuencia de la "maldición del ganador", un fenómeno que describe que el verdadero tamaño del efecto genético se sobreestima debido a el hallazgo positivo inicial. Se necesita replicación futura para confirmar estos hallazgos. Hay pocas otras colecciones existentes con muestras apropiadas en AA; esto limitó los esfuerzos de replicación. Además, es difícil excluir a todos los individuos mal clasificados con DKD debido a la frecuente falta de biopsias renales. Por lo tanto, excluimos cuidadosamente las muestras con ESKD atribuidas a etiologías no diabéticas en función de los fenotipos clínicos y, posteriormente, excluimos a los portadores del genotipo de riesgo renal APOL1 con alto riesgo de ESKD no diabética. Esto debería minimizar la clasificación errónea.
Conclusión
En conclusión, se realizó un GWAS en AA con T2D-ESKD y siete loci genéticos mostraron evidencia significativa de asociación en todo el genoma, incluidos RND3/RBM43, SLITRK3, ENPP7, GNG7, APOL1, GRAMD3 y MGAT4C. Más allá de APOL1, EFNB2 y GNG7 también se asociaron con ESKD no diabético y revelaron una asociación significativa en todo el genoma con ESKD por todas las causas. Se requieren investigaciones futuras que incluyan la replicación genética y la validación experimental de estas asociaciones recientemente identificadas para evaluar sus impactos potenciales en los procesos biológicos que conducen a la DKD avanzada en poblaciones con ascendencia africana reciente.
Métodos
Participantes del estudio
Los participantes del estudio fueron reclutados por Wake Forest School of Medicine (WFSM; N=8052), Family Investigation of Nephropathy and Diabetes (FIND; N=926), Jack son Heart Study (JHS; N {{2 }}), Estudio de riesgo de aterosclerosis en comunidades (ARIC; N=2221), Desarrollo de riesgo de arteria coronaria en adultos jóvenes (CARDIA; N=912) y Estudio multiétnico de aterosclerosis (MESA; N { {6}}). Los análisis fueron aprobados por las juntas de revisión institucionales locales y todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito. Se consideró que los casos tenían T2D-ESKD, incluida la DKD grave, cuando se diagnosticó diabetes mayor o igual a 5 años antes del inicio de la ESKD o con retinopatía diabética para garantizar una duración adecuada de la T2D, con terapia de reemplazo renal, tasa de filtración glomerular estimada ( eGFR) Menor o igual a 30 ml/min/1.73 m2 (CKD4), o cociente entre albúmina y creatinina en orina (UACR) Mayor o igual a 300 mg/g (macroalbuminuria). Los participantes con CKD4 o macroalbuminuria (N=138) se incluyeron como casos dado su alto riesgo de desarrollar ERT. Se diagnosticó T2D de acuerdo con los criterios de la Asociación Estadounidense de Diabetes con un nivel de glucosa en sangre en ayunas mayor o igual a 126 mg/dl, 2-h prueba de tolerancia oral a la glucosa glucosa mayor o igual a 200 mg/dl, glucosa aleatoria mayor o igual a 200 mg/dl igual a 200 mg/dl, uso de medicamentos para la diabetes o diabetes diagnosticada por un médico. Los casos con ERT no diabética carecían de diabetes (o tenían DT2 durante < 5="" años)="" al="" inicio="" de="" la="" terapia="" de="" reemplazo="" renal,="" y="" la="" ert="" se="" atribuyó="" a="" enfermedad="" glomerular="" crónica="" (p.="" ej.,="" glomeruloesclerosis="" focal="" y="" segmentaria),="" nefropatía="" asociada="" al="" vih,="" hipertensión="" o="" enfermedad="" desconocida.="" causa.="" pacientes="" con="" ert="" atribuida="" a="" causas="" quirúrgicas="" o="" urológicas,="">enfermedad del riñon, enfermedad autoinmune, hepatitis, nefropatía por IgA, glomerulonefritis membranosa, glomerulonefritis membranoproliferativa o monogénicariñónenfermedadesfueron excluidos. Los controles no diabéticos sin nefropatía incluyeron participantes sin diabetes oriñón enfermedad(FGe mayor o igual a 60 ml/min/ 1,73 m2 y UACR < 30="" mg/g).="" los="" sujetos="" con="" nefropatía="" sin="" t2d="" tenían="" una="" egfr="" mayor="" o="" igual="" a="" 60="" ml/min/1,73="" m2="" y="" uacr="">< 30="">
Preparación de muestras, genotipado, imputación y control de calidad
Los participantes del estudio fueron genotipados en todo el genoma usando tres plataformas diferentes: (1) 8704 muestras reclutadas de WFSM, ARIC, CARDIA, JHS, MESA y FIND fueron genotipadas en el polimorfismo de un solo nucleótido humano en todo el genoma de Affymetrix. (SNP) matriz 6.0 (Affy6.0); (2) 3133 muestras reclutadas de WFSM fueron genotipadas en Affymetrix Axiom Biobank Genotyping Array (Axiom); y (3) 3238 muestras reclutadas de WFSM fueron genotipadas en Illumina Multi-Ethnic Genotyping Array (MEGA). Cada plataforma de genotipado realizó el control de calidad y la imputación por separado, como se describe a continuación.
Las variantes que pasaron el control de calidad (QC) se imputaron a un panel de referencia combinado de haplotipos que incluía el panel de referencia cosmopolita de fase 3 de 1000 Genomas (versión de octubre de 2014) [37] y una versión del panel de referencia del Proyecto de Variación del Genoma Africano (AGVP) que incluía 640 Haplotipos de ascendencia africana proporcionados amablemente por African Partnership forInvestigación de enfermedades crónicasy el Instituto Wellcome Trust Sanger [38]. La fase previa se realizó con SHAPEIT2 [39] y la imputación se realizó con IMPUTE2 [40]. Se realizó un control de calidad posterior a la imputación para excluir variantes con discrepancia de alelos o con una gran discrepancia de frecuencia (mayor o igual a 0.2) con el panel de referencia (0.2 × frecuencia en EUR más {{ 13}}.8 × frecuencia en AFR) y puntaje de información de imputación < 0.4.="" se="" genotipificó="" directamente="" un="" subconjunto="" de="" muestras="" para="" las="" variantes="" apol1="" g1="" y="" g2="" usando="" sequenom="" (sequenom,="" san="" diego,="" ca).="" la="" concordancia="" fue="" del="" 95="" por="" ciento="" con="" los="" genotipos="">
Affy6.0 conjuntos de datos
Como se describió anteriormente [41], 1513 casos de T2D-ESKD, 5299 controles no diabéticos sin nefropatía y 1892 controles sin nefropatía T2D de las cohortes WFSM, FIND, JHS, ARIC, CARDIA y MESA se genotipificaron utilizando Affy6.{{ 11}} (Tabla 1). En cada estudio, se aplicaron medidas de control de calidad estándar para excluir variantes con una tasa de llamadas < 95="" %,="" frecuencia="" de="" alelos="" menores="" (maf)="">< 0.01,="" o="" que="" mostraban="" una="" desviación="" del="" equilibrio="" de="" hardy-weinberg="" (hwe)="" (p="">< 0,0001).="" el="" control="" de="" calidad="" de="" la="" muestra="" se="" realizó="" para="" excluir="" a="" los="" sujetos="" con="" tasas="" de="" llamada=""><95 por="" ciento,="" contaminación="" de="" adn,="" duplicados="" o="" valores="" atípicos="" en="" la="" población.="" dado="" que="" cardia,="" jhs="" y="" mesa="" carecían="" de="" casos="" con="" t2d-eskd,="" las="" muestras="" de="" estos="" estudios="" se="" combinaron="" para="" análisis="" de="" imputación="" y="" asociación="" junto="" con="" wfsm,="" find="" y="">
Conjunto de datos de axioma
En WFSM, 1700 casos de AA con T2D-ESKD, 770 controles de AA sin diabetes ni nefropatía y 663 controles de AA con T2D que carecían de nefropatía se genotipificaron en una matriz de genotipificación Axiom personalizada (Tabla 2). Información detallada de variantes, diseño de contenido personalizado, incluido el mapeo fino de regiones candidatas, métodos de genotipado y control de calidad se informaron previamente [42]. En resumen, esta matriz incluía aproximadamente 264 000 variantes de codificación e inserciones/eliminaciones (indels), 70 000 variantes de pérdida de función, 2 000 variantes farmacogenómicas, 23 000 marcadores eQTL, 246 000 marcadores de etiqueta de todo el genoma basados en poblaciones multiétnicas y 115 000 personalizados. marcadores de contenido Se excluyeron las variantes con tasas de llamada < 95="" por="" ciento,="" desviación="" de="" hwe="" (p="">< 0,0001)="" y="" variantes="" monomórficas.="" se="" solicitó="" con="" éxito="" un="" total="" de="" 724 530="" variantes="" para="" control="" de="" calidad="" posterior,="" imputación="" y="" análisis.="" se="" realizó="" un="" control="" de="" calidad="" de="" la="" muestra="" para="" excluir="" a="" las="" personas="" con="" bajas="" tasas="" de="" llamadas="">< 95%),="" gender="" discordance,="" dna="" contamination,="" duplication,="" or="" population="">
Conjunto de datos MEGA
En WFSM, 1910 casos de ESKD no diabéticos, 219 casos de ESKD T2D, 201 controles con T2D sin nefropatía y 908 controles no diabéticos sin nefropatía se genotiparon en la matriz MEGA (Tabla 2). Esta matriz fue diseñada para mejorar el mapeo fino y el descubrimiento funcional al aumentar la cobertura de variantes en múltiples etnias. La matriz incluye (1) contenido principal que contiene variantes altamente informativas para GWAS y análisis de exoma en poblaciones ancestralmente diversas y (2) contenido personalizado que se usa para replicar o generalizar asociaciones de GWAS de índice, aumentar las variantes de etiquetado de GWAS en regiones prioritarias, mejorar el contenido de exoma en regiones prioritarias , mapear con precisión los loci GWAS, identificar variantes reguladoras funcionales, explorar variantes médicamente importantes e identificar nuevos loci variantes en vías candidatas [43]. El genotipado se realizó en WFSM. El ADN de los casos y los controles se intercaló por igual en 96-placas de pocillos para minimizar los errores de artefactos durante el procesamiento de la muestra. Un total de 48 muestras secuenciadas como parte del Proyecto 1000 Genomas [44] en el Instituto Coriell para la Investigación Médica se incluyeron en el genotipado y tuvieron una tasa de concordancia del 98,57 por ciento. La llamada de genotipo se realizó utilizando Genome Studio (Illumina, CA, EE. UU.). Se eliminaron las variantes con posición faltante, alelo faltante, discrepancia de alelos, tasas de llamada < 95="" por="" ciento,="" desviación="" de="" hwe="" (p="">< 0,0001),="" diferencia="" de="" frecuencia=""> 0,2 en comparación con el panel de referencia de la fase 3 del Proyecto Genoma 1000 y variantes monomórficas. Se compararon varios conjuntos de sondas y solo se mantuvo el que tenía la tasa de llamadas más alta. Un total de 1.705.970 variantes fueron solicitadas con éxito para control de calidad, imputación y análisis posteriores. Se realizó un control de calidad de la muestra para excluir a las personas con una tasa de llamadas baja (< 95%),="" gender="" discordance,="" dna="" contamination,="" duplication,="" or="" population="" outliers.="" dna="" swapping="" was="" identified="" and="">
análisis estadístico
Etapa de descubrimiento
Utilizamos un diseño de estudio de varias etapas para identificar variantes asociadas con T2D-ESKD y su papel potencial en todas las causas de ESKD. En la etapa de descubrimiento, se incluyeron 3432 casos de T2D-ESKD y 6977 controles no diabéticos sin nefropatía de los tres conjuntos de datos (Fig. 1). El análisis de asociación se realizó para cada conjunto de datos utilizando un método de modelo mixto logístico implementado en el programa GMMAT [45] bajo un modelo genético aditivo. Este método controla la estructura de la población y la relación críptica al incluir una matriz de relación genética (GRM) estimada a partir de un conjunto de variantes autosómicas de alta calidad como efecto aleatorio. El análisis de componentes principales se realizó utilizando EIGENSOFT [46] para cada plataforma de genotipado. El primer vector propio (PC1) junto con la edad y el sexo se utilizaron como covariables. Se realizó un metanálisis en los tres conjuntos de datos utilizando un método de ponderación de varianza inversa de efectos fijos implementado en METAL [47]. Se seleccionaron asociaciones sugestivas para T2D-ESKD con P < 1="" ×="" 10−5,="" recuento="" de="" alelos="" menores="" (mac)=""> 400 y heterogeneidad I2 < 80="" para="" el="" análisis="" de="">
Etapa de discriminación
Para determinar si los supuestos loci asociados con T2D-ESKD en la etapa de descubrimiento fueron impulsados por asociaciones con T2D per se, un metanálisis que combinó 2756 AA con nefropatía sin T2D y 6977 controles no diabéticos sin nefropatía de los tres conjuntos de datos (Affy6 .0, Axiom y MEGA) (etapa 3, Fig. 1). Las variantes que mostraban asociación nominal (P < 0.05)="" con="" t2d="" se="" excluyeron="" para="" eliminar="" las="" variantes="" asociadas="" con="">
Análisis de extensión de ESKD no diabético y metanálisis de ESKD por todas las causas
Las variantes genéticas que muestran una asociación sugestiva con T2D-ESKD (P < 1 × 10−5 ) pero no asociadas con T2D se examinaron en una cohorte de ESKD no diabéticos que incluye 1910 casos de ESKD no diabéticos y 908 controles no diabéticos sin nefropatía de la Conjunto de datos WFSM-MEGA para asociación con etiologías no diabéticas deenfermedad del riñon(etapa 4). Las variantes que muestran una asociación nominal (P < 0.05)="" se="" probaron="" en="" un="" metanálisis="" de="" todas="" las="" causas="" de="" eskd="" utilizando="" todos="" los="" t2d-eskd,="" eskd="" no="" diabéticos="" y="" controles="" de="" los="" tres="" conjuntos="" de="" datos="" (="" n="12,319," affy6.0,="" axiom,="" mega)="" (fig.="" 1).="" este="" metanálisis="" evaluó="" si="" las="" asociaciones="" t2d-eskd="" contribuyeron="" al="" riesgo="" de="" eskd="" por="" todas="" las="" causas.="" también="" buscamos="" nuestras="" principales="" variantes="" asociadas="" con="" la="" enfermedad="" renal="" para="" la="" supuesta="" asociación="" con="" t2d="" en="" aa="" del="" consorcio="" media="" (n="15,043" casos="" y="" 22,318="" controles);="" se="" eliminaron="" los="" snp="" con="" p="">< 0,05="" después="" de="" múltiples="" correcciones="" de="">
Exclusión de portadores del genotipo de riesgo APOL1
Los alelos APOL1 G1 y G2 contribuyen al riesgo deenfermedad renal no diabética[6, 48]. Para minimizar la clasificación errónea de T2D-ESKD, se realizó un segundo análisis que excluyó a los portadores de dos variantes de riesgo renal APOL1 y aquellos con genotipos APOL1 faltantes de casos de T2D ESKD y controles no diabéticos sin nefropatía (APOL1-modelo negativo ). Este análisis redujo la heterogeneidad de la población a pesar de reducir el tamaño de la muestra y tener menor poder estadístico. Específicamente, 308 casos de T2D-ESKD y 630 controles de los conjuntos de datos Affy6.0, 323 casos de T2D-ESKD y 113 controles del conjunto de datos Axiom, y 33 casos de T2D-ESKD y 175 controles del conjunto de datos MEGA fueron eliminados. Además, eliminamos 891 de los casos de ESKD por todas las causas de 1910. Este análisis puede desenmascarar los efectos de otros loci de ESKD no diabéticos más allá de APOL1. Los individuos se consideraban portadores de la variante de riesgo renal APOL1 si portaban dos alelos G1 (alelo rs60910145 G, alelo rs73885319 G), dos alelos G2 (rs143830837, deleción en marco de 6 pares de bases) o eran heterocigotos compuestos (uno G1 y uno alelo G2) [6].
Caracterización funcional
Mediante LDlink [49 ]. Luego, se consultaron las variantes principales y los proxies en busca de anotaciones funcionales de HaploReg [50], que incluían el estado de la cromatina y la anotación de unión a proteínas de los proyectos Roadmap Epigenomics [51] y ENCODE [52], la conservación de secuencias en mamíferos, el efecto de las variantes en la regulación motivos y expresión génica de estudios QTL.
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