专题笔谈:基因组医学时代肾病研究
膜性肾病遗传学研究的现状与展望
中华医学杂志, 2024,104(16) : 1360-1362. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20231108-01037
摘要

原发性膜性肾病(PMN)是成年人肾病综合征中最常见的病理类型之一。全基因组关联分析(GWAS)的应用推动传统医学向精准医学的发展,为更深入地理解PMN的发病机制和个体差异提供了新的视角;同时也将完成临床转化,为奠定PMN的精准诊治提供坚实的基础。本文围绕基因组医学时代下PMN中开展的GWAS研究,重点阐述PMN相关的遗传易感位点对基础研究和临床转化研究的意义。

引用本文: 胡晓帆, 谢静远. 膜性肾病遗传学研究的现状与展望 [J] . 中华医学杂志, 2024, 104(16) : 1360-1362. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20231108-01037.
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原发性膜性肾病(PMN)是成人原发性肾小球肾炎中常见的类型,好发于中老年人群,典型临床表现为肾病综合征,病理表现为肾小球基底膜上皮侧弥漫的免疫复合物沉积伴基底膜弥漫增厚。PMN病因及致病机制尚不清楚,磷脂酶A2受体(PLA2R)1、Ⅰ型血小板域蛋白 7A抗原(THSD7A)2、神经表皮生长因子样蛋白-13(NELL-1)等PMN特异性足细胞靶抗原4的发现推动了膜性肾病的机制研究。在基因组医学时代下,PMN的诊治更是迎来了新的发展,通过全基因组关联分析(GWAS)定位疾病相关的遗传易感位点,对于深入剖析PMN的发病机制,发现潜在的治疗靶点具有重要意义5, 6, 7, 8, 9, 10,同时也有助于推动PMN的无创诊断及精准治疗策略的制定与实施911, 12。本文围绕基因组医学时代下PMN中开展的GWAS研究,重点阐述PMN相关的遗传易感位点对基础研究和临床转化研究的意义。

一、基因组研究与PMN致病机制研究

Stanescu等6在2011年发表了PMN中的首个GWAS研究。该研究入选了556例高加索人PMN患者及2 338名来自相应地域的健康人,采用单核苷酸多态性(SNP)芯片对基因组范围内28.3万个SNPs进行检测,发现位于2q24的rs4664308(PLA2R1基因)和6p21上的rs2187668[人类白细胞抗原(HLA)-DQA1基因]与PMN独立相关。该研究发现两个遗传位点之间存在明显的协同作用,与携带两个保护性等位基因纯合子的患者相比,同时携带这两个风险性等位基因纯合子患者发生PMN的风险最高,升高达78.5倍(95%CI:34.6~178.2;rs4664308等位基因纯合子:4.2倍,95%CI:2.4~7.5;rs2187668:20.2倍,95%CI:5.5~74.4);进而推测PMN患者HLA-DQA1 rs2187668基因多态性可能导致PMN致病性肽链更易提呈给免疫细胞,而同时携带PLA2R1和HLA-DQA1两个风险性等位基因,可使机体更易生成抗PLA2R抗体从而导致PMN的致病风险增加。Lv等7在中国队列(1 112例PMN患者及1 020名健康对照)中对上述GWAS进行验证研究,证实了HLA-DQA1(OR=1.54,95%CI:0.47~5.09)和PLA2R1(OR=3.40,95%CI:2.19~5.29)与中国人群罹患PMN独立相关。该研究进一步分析了基因型与临床指标的关系,提示不同基因型与血清PLA2R抗体水平及肾组织PLA2R1荧光强度相关,携带两个危险等位基因纯合子的患者约73%血清PLA2R抗体阳性,75%肾组织PLA2R1检测阳性;而携带保护性等位基因纯合子的患者两者均阴性。由此进一步证实了HLA-DQA1和PLA2R1之间的相互作用,导致致病抗体产生,引发PMN。由于Stanescu等6的GWAS研究未对不同HLA等位基因进行精细定位,Cui等8进一步对PMN患者HLA区域进行精细定位,对主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ分子(HLA-DRB1、DQA1、DQB1和DPB1)进行测序和分型,结果与前两项研究不同,该研究发现并非HLA-DQA1,而是DRB1*1501(OR=4.65,3.39~6.41)和DRB1*0301(OR=3.96,2.61~6.05)与中国PMN患者发病相关,且与循环抗PLA2R抗体水平相关。作者进一步将HLA的基因型转化为氨基酸,分析显示由DRB1*1501编码的HLA-DRB1β链上的第13位精氨酸和第71位丙氨酸,以及由DRB1*0301编码的第71位赖氨酸,参与形成表位结合槽的第4个口袋,进一步从机制解释了遗传变异的相关性13

GWAS研究效能依赖研究对象的数量和芯片上探针的选择和密度,随着芯片技术的不断改进,高密度芯片已经广泛应用到GWAS研究。Xie等9的GWAS研究中纳入9个国际多中心队列,共1 632例东亚人和2 150例高加索人PMN患者,使用高密度SNP芯片进行基因分型。该研究证实了 HLA-DRB1/DQA1(rs9271573)和PLA2R1(rs17831251)与PMN存在关联,还发现了两个新的遗传易感位点:rs230540(NFKB1基因)及rs9405192(IRF4基因)。rs230450位于4q24的NFKB1内含子区,提示经典炎症通路核因子κB(NF-κB)在PMN发病机制中的重要作用,有可能成为新的治疗靶点。研究随后将SNP分型结果转化为传统HLA分型和氨基酸序列,并进行精细定位。分析显示HLA区域的遗传易感性具有显著的人种差异,DRB1*0301同时在东亚人(OR=3.50,P=9.2×10-23)及欧洲人(OR=3.39,P=5.2×10-82)中与PMN相关联;DRB1*1501仅与东亚人群PMN相关(OR=3.81,P=2.0×10-49),与欧洲人无关;而之前GWAS定位的DQA1*0501仅与欧洲人PMN相关(OR=2.88,P=5.7×10-93),与东亚人PMN无关。氨基酸序列分析提示MHC-Ⅱ类分子β链位于抗原结合槽的第4个锚定口袋的第13位、第71位为东亚人PMN风险氨基酸位点,欧洲人群中PMN风险氨基酸位点则为MHC-Ⅱ类分子α链上第75-107-156-161-163位氨基酸组成的单倍型及β链上第74位氨基酸,由此显示两个种族中PMN抗原提呈表位有所区别。

GWAS及后续相关遗传学研究推进了PMN的致病机制研究。通过定位PMN的遗传易感位点及HLA区域的精细定位,PMN患者中致病抗原如何被提呈,激活T细胞并生成抗体的过程正在逐步被揭示。随着样本量的增加、更高密度SNP芯片或特殊GWAS芯片(如外显子芯片等)的应用,PMN的遗传学发病机制将逐步被揭秘。除了揭示致病机制,基因组学的研究成果也将被应用于临床实践。

二、基因组研究与PMN临床实践

GWAS研究定位的易感位点,除对PMN致病机制的探究具有重要作用,也可用于临床转化,帮助临床进行PMN的诊断、治疗决策及预后预测。早期的GWAS临床研究,主要聚焦于单个高危基因位点对PMN治疗及预后的影响。Bullich等12的89例PMN患者回顾性队列研究结果提示,HLA-DQA1(rs2187668)及PLA2R1(rs4664308)危险等位基因患者对糖皮质激素和免疫抑制剂反应更好,携带HLA-DQA1危险等位基因患者不易出现肾功能进展,相对肾脏预后更佳。Wang等11在258例中国PMN队列中发现携带DRB1*1502基因型的患者循环中抗PLA2R抗体水平更高、基线估算的肾小球滤过率(eGFR)较差、肾脏结局更差。然而多因素分析中,经临床指标(PLA2R抗体、蛋白尿、eGFR)及是否缓解等参数进行校正后,DRB1*1502与终末期肾病(ESKD)的相关性消失。作者推测DRB1*1502可能通过递呈PLA2R的抗原表位,升高PLA2R抗体滴度,影响PMN的严重程度及预后,以此发挥“调节基因”的作用。

基于GWAS定位的易感位点拟合多基因风险评分(PGS)可以整合多个遗传位点的效应,提高单个遗传位点的诊断和预测效果。目前临床常用血清PLA2R抗体水平检测对PMN患者进行无创性诊断,该诊断具有较高的特异度,但灵敏度较低(70%左右),为了提高PMN无创诊断的灵敏度,Xie等9基于GWAS研究中遗传易感位点在不同人种分别建立了遗传评分(GRS),比较GRS及PLA2R抗体对PMN无创诊断的作用。该研究提示单用GRS对PMN患者进行无创诊断,其受试者工作特征曲线下面积(AUROC)在东亚及欧洲人群分别为0.80(95%CI:0.78~0.82)及0.75(95%CI:0.74~0.77),而联合血清PLA2R抗体和GRS建立联合疾病风险评分(CRS)可显著提高PMN无创诊断效能,亚洲人和欧洲人用CRS无创诊断PMN的AUROC分别可提高至0.96(95%CI:0.95~0.98)及0.89(95%CI:0.87~0.91),比单用血PLA2R抗体更佳,尤其在PLA2R抗体阴性时CRS仍然能对20%~37%的患者确诊。该研究显示CRS在PMN无创诊断和预后预测中的潜在价值,但在其应用于临床诊治前还需要在不同人种中进行外部验证。

三、小结与展望

基因组医学推动了PMN的临床和基础研究,通过定位PMN疾病的遗传易感位点,可以帮助揭示其致病机制,寻找新的治疗靶点;通过建立基于遗传-血清学-临床病理的联合风险评分,有助于推进PMN无创诊断、辅助风险评估等。除此之外,未来研究将聚焦通过基因组学研究辅助个体化精准治疗,通过结合基因组学和临床指标预测患者对不同免疫抑制剂、生物制剂的治疗反应,更为精准地选择个体化治疗,以及通过基因组学评估患者出现血栓栓塞等并发症的风险,辅助临床加强监测及二级预防等。因此,应积极开展PMN的基因组学研究,不断增加对PMN遗传机制的认识,推动传统医学向精准医学的发展。

引用本文:

胡晓帆, 谢静远. 膜性肾病遗传学研究的现状与展望[J]. 中华医学杂志, 2024, 104(16): 1360-1362. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20231108-01037.

利益冲突
利益冲突

所有作者声明不存在利益冲突

参考文献
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