게놈 전체 협회 연구, 아프리카계 미국인에서 제2형 당뇨병으로 인한 말기 신장 질환에 대한 새로운 유전자좌 식별

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-Torvik114, Stephen , 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* 및 FIND 컨소시엄

추상적인

배경: 최종 단계신장질병(ESKD)는 아프리카계 미국인(AA)에 불균형적으로 영향을 미치는 중요한 공중 보건 문제입니다. 제2형 당뇨병(T2D)은 미국에서 ESKD의 주요 원인이며 당뇨병성 신장 질환(DKD)에 대한 유전적 감수성을 밝히려는 노력은 제한적인 성공을 거두었습니다. T2D-ESKD가 있는 AA의 이전 게놈 전체 연관 연구(GWAS)는 고밀도 1000 게놈 참조 패널에 귀속된 추가 AA 사례 및 대조군 및 유전자형으로 확장되었습니다. 발견 분석에는 3432건의 T2D-ESKD 사례와 6977건의 비당뇨병 비신증 대조군(N = 10,409), T2D 관련 변이체를 배제하기 위해 2756 T2D 비신장병 대조군에서 차별 분석이 뒤따랐습니다.

결과:에 또는 근처에 위치한 6개의 독립적인 변형RND3/RBM43, SLITRK3, ENPP7, GNG7, 그리고APOL1게놈 전반에 걸쳐 유의미한 연관성을 달성했습니다(P <5×>⁻⁸) T2D-ESKD. 1910년 확장 분석에 이어비당뇨병ESKD 사례 및 908개의 비당뇨병성 비신병증 대조군, 5342개의 AA 모든 원인 ESKD 사례 및 6977개의 AA 비당뇨병성 비신병증 대조군에 대한 메타 분석은EFNB2(rs77113398;P = 9.84 × 10^–9; 또는=1.94). 제외APOL1신장 위험 유전자형 보인자는 2개의 추가 게놈 전체에 중요한 T2D-ESKD 관련 유전자좌를 확인했습니다.그램3그리고MGAT4C. 두 번째 변형GNG7(rs373971520;P = 2.17 × 10^–8, 또는=1.46) 모든 원인 ESKD와 연결된 상태로 유지됨APOL1- 부정적인 분석.

결론:발견은 T2D가 있는 AA에서 진행된 신장 질환과 관련된 유전적 요인에 대한 추가 증거를 제공합니다.

키워드:아프리카계 미국인, 게놈 전체 협회 연구, 제2형 당뇨병, 당뇨병성 신장 질환,말기 신장 질환

자세한 내용은 다음으로 문의하십시오.emily.li@wecistanche.com

소개

증가하는 증거는 유전적 요인이 말기의 감수성에 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다.신장질병(ESKD). 이는 ESKD의 발병률이 유럽계 미국인(EA)보다 3배 이상 높은 아프리카계 미국인(AA)에서 특히 관련이 있습니다[1]. ESKD, 투석 및 이식 환자의 사망률은 각각 1000환자-년당 136, 166 및 30이며, 메디케어 지급 청구 비용의 7.2%를 차지합니다[1]. 환자의 95%가 제2형 당뇨병(T2D)을 앓고 있는 당뇨병은 미국에서 보고된 ESKD의 주요 원인으로 남아 있으며 전체 사례의 44% 이상을 차지합니다[1]. 혈당, 지질 및 혈압 조절의 개선은 당뇨병 유병률을 현저하게 감소시키지 않았습니다.신장질병(DKD) [1, 2]. 또한, DKD의 가족적 집합은 사회경제적 지위 및 확립된 환경적 위험 요인과 무관하다[3, 4]. 아포지단백 L1 유전자(APOL1)의 G1 및 G2 대립유전자가 AA에서 비당뇨병 ESKD의 50-70%에 기여하지만, 이 집단에서 T2D에 기인한 ESKD(T2D-ESKD)의 과도한 위험을 완전히 설명하지는 못합니다. 5-7].

GWAS(Genome-wide Association Studies)는 만성 질환과 관련된 70개 이상의 게놈 전체 중요한 변이를 확인했습니다.신장질병(CKD), 알부민뇨 또는 유럽 조상 인구의 신장 기능 [8-11]. 그러나 다양한 모집단에서 DKD와 관련된 유전자좌는 거의 없으며 부분적으로 제한된 샘플 크기로 인해 일관되게 복제되지 않습니다[12-18]. 제2형 당뇨병 환자에서 신장 합병증의 병인은 제1형 당뇨병 환자보다 더 이질적일 가능성이 높습니다[16]. 따라서 통계적 검정력을 향상시키기 위해서는 신중한 표현형 분석과 더 큰 표본 크기가 필요합니다. T2D에서 진행된 신장 질환의 유전적 구조를 탐구하기 위해 우리는 이전의 GWAS(2890명의 ESKD 환자 및 1719명의 비-당뇨병성 비신장병 대조군) 노력을 중증의 AA의 더 큰 샘플로 확장했습니다.신장질병. 연관성 분석은 6개의 독립적인 AA 코호트(Wake Forest School of Medicine, WFSM, Family Investigation of Nephropathy and Diabetes, FIND, Atherosclerosis Risk in Communities Study, ARIC, Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis, MESA, Jackson Heart Study, JHS, 다단계 연구 설계를 통한 T2D-ESKD 또는 비당뇨병 ESKD에 대한 젊은 성인의 관상동맥 위험 개발, CARDIA). 여기에는 4개의 표현형 그룹으로 분류된 15,075개의 AA가 포함되었습니다. T2D-ESKD 사례(N=3432), 비당뇨병성 비신병증 대조군(N=6977), T2D 결핍 신병증 대조군(N {{16} }) 및 비당뇨병 ESKD 사례(N=1910).

발견 단계에서 GWAS는 3432명의 T2D-ESKD 사례와 6977명의 비당뇨병 비신장병 대조군에서 수행되었으며, 그 다음 2756명의 T2D 비신장병 대조군에서 T2D 관련 유전자좌를 배제하기 위한 차별 분석이 수행되었습니다. 비당뇨병 ESKD와 908개의 비신장병 대조군이 있는 1910개의 AA에서 확장 분석을 수행하여 비당뇨병에 대한 T2D-ESKD 관련 유전자좌의 기여도를 평가했습니다.신장질병. 당뇨병 및 비당뇨병 ESKD 사례에 대한 메타 분석은 모든 원인 ESKD에서 유전적 연관성을 평가했습니다. APOL1-비당뇨병 관련 형태신장질병및 T2D는 종종 환자에서 공존합니다. 이처럼 많은 당뇨병 환자들은신장질병진단을 내리기 때문에 DKD가 있는 것으로 잘못 분류될 수 있습니다.신장생검은 일반적으로 수행되지 않습니다. 여기에서 APOL1 신장 위험 유전자형을 가진 개인을 제외한 두 번째 GWAS 분석을 수행하여 T2D-ESKD의 오분류를 최소화했습니다.

결과

연구 개요

이 연구는 5 × 10−8(http: //csg.sph.umich.edu/abecasis/cats/). 전체적으로 7개의 게놈 전체에 걸친 유의한 유전자좌(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="">

연구 참가자의 임상 특성

표 1과 2는 연구 참여자의 세부적인 특성을 포함한다. ESKD 사례는 WFSM(Affy6.{3}}, Axiom 및 MEGA), FIND 및 ARIC 연구에서 모집되었습니다. T2D-ESKD 또는 T2D 결핍 신병증이 있는 개인은 모집 시 비당뇨병 비신장병 대조군에 비해 더 나이가 많았습니다(또는 비슷한 연령). 그러나 T2D-ESKD 사례와 T2D 결핍 신병증 대조군에서 T2D 진단 시 평균 연령은 모집 시 비당뇨병 비신장병 대조군보다 젊었습니다. 모든 T2D 비-신장병 대조군 및 비-당뇨병, 비-신병증 대조군은 60 ml/min/1.73m2 이상의 정상적인 eGFR을 가졌다. 또한, 당뇨병이 없는 비신장병 대조군의 공복 혈당 수치는 126mg/dl 미만이었습니다. ARIC의 T2D-ESKD 사례가 다른 그룹보다 비만인 것을 제외하고 T2D 결핍 신병증이 있는 대조군은 T2D-ESKD 또는 비당뇨병 ESKD 사례 및 비당뇨병, 비신장병 대조군보다 더 비만했습니다.

1단계 및 2단계 T2D-ESKD 연관 분석

1단계 발견에서 GWAS는 (1) WFSM, FIND, ARIC, JHS가 제공한 Affy6의 유전자형이 지정된 T2D-ESKD 사례 1513건과 비당뇨병 비신장병 대조군 5299건의 3가지 데이터세트에서 별도로 수행되었습니다. MESA 및 CARDIA(단계 1a); (2) Axiom Biobank 유전자형 어레이로 유전자형이 지정된 WFSM의 1700건의 T2D-ESKD 사례 및 770건의 비당뇨병 비신장병 대조군(1b단계); 및 (3) MEGA에서 유전자형이 지정된 WFSM의 219건의 T2D-ESKD 사례 및 908건의 비당뇨병, 비신장병 대조군(1c기). 메타 분석(2단계)을 수행하여 3432명의 T2D-ESKD 사례와 1a, 1b 및 1c단계의 비당뇨병, 비신장병 대조군 6977명의 연관성 결과를 결합했습니다. 1.013의 인플레이션 계수 λ는 게놈 제어를 수정한 후 관찰되었으며(추가 파일 1: 그림 S1), 이는 인구 구조와 비밀 관련성이 충분히 조정되었음을 시사합니다. 암시적 연관성을 나타내는 변이(P < 1="" ×="" 10-5="" )="" 중에서="" i2가="" 80%="" 이상인="" 59개의="" 변이는="" 연구="" 전반에="" 걸쳐="" 효과="" 크기의="" 높은="" 이질성으로="" 인해="" 제외되었습니다.="" 총="" 478개의="" 나머지="" 변이체가="" 식별="" 분석에서="" 평가되었습니다(그="" 중="" 81개는="" 게놈="" 전체에="" 중요한="" 의미를="" 달성했습니다.="" 추가="" 파일="" 1:="" 표="">

3단계 차별분석

1단계 메타 분석에서 식별된 T2D-ESKD 연관성이 T2D 자체와의 연관성에 의해 주도되었는지 여부를 결정하기 위해 2756개의 AA를 T2D 결핍 신장병이 있는 6977명의 비당뇨병 비신장병 대조군과 대조하는 T2D에 대해 차별 분석을 수행했습니다. 1단계(Affy6.{14}}, Axiom, MEGA, 추가 파일 1: 표 S3). 우리는 이후에 신증이 없는 T2D와 명목상 연관된 478개의 T2D-ESK D 관련 변이체 중 174개를 제외했습니다. 나머지 T2D-ESKD 연관 중에서 6개의 독립적인 연관을 나타내는 상위 변이체는 게놈 전체의 중요성을 달성했습니다(표 3, 그림 2a). 가장 강한 연관성은 APOL1에 위치한 rs9622363에서 관찰되었습니다(P=1.42 × 10−10, OR=0.77, EAF=0.45). 이 변이체는 비당뇨병 ESKD와 관련된 APOL1 G1 대립유전자(rs60910145, rs73885319)와 중간 정도의 연관 불균형(YRI에서 각각 r{40}}.33 및 0.34)에 있었습니다[6]. 두 번째로 강한 연관성은 SLITRK3 근처에 위치한 유전자간 변이인 rs58627064에서 발생했습니다(P=6.81 × 10−10, OR=1.62, EAF=0.06). 두 개의 독립적인 신호 rs142563193(P=1.24 × 10−8 , OR=0.74, EAF=0.23) 및 rs142671759(P=5.53 × 10 ENPP7 근처에 위치한 17번 염색체 상의 −9 , OR=2.26, EAF=0.02)도 게놈 전체에 걸쳐 유의미했습니다. 또한 GNG7 및 rs72858591(P RND3/RBM43에 위치한=4.54 × 10−8 , OR=1.43, EAF=0.10)이 확인되었습니다(그림 1a).

4단계 비당뇨병 ESKD 분석 및 5단계 모든 원인 ESKD 메타분석

식별 단계 후, T2D-ESKD(P < 1="" ×="" 10-5="" )와="" 암시적인="" 연관성을="" 나타내는="" 304개의="" 변이체가="" 1910개의="" 독립적인="" 비당뇨병="" eskd="" 사례와="" 1c단계의="" 908개="" 대조군에서="" 테스트되었습니다.="" 4단계="" 분석의="" 목표는="" 비당뇨병="" 환자에="" 대한="" t2d-eskd="" 관련="" 유전자좌의="" 기여도를="" 평가하는="">신장질병. 이질성 I2가 80% 이상인 변이체를 제외한 후 25개의 변이체가 비당뇨병 ESKD와 명목상 연관되었습니다(P < 0.05).="" apol{14}}myh9="" 영역에서="" 강한="" 연관성(1.27="" ×="" 10−29="">< p="">< 8.{11}}="" ×="" 10−15)이="" 관찰되어="" 비당뇨병="" 환자에서의="" 역할을="">신장 질병. 5342개의 모든 원인 ESKD와 6977개의 비당뇨병 비신장병 대조군을 포함한 모든 원인 ESKD 메타 분석을 수행하여 더 광범위한 형태의 ESKD(5단계)를 가진 25개의 T2D-ESKD 관련 변이체의 일반화 가능성을 평가했습니다. 2개의 유전자좌에서 35개의 게놈 전체의 중요한 변이체가 모든 원인 ESKD와 관련이 있는 것으로 밝혀졌으며, 여기에는 EFNB2 내부 또는 근처에 있는 15개의 변이체와 APOL1의 20개 변이가 포함됩니다(그림 1b). APOL1의 최상위 연관은 rs9622363(P=1.96 × 10−25, OR=0.68, EAF=0.43)이었고 EFNB2 근처의 최상위 신호는 rs77113398(P=9.84 × 10−9 , OR=1.94, EAF=0.023) (표 4, 그림 2b). 4개의 추가 독립 유전자좌가 LPP, FSTL5, OPRK1/ATPV1H 및 SYBU/KCNV1에서 모든 원인 ESKD와 암시적 연관성(P < 5="" ×="" 10-6="" )을="" 보여주었습니다(표="" 4,="" 그림="">

APOL1 신장 위험 유전자형 보인자를 제외한 연관성 분석

T2D-ESKD 사례에서 APOL1 신장 위험 유전자형 보인자를 제외하고 T2D 관련 ESKD를 강화하기 위해 비당뇨병 비신장병 대조군(APOL{7}}음성 모델)을 제외하고 2차 분석을 수행했습니다. 베이스라인 모델은 APOL1 및 MYH9와 T2D-ESKD의 강력한 연관성을 보여주었습니다(표 3, 그림 1a). 이는 일부 사례가 잘못 분류되었을 수 있고 비당뇨병 ESKD일 가능성이 더 높음을 시사합니다. 총 664명의 T2D-ESKD 사례와 918명의 비당뇨병 비신장병 대조군이 1단계 분석에서 제외되어 APOL{28}}음성 모델에 2768명의 T2D-ESKD 사례와 6059명의 대조군이 남았습니다. T2D-ESKD(P < 1="" ×="" 10-5="" )와의="" 명목상="" 연관성은="" 522개의="" 변이체에서="" 관찰되었으며(이="" 중="" 66개는="" 게놈="" 차원의="" 중요성을="" 달성했습니다.="" 추가="" 파일="" 1:="" 표="" s2),="" 이들은="" 3단계="" 구별="" 분석을="" 위해="" 선택되었습니다.="" 메타="" 분석에서="" t2d="" 자체와="" 관련이="" 있다는="" 증거가="" 있는="" 223개의="" 변이체(추가="" 파일="" 1:="" 표="" s4)와="" 강한="" 이질성을="" 나타내는="" 24개의="" 변이체(i2="" 80="" 이상)가="" 제거되었습니다.="" 베이스라인="" 모델에서="" 확인된="" 게놈="" 차원의="" 유의한="" 변이체="" 중="" enpp7의="" rs142671759(p="4.10" ×="" 10−8="" ,="" or="2.30," eaf="0.024)는" apol="" 네거티브="" 모델에서="" t2d-eskd와{61}일관된="" 연결="" 2개의="" 추가="" 변이체가="" gramd3에서="" rs75029938(p="2.02" ×="" 10–9,="" or="1.89," eaf="0.042)" 및="" mgat4c="" 영역에서="" rs17577888에="" 도달하여="" 게놈="" 전체에="" 중요한="" 의미를="" 갖습니다.="" (p="3.87" ×="" 10−8="" ,="" or="0.67," eaf="0.087)" (표="" 5,="" 그림="">

우리는 APOL1 신장 위험 유전자형 보인자를 제외한 1019개의 추가 AA 비당뇨병 ESKD 사례에서 차별을 통과하고 I2 < 80인="" 275개의="" 암시적인="" t2d-eskd="" 연관을="" 추가로="" 테스트했습니다.="" 15개의="" 변이체가="" 비당뇨병="" eskd와의="" 연관성에="" 대한="" 명목상의="" 증거를="" 보여주었습니다.="" 이들은="" 모든="" 원인="" eskd="" 사례="" 3787건과="" apol1="" 신장="" 위험="" 유전자형="" 보인자가="" 제외된="" 비당뇨병="" 비신장병="" 대조군="" 6059건을="" 포함한="" 모든="" 원인="" eskd="" 메타="" 분석에서="" 후속적으로="" 테스트되었습니다.="" gng7의="" 2-염기쌍="" 삭제,="" rs373971520(p="2.17" ×="" 10−8="" ,="" or="1.46," eaf="0.11)," 전체="" 게놈="" 달성="" 모든="" 원인="" eskd와="" 상당한="" 연관성이="" 있습니다(그림="" 3b).="" lpp,="" alk/ypel5,="" mnx{40}}as1/ube3c,="" nup98,="" linc01075/linc00448,="" tmco5a,="" sulf2/linc0152를="" 포함한="" 7개의="" 추가="" 유전자좌가="" 모든="" 원인="" eskd(p="">< 5="" ×="" 10−6)와="" 명목상="" 연관성을="" 표시했습니다.="" (표="" 6).="" 베이스라인="" 모델의="" 상위="" 연관성은="" 유사한="" 효과="" 크기에도="" 불구하고="" 부분적으로="" 감소된="" 샘플="" 크기로="" 인해="" 중간="" 정도의="" 감쇠="" 무의미성을="" 가졌습니다(추가="" 파일="" 1:="" 표="" s5).="" 또한="" 모델(apo="" l{53}}조정="" 모델)에="" 공변량으로="" 포함된="" apol1을="" 사용하여="" 세="" 번째="" gwas를="" 수행하고="" -log(p)="" 값을="" 기준선="" 및="" apol{54}}음성="" 모델과="" 비교했습니다.="" apol{57}}조정된="" 모델과="" apol{58}}="" 음수="" 모델="" 간에="" 높은="" 상관="" 관계(인물="" 상관="" 계수="" r="0.95)가" 관찰되었습니다.="" 세="" 가지="" 비교="" 결과는="" 모두="" 보충="" 문서에="" 포함되어="" 있습니다(추가="" 파일="" 1:="" 그림="">

논의

우리는 15,075개의 AA에서 T2D-ESKD에 대한 유전적 감수성을 조사하는 고밀도 GWAS의 결과를 보고합니다. T2D-ESKD와 관련된 상위 변이는 이후 비당뇨병 ESKD와의 연관성에 대해 평가되었으며, 메타 분석을 수행하여 일반적인 형태의 ESKD에 대한 일반화 가능성을 테스트했습니다. RND 3/RBM43, SLITRK3, ENPP7, GNG7, APOL1, GRAMD3, MGAT4C를 포함하여 7개 유전자좌에서 8개의 독립적인 연관성이 기준선 또는 APOL{12}음성 모델에서 T2D-ESKD와 게놈 전반에 걸쳐 유의미한 연관성을 나타냈습니다. APOL1 외에도 2개의 게놈 전체의 유의한 유전자좌가 모든 원인 ESKD, EFNB2 및 GNG7과 연관되었습니다. 또한 LPP, FSTL5, OPRK1/ATP6V1H, SYBU/KCNV1, ALK/YPEL5, MNX{37}}AS1/UBE3C, NUP 98, LINC01075/LINC00448, TMCO5A 및 SULF2/LIN C01522.

T2D-ESKD(OR=0.77, P=1.42 × 10−10)와 모든 원인 ESKD(OR=0.69, P {{11 }}.96 × 10−25) 기준선 모델에서 비당뇨병과 연관된 APOL1 영역의 인트론 변이체 rs9622363신장 질병아프리카 혈통을 가진 개인에서. APOL1 G1 및 G2 대립유전자에 대한 조건화는 그 중요성을 극적으로 감소시킵니다[6]. rs9622363은 전사 인자(TF) 결합 모티프를 변경하는 것으로 보고되었습니다(추가 파일 1: 표 S6). 최근 연구에서 rs9622363과 APOL1 G1 대립유전자는 나이지리아에서 CKD와 가장 강력한 연관성을 달성한 일배체형을 형성했습니다[19]. G1 또는 G2와 달리 rs9622363(G, EAF=0.57)의 주요 대립유전자는 CKD의 위험과 관련이 있습니다. APOL1 신장 위험 유전자형 보인자를 제외하면 rs9622363과의 연관성이 약화되었습니다. 이를 통해 rs9622363과 APOL1 G1 및 G2 대립유전자가 동일한 신호에 기여함을 확인했습니다. 기준 모델에서 rs9622363을 식별하면 일부 사례를 T2D-ESKD로 잘못 분류할 수 있습니다.

RNA 결합 모티프 단백질 43을 인코딩하는 GTPase 단백질 유전자 RND3과 RBM43 사이에 위치한 유전자간 변이체(rs72858591)는 T2D-ESKD와 게놈 전반에 걸쳐 유의미한 연관성을 드러냈습니다. 이는 TF 결합 모티프 변경과 연관되며 프로모터 및 인핸서 영역 모두와 겹칩니다(추가 파일 1: 표 S6). 이 지역의 독립적인 유전자간 변이체(rs7560163, r{10}}.01, YRI)는 이전에 AA의 T2D와 연관되었습니다[20]. 대조적으로, rs72858591은 본 연구에서 T2D(P=0.073)와 연관되지 않았습니다. 이것은 이 궤적의 두 가지 다른 변형 세트가 T2D 및 T2D-ESKD에 독립적으로 기여함을 시사할 수 있습니다. 이는 가능한 다면발현 효과입니다. T2D-ESKD와 유의하게 연관된 게놈 전체에 걸친 두 개의 독립적인 변이체(rs142563193 및 rs142671759)는 ENPP7 근처에 있습니다. 이러한 변이체는 인핸서 및 프로모터 영역, DNase 과민성 피크 및/또는 TF 결합 모티프와 겹칩니다(추가 파일 1: 표 S6). ENPP7에 의해 암호화된 단백질은 스핑고미엘린을 세라마이드 및 포스포콜린으로 전환시키는 장내 알칼리성 스핑고미엘린 포스포디에스테라제입니다. ENPP7은 콜레스테롤 흡수에 영향을 미치는 것으로 보고되고[21], 고밀도 지단백 콜레스테롤 수치가 당뇨병 환자에서 CKD의 위험인자임을 시사하는 많은 연구[22-24].

GNG7에 있는 두 가지 변이는 T2D-ESKD(rs4807299; P=3.21 × 10−8 , 기준 모델) 또는 모든 원인 ESKD(rs373971520; P=2.17 × 10− 8, APOL{14}}네거티브 모델). Rs4807299는 TF 결합 모티프 변경과 연관되어 있으며 프로모터 및 인핸서 영역 모두와 겹칩니다(추가 파일 1: 표 S6). GNG7은 중추신경계 기능[25] 및 암 위험[26, 27]에 관여하는 G 단백질 소단위 감마 7을 암호화합니다.

당뇨병과 단백뇨가 있는 아프리카계 미국인은 종종 진단적 신장 생검을 받지 않기 때문에 ESKD는 일반적으로 DKD에 의해 유발된 것으로 추정됩니다. 그러나 APOL{0}}관련 비당뇨병신장질병그러한 많은 환자에서 신장 질환의 진정한 원인이 될 수 있습니다. APOL1 신장 위험 유전자형 보인자를 제외한 분석은 보다 균질한 사례 그룹을 생성하고 APOL1 효과와 독립적인 T2D-ESKD의 유전 구조를 밝힐 기회를 제공했습니다. APOL{6}}음성 모델에서는 기준 모델에서 식별된 ENPP7을 복제하는 것 외에도 두 개의 새로운 유전자좌가

T2D ESKD: GRAMD3(rs75029938; P=2.02 × 10−9 ) 및 MGA T4C(rs17577888; P=3.87 × 10−8 )와 게놈 전반에 걸쳐 유의미한 연관성을 달성했습니다. 기능적 주석은 두 변이체가 TF 결합 모티프와 함께 위치한다는 것을 제안했습니다. Rs75029938은 인핸서 및 프로모터 영역에 속할 수 있으며, rs17577888은 말초혈액 단핵구에서 FLVCR1 유전자의 전사체 풍부도와 관련이 있었습니다(P=6.41 × 10-6; 추가 파일 1: 표 S6). GRAMD3의 유전적 변이는 다민족 게놈 전체 메타 분석에서 비만과 관련이 있습니다[28]. 이전 연구에 따르면 비만은 DKD의 주요 위험 요소입니다[29]. MGAT4C는 N-아세틸글루코사민(GlcNAc)의 전달에 참여하는 만노실(알파{31}},3-)-당단백질 베타-1,4-N-아세틸글루코사미닐트랜스퍼라제, 이소자임 C를 인코딩합니다. N-연결된 글리칸의 코어 만노스 잔기에. DKD에서 MGAT4C의 잠재적 관련성은 추가 연구가 필요합니다.

이 분석에는 CKD의 일반적인 형태에서 T2D-ESKD 관련 유전자좌의 일반화 가능성을 평가하기 위해 비당뇨병 ESKD가 있는 AA 코호트가 포함되었습니다. T2D-ESKD 및 비당뇨병 ESKD가 있는 사례를 결합한 메타 분석은 APOL1 외에도 모든 원인 ESKD와 관련된 두 개의 새로운 게놈 전체 중요한 유전자좌를 확인했습니다. EFNB2 근처의 rs77113398(P=9.84 × 10−9, 기준 모델) 및 GNG7의 rs373971520(2.17 × 10−8, APOL1-음수 모델). Rs77113398은 인핸서, 프로모터 영역 및 DNase 피크와 겹칩니다(추가 파일 1: 표 S6). AA의 이전 게놈 스캔은 당뇨병 ESKD와 비당뇨 ESKD 모두에서 EFNB2 영역을 포함하여 염색체 13q33에서 ESKD에 대한 연결에 대한 중요한 증거를 확인했습니다[30, 31]. EFNB2 코딩 영역의 39킬로베이스(kb)에 걸쳐 있는 28개의 태깅 변이체를 조사한 후속 연구에서 두 변이체와 모든 원인 ESKD 사이의 명목상 연관성이 입증되었습니다[32]. 그러나 이러한 보고된 변이체는 rs77113398과 상관관계가 없었습니다. Ephrin-B2(EFNB2)는 발달 중인 네프론에서 발현됩니다. ephrin-B2와 그 수용체 사이의 상호작용은 사구체 미세혈관 조립에서 중요한 역할을 합니다[33]. 또한 ephrin-B2 역 신호 전달은 혈관 신생 및 혈관 안정성을 조절하여 세뇨관 주위 모세 혈관 희박을 방지합니다.신장부상[34]. Ephrin-B1은 또한 족세포 슬릿 횡경막에서 CD{4}}연관 단백질(CD2AP) 및 네프린과 함께 위치하며 슬릿 횡격막에서 장벽 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다[35]. Ephrin B4 수용체 키나제 형질전환 마우스는 사구체를 우회하는 융합된 구심성 및 원심성 세동맥에 의해 나타나는 사구체병증을 발생시킵니다[36]. 따라서 여러 증거 라인이 CKD와 잠재적인 EFNB2 연관을 지지하며 이는 rs77113398의 연관을 뒷받침하는 가장 유망한 원인 유전자입니다.

이 연구에는 장점과 한계가 있습니다. 다단계 연구 설계는 15,075개의 AA를 포함하여 강력했지만 특히 희귀 변이의 경우 T2D-ESKD 연관 복제가 부족했습니다. 또한, 게놈 전반에 걸친 여러 유의미한 신호는 단계에 따라 상당히 다른 효과 크기를 나타냈는데, 이는 단계에 따른 샘플 크기 차이와 "승자의 저주"의 결과로 인한 것으로 보입니다. 초기 긍정적인 결과. 이러한 결과를 확인하려면 향후 복제가 필요합니다. AA에 적절한 샘플이 있는 다른 기존 컬렉션은 거의 없습니다. 이 제한된 복제 노력. 또한, 신장 생검의 빈번한 부족으로 인해 DKD로 잘못 분류된 모든 개인을 배제하기가 어렵습니다. 따라서 우리는 임상 표현형을 기반으로 비당뇨병 병인에 기인한 ESKD가 있는 샘플을 신중하게 제외하고 이후에 비당뇨병 ESKD에 대한 고위험 APOL1 신장 위험 유전자형 보인자를 제외했습니다. 이것은 오분류를 최소화해야 합니다.

결론

결론적으로, GWAS는 T2D-ESKD가 있는 AA에서 수행되었으며 7개의 유전자 좌는 RND3/RBM43, SLITRK3, ENPP7, GNG7, APOL1, GRAMD3 및 MGAT4C를 포함하여 게놈 전반에 걸쳐 유의미한 연관성 증거를 표시했습니다. APOL1 외에도 EFNB2 및 GNG7은 비당뇨병 ESKD와도 연관되었으며 모든 원인 ESKD와 게놈 전체에 걸쳐 유의미한 연관이 있는 것으로 나타났습니다. 최근 아프리카 조상을 가진 인구에서 진행성 DKD로 이어지는 생물학적 과정에 대한 잠재적 영향을 평가하려면 새로 확인된 이러한 연관성에 대한 유전 복제 및 실험적 검증을 포함한 향후 조사가 필요합니다.

행동 양식

연구 참가자

연구 참가자는 Wake Forest School of Medicine(WFSM, N=8052), Family Investigation of Nephropathy and Diabetes(FIND, N=926), Jack son Heart Study(JHS, N {{2)에서 모집했습니다. }}), 지역사회 연구의 죽상동맥경화증 위험(ARIC, N=2221), 젊은 성인의 관상동맥 위험 발생(CARDIA, N=912), 죽상동맥경화증의 다민족 연구(MESA, N { {6}}). 분석은 지역 기관 검토 위원회의 승인을 받았으며 모든 참가자는 서면 동의서를 제공했습니다. ESKD가 발병하기 5년 이상 전에 당뇨병이 진단되었거나 적절한 T2D 기간을 보장하기 위해 당뇨병성 망막병증이 진단되었을 때 중증 DKD를 포함하여 T2D-ESKD가 있는 케이스로 간주되었으며, 신대체 요법으로 추정된 사구체 여과율( eGFR) 30ml/min/1.73m2 이하(CKD4), 또는 소변 알부민 대 크레아티닌 비율(UACR) 300mg/g 이상(대알부민뇨). CKD4 또는 거대단백뇨(N=138)가 있는 참가자는 ESKD 발병 위험이 높은 사례로 포함되었습니다. 미국 당뇨병 협회 기준에 따라 공복 혈당이 126mg/dl 이상, 2-시간 경구 내당능 검사 혈당 200mg/dl 이상, 무작위 혈당 이상으로 T2D가 진단되었습니다. 200 mg/dl와 동일, 당뇨병 약물 사용 또는 의사가 진단한 당뇨병. 비당뇨병 ESKD가 있는 증례는 신대체 요법 시작 시 당뇨병이 없었거나(또는 T2D가 5년 미만) 만성 사구체 질환(예: 국소 분절 사구체 경화증), HIV 관련 신병증, 고혈압 또는 알려지지 않은 원인으로 ESKD가 발생했습니다. 원인. 외과적 또는 비뇨기과적 원인에 기인한 ESKD 환자, 다낭성신장병, 자가면역질환, 간염, IgA 신병증, 막성 사구체신염, 막증식성 사구체신염, 단일원성신장질병제외되었습니다. 당뇨병이 없는 비-신장병 대조군에는 당뇨병이 없거나신장 질병(eGFR 60ml/min/1.73m2 이상 및 UACR < 30mg/g).="" t2d="" 결핍="" 신병증이="" 있는="" 피험자는="" egfr이="" 60ml/min/1.73m2="" 이상이고="" uacr이="" 30mg/g="">

샘플 준비, 유전자형 분석, 전가 및 품질 관리

연구 참가자는 세 가지 다른 플랫폼을 사용하여 전체 게놈 유전자형을 분석했습니다. (1) WFSM, ARIC, CARDIA, JHS, MESA 및 FIND에서 모집한 87{5}}4개의 샘플이 Affymetrix 게놈 전체 인간 단일 뉴클레오티드 다형성에서 유전형이 지정되었습니다. (SNP) 배열 6.0 (Affy6.0); (2) WFSM에서 모집한 3133개의 샘플을 Affymetrix Axiom Biobank Genotyping Array(Axiom)에서 유전자형 분석했습니다. (3) WFSM에서 모집한 3238개의 샘플을 Illumina MEGA(Multi-Ethnic Genotyping Array)에서 유전자형 분석했습니다. 품질 관리 및 전가는 아래에 설명된 대로 각 유전자형 플랫폼별로 별도로 수행되었습니다.

품질 관리(QC)를 통과한 변이체는 1000개의 게놈 3상 국제 참조 패널(2014년 10월 버전)을 포함하는 결합 일배체형 참조 패널과 640을 포함하는 아프리카 게놈 변이 프로젝트(AGVP) 참조 패널 버전으로 전가되었습니다. 아프리카 파트너십에서 친절하게 제공한 아프리카 조상 일배체형만성질환 연구및 Wellcom Trust Sanger Institute [38]. Pre-phasing은 SHAPEIT2[39]를 사용하여 수행되었고, imputation은 IMPUTE2[40]를 사용하여 수행되었습니다. 참조 패널(0.2 × EUR의 빈도 + {{ 13}}.8 × AFR의 빈도) 및 전가 정보 점수 < 0.4.="" 샘플의="" 하위="" 집합은="" sequenom(sequeno,="" san="" diego,="" ca)을="" 사용하여="" apol1="" g1="" 및="" g2="" 변이체에="" 대해="" 직접="" 유전자형을="" 지정했습니다.="" 일치도는="" 귀속된="" 유전자형과="">

Affy6.0 데이터세트

이전에 설명한 대로 [41], WFSM, FIND, JHS, ARIC, CARDIA 및 MESA 코호트에서 1513개의 T2D-ESKD 사례, 5299개의 비당뇨병 비신장병 대조군 및 1892개의 T2D 비신장병 대조군을 Affy6을 사용하여 유전자형 분석했습니다.{{ 11}} (표 1). 각 연구에서 표준 QC 측정이 적용되어 호출률이 < 95%,="" 소수="" 대립유전자="" 빈도(maf)="">< 0.{17}}1="" 또는="" hardy-weinberg="" equilibrium(hwe)에서="" 이탈한="" 변이를="" 제외했습니다.="" (p="">< 0.0001).="" 샘플="" qc는="" 호출="" 비율이="">< 95%,="" dna="" 오염,="" 중복="" 또는="" 모집단="" 이상치를="" 가진="" 대상을="" 제외하기="" 위해="" 수행되었습니다.="" cardia,="" jhs="" 및="" mesa에는="" t2d-eskd="" 사례가="" 없었기="" 때문에="" 이러한="" 연구의="" 샘플은="" wfsm,="" find="" 및="" aric와="" 함께="" 전가="" 및="" 연관="" 분석을="" 위해="">

공리 데이터 세트

WFSM에서 T2D-ESKD가 있는 17{20}}AA 사례 0건, 당뇨병이나 신증이 없는 AA 대조군 770건, 신병이 없는 T2D가 있는 AA 대조군 663건이 맞춤형 Axiom 유전형 배열에서 유전자형을 분석했습니다(표 2). 자세한 변이 정보, 후보 영역의 미세 매핑, 유전자형 분석 방법 및 QC를 포함한 맞춤형 콘텐츠 디자인이 이전에 보고되었습니다[42]. 간단히 말해서, 이 어레이에는 약 264K 코딩 변이체 및 삽입/결실(indels), 70K 기능 상실 변이체, 2K 약리유전체 변이체, 23K eQTL 마커, 246K 다민족 인구 기반 게놈 전체 태그 마커 및 115K 사용자 지정이 포함되었습니다. 콘텐츠 마커. 호출률이 95% 미만인 변형, HWE에서 이탈(P < 0.0001),="" 단형="" 변형은="" 제외되었습니다.="" 다운스트림="" qc,="" 대치="" 및="" 분석을="" 위해="" 총="" 724,530개의="" 변이체가="" 성공적으로="" 호출되었습니다.="" 통화율이="" 낮은="" 개인을="" 제외하기="" 위해="" 샘플="" qc를="">< 95%),="" gender="" discordance,="" dna="" contamination,="" duplication,="" or="" population="">

메가 데이터셋

WFSM에서 MEGA 어레이에서 비당뇨병 ESKD 사례 1910건, T2D ESKD 사례 219건, T2D가 결핍된 T2D 대조군 2{24}}1명, 비당뇨병 비신병증 대조군 908명의 유전자형이 분석되었습니다(표 2). 이 어레이는 여러 민족에 걸쳐 변종 범위를 증가시켜 미세 매핑 및 기능 검색을 개선하도록 설계되었습니다. 어레이에는 (1) 고대부터 다양한 집단에서 GWAS 및 엑솜 분석에 대한 매우 유익한 변이를 포함하는 백본 콘텐츠 및 (2) 인덱스 GWAS 연결을 복제 또는 일반화하는 데 사용되는 사용자 지정 콘텐츠, 우선 순위 영역에서 GWAS 태깅 변이 확장, 우선 순위 영역에서 엑솜 콘텐츠 향상이 포함됩니다. , GWAS 유전자좌를 미세 지도화하고, 기능적 조절 변이체를 식별하고, 의학적으로 중요한 변이체를 탐색하고, 후보 경로에서 새로운 변이체 유전자좌를 식별합니다[43]. 유전자형 분석은 WFSM에서 수행되었습니다. 샘플 처리 중 인공 오류를 최소화하기 위해 케이스 및 대조군의 DNA를 웰 플레이트에 균등하게 삽입했습니다.{15} Coriell Institute for Medical Research의 1000 Genomes Project[44]의 일부로 시퀀싱된 총 48개의 샘플이 유전자형에 포함되었으며 일치율은 98.57%였습니다. Genome Studio(Illumina, CA, USA)를 사용하여 유전자형 호출을 수행했습니다. 위치 누락, 대립 유전자 누락, 대립 유전자 불일치, 호출 비율 < 95%,="" hwe에서="" 이탈(p="">< 0.0001),="" 빈도="" 차이=""> 0.2가 있는 변이체는 1000 Genome Project 단계 3 참조 패널과 비교하여 단형 변이체가 제거되었습니다. 여러 프로브 세트를 비교했으며 가장 높은 호출률을 가진 프로브 세트만 유지했습니다. 다운스트림 QC, 대치 및 분석을 위해 총 1,705,970개의 변이체가 성공적으로 호출되었습니다. 통화율이 낮은 개인을 제외하기 위해 샘플 QC를 수행했습니다(< 95%),="" gender="" discordance,="" dna="" contamination,="" duplication,="" or="" population="" outliers.="" dna="" swapping="" was="" identified="" and="">

통계 분석

발견 단계

우리는 다단계 연구 설계를 사용하여 T2D-ESKD와 관련된 변이와 모든 원인 ESKD에서 잠재적 역할을 식별했습니다. 발견 단계에서 3개의 데이터 세트 모두에서 3432명의 T2D-ESKD 사례와 6977명의 비당뇨병 비신증 대조군이 포함되었습니다(그림 1). 가법 유전자 모델에서 프로그램 GMMAT [45]에서 구현된 로지스틱 혼합 모델 방법을 사용하여 각 데이터 세트에 대해 연관 분석을 수행했습니다. 이 방법은 고품질 상염색체 변이체 세트에서 추정된 유전적 관계 매트릭스(GRM)를 무작위 효과로 포함하여 인구 구조 및 비밀 관련성을 제어합니다. 주성분 분석은 각 유전자형 플랫폼에 대해 EIGENSOFT[46]를 사용하여 수행되었습니다. 연령 및 성별과 함께 첫 번째 고유 벡터(PC1)를 공변량으로 사용했습니다. METAL에서 구현된 고정 효과 역분산 가중 방법을 사용하여 3개의 데이터 세트에서 메타 분석을 수행했습니다[47]. P < 1="" ×="" 10−5="" ,="" 소수="" 대립="" 유전자="" 수(mac)=""> 400, 이질성 I2 < 80인="" t2d-eskd에="" 대한="" 암시적="" 연관성이="" 차별="" 분석을="" 위해="">

차별 단계

발견 단계에서 추정되는 T2D-ESKD 관련 유전자좌가 T2D 그 자체와의 연관성에 의해 주도되었는지 여부를 결정하기 위해, 3개의 데이터세트(Affy6 .{12}}, Axiom 및 MEGA)가 수행되었습니다(3단계, 그림 1). T2D와 명목상 연관(P < 0.05)을="" 나타내는="" 변이는="" t2d="" 관련="" 변이를="" 제거하기="" 위해="">

비당뇨병 ESKD의 확장 분석 및 모든 원인 ESKD의 메타 분석

T2D-ESKD(P < 1 × 10-5 )와의 암시적인 연관성을 보여주지만 T2D와 관련되지 않은 유전적 변이가 1910명의 비-당뇨병 ESKD 사례와 908명의 비-당뇨병 비-신병증 대조군을 포함하는 비-당뇨병 ESKD 코호트에서 조사되었습니다. 비당뇨병 병인과의 연관성을 위한 WFSM-MEGA 데이터세트신장병(4단계). 명목상 연관성을 보여주는 변이(P < 0.{11}}5)는="" 모든="" t2d-eskd,="" 비당뇨병="" eskd="" 및="" 세="" 가지="" 데이터세트(="" n="12,319," affy6.{23}},="" axiom,="" mega)(그림="" 1).="" 이="" 메타="" 분석은="" t2d-eskd="" 연관이="" 모든="" 원인="" eskd의="" 위험에="" 기여했는지="" 여부를="" 평가했습니다.="" 또한="" media="" 컨소시엄(n="15,043" 건="" 및="" 22,318="" 대조군)의="" aa에서="" t2d와의="" 추정="" 연관성에="" 대한="" 최고="" 신장="" 질환="" 관련="" 변이체를="" 찾았습니다.="" 다중="" 비교="" 보정="" 후="" p="">< 0.05인="" snp는="">

APOL1 위험 유전자형 보인자의 배제

APOL1 G1 및 G2 대립유전자는 다음의 위험에 기여합니다.비 당뇨병성 신장 질환[6, 48]. T2D-ESKD의 오분류를 최소화하기 위해 T2D ESKD 사례 및 비당뇨병 비신증 대조군(APOL{12}}음성 모델에서 APOL1 유전자형이 결손된 APOL1 2개 신장 위험 변이 보인자와 APOL1 유전자형이 없는 사람)을 제외하고 두 번째 분석을 수행했습니다. ). 이 분석은 표본 크기를 줄이고 통계적 검정력이 낮음에도 불구하고 모집단의 이질성을 줄였습니다. 구체적으로,{18}}Affy6.0 데이터세트의 T2D-ESKD 케이스 3개 및 컨트롤 630개, Axiom 데이터세트의 T2D-ESKD 케이스 323개, 컨트롤 113개, MEGA 데이터세트의 T2D-ESKD 케이스 33개 및 컨트롤 175개 제거되었습니다. 또한 1910년의 모든 원인 ESKD 사례 중 891건을 제거했습니다. 이 분석은 APOL1을 넘어서는 다른 비당뇨병 ESKD 유전자좌의 효과를 드러낼 수 있습니다. 개인이 2개의 G1 대립형질(rs60910145 G 대립형질, rs73885319 G 대립형질), 2개의 G2 대립형질(rs143830837, 6개의 염기쌍 인프레임 결실)을 보유하거나 복합 이형접합체(1개 G1 및 1개)인 경우 APOL1 신장 위험 변이 보인자로 간주되었습니다. G2 대립유전자) [6].

기능적 특성화

기준선 및 APOL{8}}음성 모델에서 게놈 전체의 유의미한 T2D-ESKD 관련 변이체(r2 1000 Genomes AFR 모집단에서 0.7 이상)의 프록시는 LDlink를 사용하여 선택되었습니다[49 ]. 그런 다음 주요 변이체와 프록시는 Roadmap Epigenomics[51] 및 ENCODE 프로젝트[52]의 염색질 상태 및 단백질 결합 주석, 포유류 전반의 서열 보존, 조절에 대한 변이체의 영향을 포함하는 HaploReg[50]의 기능 주석에 대해 쿼리되었습니다. 모티프, QTL 연구의 유전자 발현.

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