Rhwydwaith Arennau: Defnyddio Data Mynegiant Genynnau sy'n Deillio o Arennau i Ragweld A Blaenoriaethu Genynnau Newydd sy'n Ymwneud â Chlefyd yr Arennau

TRAFODAETH

Rydym yn cyflwynoRhwydwaith Arennau, rhwydwaith cydfynegiant sydd ar gael yn gyhoeddus gyda mynegiant optimaidd a data anodi ffenoteip i'w gymhwyso iddoafiechydon yr arennau. A signiFificyfran cant o gleifion ag amheuaeth o enetigclefyd yr arennauaros heb ddiagnosis genetig, gan fod rhestrau o enynnau clefyd ar gyfer llawer o gyflyrau yn anghyflawn. Nodi pa enynnau sydd dan sylwclefyd yr arennauyn hanfodol ar gyfer gwella'rcynnyrch diagnostig mewn cleifion clefyd yr arennauac amastudio pathogenesis y clefydi fynd atllwybrau triniaeth. Mae sefydlu genynnau clefyd newydd yn gofyn am ddilysiad biolegol gofalus. Mae awgrymu genynnau sy'n deilwng o ymchwiliadau o'r fath yn hollbwysig. Bydd cymhwyso KidneyNetwork ar y cyd â data WES neu GWAS gan neffrolegwyr, genetegwyr clinigol, neu ymchwilwyr yn helpu pob un o'r grwpiau hyn i gymryd rhan mewn goblygiadau genynnau. Mae KidneyNetwork yn cyfuno rhwydwaith cyd-fynegiant yn seiliedig ar set ddata sampl arennau â'r set ddata aml-feinwe a gyhoeddwyd yn flaenorol a ddefnyddiwyd i adeiladu gwaith GeneNet. Drwy gyfuno’r setiau data yn KidneyNetwork cafwyd gwell rhagfynegiadau ffenoteip yn ymwneud â chlefyd yr arennau o’u cymharu â rhwydweithiau yn seiliedig ar y ddwy set ddata ar wahân. Fel prawf o egwyddor, rydym yn dangos bod y rhestr genynnau ymgeisydd ar gyfer y ffenoteip cyfun o systiau arennau ac afu a gynhyrchwyd gan KidneyNetwork wedi blaenoriaethu rhestr hylaw o enynnau ymgeisydd o restr hir o enynnau sy'n cynnwys amrywiadau prin yn ein claf â'r ffenoteip hwn.

CLICIWCH YMA I GAEL CISTANCHE AR GYFER SWYDDOGAETH YR AREN

Ein goblygiad ac archwiliad o GDC6 fel genyn ymgeisydd posibl ar gyfercanlyniad systiau arennau ac afumewn genyn ymgeisydd credadwy, a ategir gan gyd-ddigwyddiad yr amrywiadau colli swyddogaeth ALG6 a chlefyd amlsystig yr afu a'r arennau mewn sawl claf â gwahaniad teuluol cefnogol o gleifion yr effeithiwyd arnynt mewn dau deulu, a thrwy gyfoethogiad ystadegol arwyddocaol o'r ALG6 c. .257 plws 5 G > Amrywiad mewn carfan a ddiffinnir yn ffenoteipaidd o achosion ADPKD/PCLD heb eu datrys. Bydd angen dilysu biolegol i benderfynu'n derfynol a yw ALG6 yn enyn afiechyd ar gyfer ffenoteipiau arennau ac afu amlsystig sy'n dominyddu awtosomaidd.

Mae'r hygrededd biolegol yn cael ei awgrymu gan debygrwydd swyddogaethol hysbys a chraiddiad trawsgrifiadol tynn o ALG6 i enynnau afiechyd sefydledig fel yr amlygwyd gan KidneyNetwork. Mae ALG6, yn debyg i'r genyn amlsystig clefyd yr arennau a'r afu ALG8, yn aelod o'r 3-teulu glucosyltransferase [22]. Yn ogystal ag ALG8 [20], yn ddiweddar mae amrywiadau heterosygaidd ALG9 hefyd wedi'u cysylltu ag etioleg ffenoteipiau cyst yr arennau a'r afu [16]. Mae'r tri genyn hyn i gyd yn chwarae rhan hanfodol yn y llwybr biosynthetig ar gyfer oligosacaridau sy'n gysylltiedig â lipid cyn eu trosglwyddo i weddillion asparagine (N) o broteinau eginol fel N-glycans fel y'u gelwir yn y reticwlwm endoplasmig [23]. Yn ddiddorol, er bod codennau'r arennau neu'r afu wedi'u disgrifio, ymhlith ymwneud aml-organ â ffetysau neu blant ag GDC9-CDG neu'n anaml mewn GDC8-CDG, nid yw codennau wedi'u disgrifio ar gyfer GDC{{16} }CDG [19]. Nid yw rhieni cleifion CDG wedi'u hastudio ar gyfer codennau eto. O ystyried y ffenoteip ysgafn, mae codennau'n debygol o fynd heb i neb sylwi arnynt mewn llawer o achosion, yn enwedig yn ystod cyfnod magu plant, sef pan fydd plant yn cael diagnosis o CDG amlaf.

Ffig. 4 Delweddu gan gleifion. CT abdomenol yn dangos arennau ac afu amlsystig yn SAMPLE6. Amlygir rhai codennau gan saethau coch, gyda'r goden hepatig fwyaf yn mesur 7.7 cm (seren goch). Mae MRI abdomen B plentyn yr effeithiwyd arno o SAMPLE6 yn dangos codennau lluosog yn yr aren chwith (nifer wedi'u hamlygu â saethau coch), rhai hypo-dwys ar T2, ac ychydig o godennau yn yr aren dde. Dangosodd MRI abdomen C o YU378 glefyd yr afu polycystig helaeth a dau goden arennau. Mae MRI abdomen D o YU481 yn dangos codennau afu lluosog. Mae gan yr aren chwith goden 9 cm ac ychydig o godennau bach, ac nid oes gan yr aren dde unrhyw systiau. MRI yr abdomen E yn dangos clefyd polycystig yr afu yn LE1. Mae codennau hepatig yn cael eu hamlygu gan saethau coch, gyda'r syst fwyaf wedi'i leoli yn segment yr afu IV (seren goch), sy'n gofyn am ymyriad llawfeddygol ar gyfer colestasis cynyddol. Mae'n werth nodi bod y ddwy aren yn cyflwyno morffoleg arferol yn absenoldeb unrhyw friwiau systig.

Y ffenoteip yn y genynnol heb ei ddatryscleifion arennau ac afu polycystiga nodwyd gennym i gario amrywiadau ALG6 yn gymharol ysgafn, mewn llawer o achosion iau yn bennaf ac yn asymptomatig, yn gyson â'r ffenoteip a ddisgrifir ar gyfer cleifion sy'n cario amrywiad pathogenig ALG8 neu ALG9 heterosygaidd. Mae'r amrywiadau pathogenig posibl a nodwyd gennym hefyd i'w cael mewn unigolion yn y gronfa ddata gnomAD [17]. Gallai un esboniad am yr arsylwi hwn fod treiddiad anghyflawn o'r afiechyd. Gallai’r ffaith bod rhai o’r unigolion yn ein carfan ni adrodd nad oedd unrhyw aelodau o’r teulu yr effeithiwyd arnynt yn hysbys, yn arwydd o dreiddiad anghyflawn, er bod diffyg arwahanu mewn llawer o deuluoedd. Fodd bynnag, ni wnaethom nodi unigolion heb eu heffeithio sy'n cario'r amrywiad. Esboniad arall yw bod y ffenoteip a arsylwyd yn gymharol ysgafn ac isglinigol. Er enghraifft, canfuwyd codennau'r arennau a'r afu a welwyd yn SAMPLE6 fel canfyddiad damweiniol. Os na wneir delweddu abdomenol mewn unigolion sy'n cario'r amrywiadau hyn, gall y codennau fynd heb i neb sylwi. Hefyd ar gyfer ALG8 ac ALG9 Besse et al. ystyried y ffenoteip cymharol ysgafn a chynnig y gellir pennu hyn yn ôl pob tebyg gan ddau ffactor [16, 20]. Yn gyntaf, disgwylir bod angen ail drawiad somatig i gael ffenoteip systig. Disgwylir i amlder cymharol y treigladau ail drawiad somatig hyn sy'n anactifadu'r copi arferol o ALG8/ALG9 a'r effaith anghyflawn ar Polycystin-1 achosi ffenoteip cymharol ysgafn.

Awgrymwyd yn flaenorol y dylai GDC6 ymwneud ag un unigolyn ag ADPKD [24]. Fodd bynnag, roedd gan y claf hwnnw, a oedd yn cario dau amrywiad missens gyda rhagfynegiadau amhendant nad ydynt wedi'u hasesu'n swyddogaethol, ffenoteip difrifol iawn nad oedd yn cyfateb i'r ffenoteip disgwyliedig ar gyfer GDC6.

Cryfderau a chyfyngiadau

Mae adeiladu rhwydweithiau cyd-fynegiant genynnau yn gofyn am nifer fawr o samplau dilyniannu RNA [6] sy'n deillio o wahanol fathau o gelloedd a chamau datblygiadol er mwyn cyflawni rhagfynegiadau swyddogaeth cywir. Nid yw'r amrywiaeth sampl hwn, ynghyd â niferoedd uchel o samplau, ar gael yn aml ar gyfer meinweoedd penodol. Er mwyn goresgyn y mater hwn, defnyddiodd un dull cynharach debygrwydd hierarchaidd rhwng mathau o feinwe [25]. Fodd bynnag, mae'r datrysiad hwn yn gofyn am ddetholiad genynnau priori oherwydd ei faich cyfrifiadurol. Mewn cyferbyniad, gellir defnyddio ein dull i wneud rhagfynegiadau diduedd ar draws y genom. At hynny, byddai'n rhaid ailadrodd y dull hierarchaidd ar gyfer pob meinwe newydd o ddiddordeb, tra bod modd ailddefnyddio'r set ddata aml-feinwe i adeiladu rhwydwaith meinwe-benodol gwahanol gan ddefnyddio ein dull. Roedd dull arall yn defnyddio mynegiant gwahaniaethol rhwng gwahanol fathau o feinwe [26]. Yma, roedd cydberthynas rhwng y 10 y cant uchaf o'r genynnau a fynegwyd yn fwyaf gwahaniaethol â loci GWAS yn ymwneud â'r arennau. Mae defnyddio mynegiant gwahaniaethol yn caniatáu i ragfynegiadau gael eu gwneud waeth beth fo'r wybodaeth flaenorol am ryngweithiadau genyn-ffenoteip. Fodd bynnag, mae hyn hefyd yn gofyn am gymhwyso toriad mynegiant gwahaniaethol. Mewn cyferbyniad, mae ein hymagwedd yn defnyddio strwythurau biolegol sylfaenol mewn data dilyniannu RNA i gael sgôr rhagfynegi ar gyfer pob genyn. Er bod cyfuno mynegiant gwahaniaethol ag ystadegau cryno GWAS yn caniatáu ar gyfer rhagfynegiadau genynnau diduedd, mae dibynadwyedd anodiadau HPO a ddilyswyd yn arbrofol yn uwch na chanlyniadau GWAS. Felly mae integreiddio cronfa ddata HPO yn arwain at ragfynegiadau mwy dibynadwy. At hynny, rydym yn gwneud rhagfynegiadau ar yr un pryd ar gyfer holl delerau HPO, tra bod angen ailadrodd y dull GWAS ar gyfer pob GWAS o ddiddordeb.

Roedd cyfuno samplau dilyniannu RNA penodol i’r arennau â’r set ddata aml-feinwe yn ein galluogi i oresgyn mater maint y sampl a’r heriau o ran arsylwi mynegiant gwahaniaethol meinwe-benodol wrth ddefnyddio setiau data mynegiant meinwe-benodol yn unig. Yn ogystal, yn ystod datblygiad KidneyNetwork, nid oedd yn rhaid i ni gyfyngu ar nifer y genynnau y mae'r rhwydwaith wedi'i adeiladu arnynt. At hynny, gall defnyddwyr KidneyNetwork gael rhagfynegiadau ar gyfer pob genyn posibl mewn dull diduedd, a gellir cael blaenoriaethau genynnau ar gyfer cyfuniad o dermau HPO.

Anfantais defnyddio data dilyniannu RNA swmp yw bod gennym bŵer cyfyngedig i ddod i gasgliadau ar gyfer genynnau isel eu mynegiant, sy'n arbennig o bwysig ar gyfer genynnau sy'n benodol i fathau o gelloedd prin. Wrth i fwy o ddata cing RNA-dilyniant penodol math o gelloedd ddod ar gael yn y dyfodol, gallai creu rhwydweithiau cydfynegiant yn seiliedig ar wahanol fathau o gelloedd arennau ddatrys hyn ar gyfer genynnau a fynegir yn fwy helaeth o fewn mathau penodol o gelloedd. Cyfyngiad arall ar ddefnyddio data dilyniannu RNA yn unig yw nad yw prosesau biolegol eraill a allai fod yn gysylltiedig â datblygu clefydau, er enghraifft, addasiadau ôl-gyfieithu a rhyngweithiadau protein-protein, yn cael eu hystyried gan ein model rhagfynegi ar hyn o bryd.

Ar wahân i nodi genynnau ymgeisydd credadwy newydd, gellir gwneud defnydd helaeth o'r Rhwydwaith Arennau hefyd i flaenoriaethu genynnau clefyd yr arennau hysbys. Gall hyn fod yn arbennig o ddefnyddiol ar ôl canlyniad diagnostig negyddol cychwynnol ar ôl cynnal dadansoddiad panel genynnau yn seiliedig ar exome, na fydd efallai'n cynnwys dadansoddiad o'r holl enynnau clefyd yr arennau hysbys.

Ar hyn o bryd, mae KidneyNetwork wedi'i optimeiddio ar gyfer clefyd yr arennau cynhenid. Fodd bynnag, gall clefyd yr arennau hefyd fod yn bresennol oherwydd proses bathogenetig mewn systemau eraill, megis y system imiwnedd. Er y gallwn hefyd ddod i gasgliadau ar flaenoriaethu genynnau ar gyfer ffenoteipiau nad ydynt yn arennau, gall y rhagfynegiadau hyn wella trwy adeiladu rhwydweithiau penodol ar gyfer meinweoedd gwahanol yn y dyfodol.

Sylweddolwn, ar sail y llenyddiaeth bresennol yn unig, y byddai ALG6 yn genyn ymgeisydd ar gyfer y ffenoteip syst yn SAMPLE6. Er mwyn profi cyfranogiad ALG6 yn y ffenoteip hwn, mae angen dilyniant swyddogaethol. Ond y mae hyn hefyd yn profi cryfder ein dull ; allan o 322 o enynnau ag amrywiadau a allai fod yn niweidiol, cafodd y genyn ymgeisydd credadwy hwn ei flaenoriaethu i'r 3 uchaf, gan wneud mynd i mewn i ddata dilyniannu eang exome - ar gyfer mwy o gleifion, gyda ffenoteipiau amrywiol - yn amser-effeithiol ac yn werth chweil.

Gwell rhagfynegiadau swyddogaeth genynnau

Rydym yn dangos bod ein dull gwell o aseinio swyddogaethau genynnau a thelerau HPO cysylltiedig â’r arennau i enynnau yn perfformio’n well na’r model a gyhoeddwyd yn flaenorol. Mae ein hymagwedd traws-ddilysu gadael-un-allan yn sicrhau nad yw rhagfynegiadau yn cael eu gor-ffitio, nad yw gwerthoedd yr AUC yr adroddir amdanynt yn cael eu chwyddo a bod ein dull yn gadarn. Ymhellach, cyn rhagfynegi cymdeithasau ffenoteipiau genynnau, fe wnaethom eithrio cysylltiadau genynnau-clefyd o gronfa ddata HPO nad oedd ganddynt lawer o dystiolaeth arbrofol, oherwydd mae cywirdeb rhagfynegiad yn dibynnu ar gywirdeb cymdeithasau ffenoteipiau genynnau anodedig. Mae cywirdeb rhagfynegiad yn seiliedig ar wir ragfynegiadau genynnau positif a gwir negyddol, sy'n golygu bod mapio genynnau hysbys i ffenoteipiau yn fwy cywir yn arwain at well rhagfynegiadau. Bydd cywirdeb cysylltiad genynnau-ffenoteip yn gwella unwaith y bydd mwy o enynnau wedi'u hanodi a'u dilysu ar gyfer pob ffenoteip. Felly, rydym yn disgwyl gwelliant yng nghywirdeb rhagfynegi rhwydwaith wrth i wybodaeth am gymdeithasau ffenoteip genynnau gynyddu a chael ei hychwanegu at gronfa ddata HPO.

Cymwysiadau Rhwydwaith Arennau

Rydym wedi datblygu https://kidney.genenetwork.nl/ lle rydym yn darparu rhagfynegiad tymor genyn-HPO. Gan ddefnyddio'r un algorithm rhagfynegi a ddefnyddiwyd gennym i aseinio genynnau i dermau HPO, gwnaethom hefyd ragweld pa enynnau sy'n debygol o fod yn gysylltiedig â llwybrau GO, KEGG, ac Reactome. Yma rydym hefyd yn darparu fersiwn ar-lein o GADO y gellir ei ddefnyddio i flaenoriaethu genynnau perthnasol ar gyfer cleifion yr amheuir bod ganddynt glefyd yr arennau prin. Mae'n bosibl nodi ffenoteip claf gan ddefnyddio termau HPO a darparu rhestr o enynnau sy'n cynnal amrywiadau a allai achosi clefydau. Yna bydd y genynnau hyn yn cael eu rhestru gan ddefnyddio KidneyNetwork, a thrwy hynny'n galluogi adnabod genynnau sy'n fwy tebygol o fod yn gysylltiedig â chlefyd y claf. Gan nad oes angen lanlwytho gwybodaeth enetig bersonol, mae'r dull hwn yn parchu preifatrwydd cleifion. Rydym yn cynghori defnyddio sgoriau KidneyNetwork ar y cyd â data WES neu GWAS i gynyddu cywirdeb rhagfynegiad.

Cyfeiriadau yn y dyfodol

Bydd cymhwyso KidneyNetwork i achosion heb eu datrys o ddiagnosteg, carfannau ymchwil mawr ac, er enghraifft, setiau data GWAS yn arwain at fwy o fewnwelediad i ffisioleg yr arennau a phathoffisioleg. Er mwyn gwella cywirdeb rhagfynegiad ffenoteip arennau ymhellach, rydym yn bwriadu adeiladu rhwydweithiau penodol math o gelloedd trwy ymgorffori data dilyniannu RNA un-gell, y disgwyliwn y bydd yn cynhyrchu rhagfynegiadau ffenoteip genyn manylach a chywirach. Casgliad Rydym yn cyflwyno KidneyNetwork, rhwydwaith cyd-fynegiant aren-benodol sy'n rhagweld yn gywir pa enynnau sydd â swyddogaethau aren-benodol. Gellir ymestyn y dull a ddatblygwyd gennym i gyfuno data aml-meinwe â data meinwe-benodol yn hawdd i feinweoedd eraill, gan ganiatáu gwell rhagfynegiadau ar gyfer clefydau meinwe-benodol eraill. Gan ddefnyddio KidneyNetwork, rydym yn amlygu ALG6 fel genyn ymgeisydd ar gyfer codennau arennau a/neu afu. Mae KidneyNetwork yn arf defnyddiol i helpu gyda dehongli amrywiadau genetig. Gall felly fod o werth mawr mewn nephrogenesis trosiadol ac yn y pen draw wella'r cynnyrch diagnostig mewn cleifion clefyd yr arennau. ARGAELEDD DATA Mae'r setiau data sydd ar gael i'r cyhoedd ac a ddadansoddwyd yn ystod yr astudiaeth gyfredol ar gael yn ystorfa Archif Niwcleotid Ewrop (ENA) (https://www.ebi.ac.uk/ena/browser/home). Mae’r setiau data sy’n deillio o GTEx ar gael o’r gronfa ddata o Genoteipiau a Ffenoteipiau (dbGaP), ond mae cyfyngiadau’n berthnasol i argaeledd y data hyn, a ddefnyddiwyd o dan drwydded ar gyfer yr astudiaeth gyfredol, ac felly nid ydynt ar gael i’r cyhoedd. Fodd bynnag, mae data ar gael gan dbGaP o dan y rhif derbyn phs000424.v8.p2. Nid yw'r setiau data WES sy'n deillio o gleifion a ddadansoddwyd yn ystod yr astudiaeth gyfredol ar gael i'r cyhoedd am resymau preifatrwydd. Mae'r canlyniadau ar gael ar duáin.genenetwork.nl.

CYFEIRIADAU

1. Groopman EE, Marasa M, Cameron-Christie S, Petrovski S, Aggarwal VS, Milo Rasouly H, et al. Defnydd diagnostig o ddilyniant exome ar gyfer clefyd yr arennau. N. Eng J Med. 2019; 380: 142-51.

2. Snoek R, van Jaarsveld RH, Nguyen TQ, Peters EDJ, Elferink MG, Ernst RF, et al. Mae'r dull geneteg-gyntaf yn gwella diagnosteg cleifion ESKD sy'n iau na 50 mlynedd. Trawsblaniad Dial Nephrol. 2020; 37:349-57.

3. Connaughton DM, Kennedy C, Shril S, Mann N, Murray SL, Williams PA, et al. Achosion monogenig clefyd cronig yn yr arennau mewn oedolion. Arennau Int. 2019; 95:914-28. 4. Cooper GM, Shendure J. Nodwyddau mewn pentyrrau o nodwyddau: dod o hyd i amrywiadau sy'n achosi afiechyd mewn cyfoeth o ddata genomig. Nat Parch Genet. 2011; 12:628–40. 5. van Dam S, Võsa U, van der Graaf A, Franke L, de Magalhães YH. Dadansoddiad cydfynegiant genynnau ar gyfer dosbarthiad swyddogaethol a rhagfynegiadau genynnau-clefyd. Bio-wybodaeth Byr. 2017; 19:575–92. 6. Deelen P, van Dam S, Herkert JC, Karjalainen JM, Brugge H, Abbott KM, et al. Gwella’r cynnyrch diagnostig o ddilyniannu ecsome drwy ragfynegi cysylltiadau genynnau-ffenoteip gan ddefnyddio dadansoddiad mynegiant genynnau ar raddfa fawr. Cymmun Nat. 2019; 10: 2837. 7. Köhler S, Carmody L, Vasilevsky N, SWYDD Jacobsen, Danis D, Gourdine YH, et al. Ehangu sylfaen wybodaeth ac adnoddau Ontoleg Ffenoteip Dynol (HPO). Asidau Niwcleig Res. 2019; 47:D1018–27. 8. Ar-lein Etifeddiaeth Mendelaidd mewn Dyn, OMIM®. Sefydliad Meddygaeth Genetig McKusick-Nathans, Prifysgol Johns Hopkins (Baltimore, MD) [Rhyngrwyd]. Ar gael o: https://omim.org/ 9. Orphanet: cronfa ddata ar-lein o glefydau prin a chyffuriau amddifad. Hawlfraint, INSERM 1997. [Rhyngrwyd]. Ar gael o: http://www.orpha.net 10. DeLong ER, DeLong DM, Clarke-Pearson DL. Cymharu'r ardaloedd o dan ddwy neu fwy o gromliniau nodwedd gweithredu derbynnydd cydberthynol: dull di-barametrig. Biometreg. 1988; 44:837–45.

Gwasanaeth Cefnogol:

E-bost:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Ffôn: ynghyd â 86 15292862950

Siop:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop