Ротолицевое расщепление одно из наиболее распространенных врожденных дефектов у человека, приблизительно 1 случай на каждые 600 новорожденных по всему свету [1]. Несмотря на успехи в хирургической коррекции это серьёзное уродство оказывает пожизненные осложнения на здоровье и социальную интеграцию. Улучшение понимания этиологии может облегчить разработку новых превентивных мер и терапевтических подходов и может улучшить генетическое консультирование риска в семьях.
Термин 'orofacial cleft' включает широкий круг аномалии. Частые 'типические расщепления' необходимо отличать от редки 'атипических' расщеплений. последняя группа представлена различными редкими формами, такими как срединные и косые расщепления (see Glossary). Типичные расщепления подразделяются на две категории не базе эпидемиологических и эмбриологических результатах исследований : (i) расщепление губы с или без расщепления нёба (CL/P) и (ii) расщепление нёба только (CPO) [2] и [3]. Недавние эпидемиологические и генетические данные показали, что CL/P должно быть в дельнейшем подразделены на CLO, нарушения только губ и CLP, с вовлечением в расщепление как губ, так и нёба [4].
Расщепление может возникнуть в контексте сложных синдромов уродств, таких как Edward's синдром (трисомия 18), Roberts синдром и oro-facial-digital синдром [10]. Большинство типичных расщеплений, однако, являются изолированными или несиндромальными. Предполагается, что приблизительно 70% от всех случаев CL/P и около 50% от всех случаев CPO возникают в отсутствие др. аномалий [11]. На основании этих подсчетов и известной распространенности в популяциях Европы 1 на 700 CL/P и 1 на 1200 fCPO [12], коэффициент распространенности несиндромальных CL/P подсчитывается приблизительно 1 на 1000 и приблизительно 1 на 2400 для несиндромальных CPO. Это указывает на то, что несиндромальные CL/P является наиболее распространенной формой и возможно объясняет, почему большинство эпидемиологических и молекулярно генетических исследований несиндромальных расщеплений осуществляется на пациентах с несиндромальными CL/P (очень мало исследований, изучающих несиндромальные CPO). Краткий обзор современного состояния исследований несиндромальных CPO представлен в Box 1.
|
Box 1
Genetics of nonsyndromic cleft palate only
Cleft palate only (CPO) has a prevalence rate of 1 in 1200 in Europeans and is thus observed approximately two to three times less frequently than nonsyndromic CL/P. The finding of a 56-fold increase in recurrence risk for first-degree relatives [79] provides compelling evidence for the contribution of genetic factors. Despite these observations, only limited research has been conducted into the genetic factors underlying nonsyndromic CPO. At the time of writing, only one single genome-wide linkage study of CPO has been performed [80]. This study investigated nine Finnish families and found suggestive evidence of linkage for three chromosomal loci (1p34, 2p24-25 and 12q21). There was no overlap with regions implicated in nonsyndromic CL/P. A limited number of candidate studies have been performed and these have reported positive association for several genes [4]. In one of the largest studies, which investigated 383 Irish nonsyndromic CPO cases, 31 SNPs in 12 clefting candidate genes were analyzed, and evidence for SMT3 suppressor of mif two 3 homolog 1 isoform a (SUMO1) and transforming growth factor alpha (TGF-?) was obtained [81]. Very recently, strong genetic association between nonsyndromic CPO and Fas associated factor-1 (FAF1) was reported in a multi-population study involving 596 CPO cases and 1060 controls [82]. These genetic findings have been supported by comprehensive functional experiments in the zebrafish model, which have demonstrated the involvement of Faf1 in palatogenesis.
К моменту написания статьи не было опубликовано GWAS несиндромальных CPO. Однако генотипирование наиболее важных маркеров для несиндромальных , CL/P (rs987525) в 295 Европейских несиндромальных CPO семьях оказалось неспособным выявить достоверных ассоциаций, подтвердив, что локус на хромосоме 8 специфически вносит вклад в тип расщеплений с вовлечением губ [49]. Исследования также оказались неспособны идентифицировать ассоциации с несиндромальными CPO для варианта IRF6, 10q25 и 17q22 локусов [17]. Авт. недавнего исследования предположили, что материнские генотипы могут влиять на свойства плодов путем моделирования пренатальных условий [83]. В этом исследовании изучено 357 генов кандидатов на роль расщепления и было установлено, что гены filamin beta (FLNB), hypermethylated in cancer 1 (HIC1) и zinc finger protein 189 (ZNF189) вносят вклад в несиндромальные CPO. Интересно, что нет убедительных находок для несиндромальных CL/P. Хотя эти предварительные данные нуждаются в дальнейшей оценке, они генерируют новую гипотезу различий в этиологии этих двух типичных форм расщепления. |
Все предыдущие формальные генетические и эпидемиологические исследования показали. что этиология несиндромальных CL/P многофакторная. с генетическими и средовыми факторами, вносящими вклад в фенотип. Соответствие величин для несиндромальных CL/P было описано более высоким у монозиготных близнецов (60%), чем у дизиготных близнецов (10%) [13]. Семейные исследования показали, что имеется значительно более высокий показатель семейного повторного появления несиндромальных расщеплений по сравнению с теми. что описаны для др. врожденных уродств. Недавние исследования в популяциях Норвегии [14] и Дании [15] выявили от 10-кратного до 32-кратного увеличение риска повторного появления несиндромальных CL/P среди родственников первой степени затронутых индивидов. Получены также доказательства в подтверждение гипотезы, что тяжесть анатомических нарушений может также влиять на повторное появление у родственников первой степени и что тип расщепления может предсказывать тип повторного возникновения расщепления [15]. Генетическая гетерогенность подтверждается различиями в коэффициенте распространенности несиндромальных CL/P между популяциями. Наивысший показатель наблюдается у азиатов. затем следуют белые и африканцы [16]. Однако различия в использованных методах, средовом окружении или отсутствие убедительной информации затрудняет получение хороших данных о распространенности.
Обычное слияние структур, участвующих в возникновении ротолицевых расщеплений во время эмбрионального развития, нуждается в упорядоченной последовательности событий. Однако, хотя в исследованиях было установлено вовлечение специфических сигнальных молекул и существование взаимодействий между эпителиальными клетками, мезенхимными клетками и внеклеточным матриксом [4], наше понимание биологии этого процесса остается неполным. Поскольку лежащий в основе патогенетический механизм многих синдромальных форм расщепления установлен, факторы , вносящие вклад в несиндромальные расщепления, остаются в основном неизвестными. С 1989, были использованы разнообразные подходы для идентификации генов и путей, лежащих в основе несиндромальных CL/P, включая использование мышиных моделей, цитогенетики, а также изучение сцеплений и генов кандидатов. Однако до 2009, только один ген (interferon regulatory factor 6,
IRF6) был идентифицирован с достаточной степенью постоянства в исследованиях, чтоб рассматриваться как настоящий несиндромальный CL/P-ассоциированный ген [17] и [18]. недавние genome-wide association studies (GWAS) существенно расширили наши знания относительно лежащих в основе факторов риска. Хотя GWAS находятся в фокусе настоящего обзора, короткий обзор важных находок эры pre-GWAS будет представлен ниже.
Pre-GWAS era
Исследования сцеплений было одним из подходов, используемым для идентификации областей/генов кандидатов для несиндромальных CL/P, а также со многими др. болезнями. Чтобы исследовать гипотезу, что существуют редкие высоко пенетрантные мутации лежащих в основе генов, осуществляли скрининг сцеплений в крупных семьях со многими затронутыми членами, напоминающий аутосомно доминантный и ли рецессивный способ наследования [19-23]. Др. исследования сцеплений, которые исследовали больше родословных, но с меньшим числом индивидов, (такие как затронутые единокровные пары или небольшие multiplex семьи), имели целью идентифицировать более распространенные локусы/гены риска в неполной пенетрантностью [12], [24-27]. Хотя некоторые из этих исследований установили наводящие на размышления или геномные достоверные доказательства сцепления, наблюдалось ограниченное перекрывание в идентифицированных регионах и оказывалось даже менее успешным в терминах идентификации причинных генов. Данные мета-анализа от более чем 800 семей выявили строгое доказательство сцепления несиндромальных CL/P с регионом хромосомы 9q21 [28], а последующее тонкое картирование подтвердило, что ген forkhead box E1 (FOXE1) ответствен за сигнал сцепления [29]. Функциональные исследования предоставили подтверждение гипотезы, что FOXE1 является геном чувствительности к несиндромальным CL/P [28]. Однако генетические находки для FOXE1 всё ещё далеки от убедительного воспроизведения [30] и [31]. Исходя из гипотезы, что редкие или менее распространенные варианты могут быть ответственны за некоторые описанные пики сцеплений, ресеквенирование районов сцепления у показательных пациентов из сцепленных семей д. стать мощным инструментом для выявления вариантов, вызывающих расщепление. GWAS, прежде всего, предназначенный для выявление наиболее широко распространённых вариантов, вряд ли выявит такие менее частые варианты.
Многочисленные исследования вариантов были предприняты, чтобы исследовать гены кандидаты, отобранные на базе функциональных или биологических доказательств ( rev. [4] и [32]). Первая позитивная ассоциация была описана между несиндромальными CL/P и двумя полиморфизмами с ограничениями длины в TGF-α (transforming growth factor alpha) локусе [33]. Хотя исследования репликации в независимых выборках дали несогласующиеся результаты, мета-анализ последних исследований TGF-α привел к заключению, что этот ген, в самом деле, фактор риска орофациального расщепления [34]. Последующие исследования изучали широкое разнообразие генов кандидатов, включая B cell CLL/lymphoma 3 (BCL3), myosin heavy chain 9 non-muscle (MYH9), SMT3 suppressor of mif two 3 homolog 1 isoform a (SUMO1), transforming growth factor beta 3 (TGFβ3) и msh homeobox 1 (MSX1), а недавний обзор суммировал доказательства вклада этих генов в несиндромальные расщепления [4].
Наиболее интригующей находкой этих исследований генов кандидатов стала описанная Zucchero et al. in 2004 [18]. Авт. изучали interferon regulatory factor 6 (IRF6), который был идентифицирован ранее как ген, лежащий в основе синдрома Van der Woude [Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM) #119300] [35]. Это нарушение, обнаруживающее аутосомно доминантный способ наследования, очень сходно с несиндромальными формами расщепления ямок нижней губы, являющихся лишь др. клиническими признаками, сопровождающими или CL/P или CPO. Zucchero et al. поэтому предположили, что вариации в локусе
IRF6 д. также вносить вклад в несиндромальные расщепления. Достоверные ассоциации вариантов в и вокруг
IRF6 в самом деле были продемонстрированы в крупной выборке CL/P из 8003 индивидов из 1968 семей, которые представляли десять разных этнических групп. Эти первоначальные находки затем были повторены в нескольких целенаправленных исследованиях [31], [36-41] и GWAS [42]. Последующий углубленный генетический анализ локуса
IRF6 показал, что вариант IRF6 энхансера имеет функциональное занчене [17]. Эффект размера этого single nucleotide polymorphism (SNP), rs642961, был описан в пределах между 1.6 и 1.9 в Европейских выборках [17], [31] и [36]. Этот SNP, rs642961, нарушает сайт связывания
AP-2?, который является транскрипционным фактором, участвующим в черепно-лицевом развитии. Мыши с целенаправленным нокаутом
Ap-2? имеют черепно-лицевые аномалии и дефекты скелета головы и туловища и погибают в перинатальный период [43] и [44]. Эти фенотипические следствия вероятно связаны с неспособностью краниальной части нервной трубки закрываться во время раннего эмбриогенеза. Интересно, что ген, кодирующий
AP-2?,
TFAP2A, картируется в хромосоме 6p24, области, которая также участвует в этиологии несиндромальных CL/P в нескольких поисках сцепления [24] и [45]. Функциональные исследования продемонстрировали, что
Irf6-дефицитные мыши обнаруживают аномальное развитие кожи, конечностей и черепно-лицевых структур [46] и [47]. Идентификация IRF6 в качестве первого причинного гена несиндромальных CL/P привело к обнаружению первого пути развития, вносящего вклад в патогенез расщепления.
GWAS era
Исследования сложных признаков продвинулись существенно после введения GWAS. Каталог GWAS содержит список 867 опубликованных GWAS, в которых представлены важные геномные находки для 175 признаков у человека [48] (www.genome.gov/gwastudies). Недавно, GWAS также чрезвычайно повысило наше знание о геномных локусах, участвующих в этиологии несиндромальных CL/P (Table 1). Первое GWAS несиндромальных CL/P было опубликовано в 2009 и касалось 224 затронутых индивидов и 383 контрольных, происходящих из центральной Европы. Последующее исследование по тонкому картированию было осуществлено в расширенной выборке из 462 затронутых индивидов и 954 независимых контрольных индивидов [49]. Это исследование (Bonn-I) идентифицировало главный локус для несиндромальных CL/P на хромосоме 8q24. Расширение этого исследования, которое включало геномные данные от 401 затронутого индивида и 1323 контрольного, а также независимую Европейскую реплику выборки, идентифицировало два дополнительных локуса на хромосоме 10q25 и 17q22 и подтвердило 8q24 локус (Bonn-II study, [50]). Два независимых GWAS было проведено в США. Grant et al. включили 111 случаев несиндромальных CL/P и 5951 контрольных выходцев из Европы, но не имели реплику выборки (Philadelphia study, [51]). Beaty et al. проанализировали паттерны геномной трансмиссии в 1908 case-parent trios из разных родословных, включая 825 трио Европейского происхождения и 1038 Азиатского происхождения [42]. Основные находки были воспроизведены на 8115 индивидах из 1965 семей из разных популяций. Это привело к идентификации двух новых локусов чувствительности на 1p22 и 20q12, соотв. (Baltimore study). Следующий раздел представит интригующие находки GWAS детально, начиная с 8q24, которая была недвусмысленно идентифицирована во всех 4-х GWAS. Др. находки будут представлены в последовательности хромосом.
Table 1.
Candidate loci for nonsyndromic CL/P
| Locus | Top SNP | RefSeq-Genea | Functional evidence related to orofacial clefting | Refs |
|---|
Confirmed susceptibility loci
|
| IRF6 | rs642961 | Not available | Causative for Van der Woude syndrome; mice deficient in Irf6 show limb and craniofacial anomalies
Causative variant disrupts AP-2? binding site | [35]
[46] and [47]
[17] |
| 8q24 | rs987525 | None | – | – |
Loci with genome-wide significance in a single study
|
| 1p22 | rs560426 | ABCA4 | Abundant in the retina; expressed at lower levels in the brain Mutations implicated in disorders of the retinal system | [64]
[65] and [66] |
| ARHGAP29 (PARG1) | Level of expression might be affected by folic acid | [57] |
| 10q25 | rs7078160 | KIAA1598 | Involved in generation of the asymmetric signals required for neuronal polarization and axon outgrowth | [67] |
| VAX1 | Disruption of Vax1 in mice leads to craniofacial malformations including cleft lip
Lack of Vax1 during mouse embryonic development leads to disturbed proliferation of neural stem cells and defective postnatal neurogenesis | [60]
[68] |
| KCNK18 | – | – |
| 17q22 | rs227731 | NOG | Antagonist of members of the TGF-? superfamily (e.g. BMP4) which are involved in mammalian palatogenesis, and missense/nonsense variants are associated with cleft microforms in humans | [69]
[70] |
| C17orf67 | – | – |
| DGKE | – | – |
| 20q12 | rs13041247 | MAFB | Highly expressed in the epithelia of palatal shelves and in the medial edge during the process of palatal fusion in rodents |
[42] and [71] |
Loci with suggestive evidence in a single studyb
|
| 1p36 | rs742071 | PAX7 | Involved in early specification of neural crest stem cells
Associated with nonsyndromic CL/P in a trio-study of four different populations, with observed imprinting effects | [72]
[73] |
| 2p21 | rs7590268 | ZFP36L2 | – | – |
| LOC10012976 | – | – |
| THADA | – | – |
| 13q31 | rs9574565 | None | – | – |
| 15q14 | rs1258763 | ARHGAP11A | – | – |
| SCG5 | – | – |
| GREM1 | Member of the BMP antagonist family
Involved in fibroblast growth factor (FGF) signaling of limb bud outgrowth
Acts in cooperation with nog in axial skeleton development |
[74]
[61] |
| FMN1 | Controls the rate of actin nucleation, thus influencing cell mortality
Fmn1-knockout mice exhibit oligodactylism and show reduced activity of the BMP4 signaling pathway | [75]
[76] |
| 17p13 | rs9788972 | PIK3R6
PIK3R5 | –
– | –
– |
| NTN1 | Putative function in axon guidance and cell migration during development |
[77] and [78] |
Known human protein coding and non-protein coding genes as provided by the NCBI RNA reference sequences collection, accessed at UCSC genome browser (http://genome.ucsc.edu), hg18. Defined as +/–150 kb of top variant.
b
Defined as P менее 10–5 for several SNPs at locus (Baltimore study) or P менее 10–4 in GWAS and independent replication, with combined P-value < 10–5 (Bonn-II study).
В Bonn-I исследовании область в 640-kb на хромосоме 8q24.21 была обнаружена как содержащая множественные маркеры с высоко достоверными P-значениями, три из них преодолевали порог genome-wide достоверности [52]. Эта область в 640-kb насыщена 146 SNPs , которые были генотипированы по всей выборке. В целом из 26 SNPs, обнаруживающие genome-wide достоверность, и главные SNPs оказались идентичными тем, что от GWAS. Все три последующие GWAS подтвердили ассоциацию в локусе 8q24, с rs987525, оказавшимся наиболее сильно ассоциированным маркером во всех исследованиях. Ассоциация между rs987525 и несиндромальными CL/P была также воспроизведена в дополнительных сфокусированных исследованиях кандидатов различной этнической принадлежности [31], [53-55]. Описанный эффект размера показывает относительно широкий диапазон 1.4-11.1, с оценками 2.0 в самой крупнейшей Европейской выборке [42]. Аллельные частоты для rs987525 сильно варьируют между популяциями с минорными частотами аллелей менее 10%, описанными для Азиат и приблизительно 15-25% для Европейцев [49]. Имеется также некоторое указание, что прочность ассоциаций может варьировать между популяциями [42], [54] и [55]. Однако доверительные интервалы вероятности успешного исхода обычно большие и пока слишком рано делать какие-либо надежные заключения. В Baltimore исследовании, в крупнейшем исследовании не Европейской популяции, кстати, соотношение передаваемых в противовес не передаваемым аллелям было сходным для Азиат и Европейцев, указывая тем самым, что генетический эффект локуса 8q24 достаточно сильный в обеих популяциях.
У Европейцев, population attributable risk (PAR) для rs987525 был подсчитан равным 0.41 [49], указывая, что локус 8q24 является основным локусом чувствительности для несиндромальных CL/P. Это также объясняет, почему этот локус выявляется при GWAS с относительно небольшим размером выборки. PAR для Азиатских популяций ещё не подсчитан. Однако самая низкая частота аллеля риска указывает, что он должно быть существенно ниже по сравнению с Европейцами. Возможно из-за коэффициента распространенности несиндромальных CL/P существенно более высокого у Азиат по сравнению с Европейцами [16], ассоциация между 8q24 и несиндромальными CL/P подтверждают гипотезу, что существуют дополнительные локусы чувствительности и что они может быть более частыми в Азиатских популяциях.
Хотя участие локуса 8q24 в патогенезе несиндромальных CL/P бесспорно, лежащий в основе функциональный механизм остается неизвестным. Ассоциированная область в 640-kb содержит неизвестные кодирующие гены (NCBI RNA reference sequences collection, http://genome.ucsc.edu). Были проделаны первые попытки идентифицировать причинные варианты [49], но ни один из этих подходов не был успешным. Неспособность выявить транскрипты может быть обусловлена тем фактом, что образование губ и нёба происходит между пятой и десятой неделей после зачатия [3], это стадия развития для которой редки, если вообще возможно. получить искусственно панели кДНК.
1p22 locus
Эта область выявлена в исследовании в Baltimore, в котором 2 из 97 SNPs внутри области в 78-kb обнаруживали genome-wide достоверную ассоциацию с несиндромальными CL/P. Анализ Азиатских и Европейских подгрупп выявил более сильный эффект для Азиатских выборок, хотя низкие P-значения были также найдены у Европейцев. Репликационные исследования подтвердили ассоциацию у Восточных Азиат и Европейцев для top SNP rs560426. Однако попытки репликации в популяциях Южной Азии и Центральной Америки оказались безуспешными.
Ассоциированные SNPs картировались в кодирующей и вышестоящих областях гена ATФ-связывающей кассеты, subfamily A member 4 (ABCA4) gene, который кодирует трансмембранный белок. Анализ определения последовательностей всех 50 экзонов ABCA4 в случаях из Iowa и Филиппин выявил 26 missense вариантов, хотя этот анализ был ограничен, поскольку частоты не были оценены в более крупных контрольных выборках. Проведена
In situ гибридизация, нацеленная на экспрессию
Abca4 в структурах нёба на 13.5-14.5 день эмбриогенеза (соответствующему палатогенезу у мышей). Однако, Abca4 может не экспрессироваться в выбранный момент времени. Поскольку причинный вариант ещё неидентифицирован и предполагается, что др. ген может быть ответственным за наблюдаемую ассоциацию [10]. Ген, кодирующий PTPL1-associated Rho-GTPase (
PARG1) [56] является прекрасным кандидатом на роль гена в этом локусе, поскольку он картируется в позиции, непосредственно соседней с ABCA4 и, как было установлено, обнаруживает отличающиеся уровни экспрессии после взаимодействия с фолиевой кислотой [57].
10q25 locus
В выборке исследования Bonn-II 4 SNPs , занимающие область в 30-kb высокого linkage disequilibrium (LD), оказались строго ассоциированными с несиндромальными CL/P. После независимой репликации три из этих SNPs в триадах Европейского происхождения и пи комбинированием обеих баз данных,достоверный genome-wide сигнал был получен для rs7078160. Тот же самый SNP подход к genome-wide достоверности использован в Baltimore GWAS, хотя авт. не подтвердили эту находку. В целенаправленных репликационных исследованиях достоверная ассоциация rs7078160 была также обнаружена среди 101 пациентов с несиндромальными CL/P и среди 254 контрольных индивидов из Эстонии [58], и также среди 149 пациентов с несиндромальными CL/P и среди 303 контрольных индивдов происхождения Майя [55]. Воспроизведение отсутствовало в 199 случаях и 210 контрольных китайской этнической группы Han [59]. Учитывая номинальную достоверность находки для rs7078160 в Азиатской подгруппе Baltimore исследования, это отсутствие ассоциации может быть связано с ограниченным размером выборке китайцев Han.
LD блок ассоциированных маркеров локализуется выше KIAA1598 и ниже гена ventral anterior homeobox 1 (
VAX1). Хотя данные этих мышиных моделей предоставляют дополнительные доказательства гипотезе, что VAX1 является геном кандидатом для несиндромальных CL/P в этом локусе [60], но вызывающие нарушения варианты, кстати. не были описаны.
17q22 locus
Сигналы ассоциации в локусе 17q22 (для rs17760296 и rs227731) впервые были идентифицированы в Bonn-II исследовании. Для rs227731, PAR в популяциях Центральной Европы подсчитан равным 23.9%. Не обнаружено подтверждения для rs227731 у китайцев Han, эстонцев или для популяций Мезо-Америки[55], [58] и [59]. Локус оказался неспособным достичь уровня genome-wide достоверности ни в одном из двух GWAS в США, хотя rs227731 обнаруживал номинальную достоверность в Baltimore исследовании. Причинные варианты ещё не были идентифицированы. Однако интересный ген кандидат,
noggin (NOG), располагается между двумя маркерами. NOG действует как антагонист членам сверхсемейства
TGF-?, которое, как было установлено, участвует в орофациальных расщеплениях [4]. Недавно было показано, что гомолог грызунов Nog инициирует дифференцировку сомитов у эмбрионов мышей - процесс. ведущий к формированию элементов осевого скелета, таких как костных и хрящевых структур [61].
20q12 locus
Во всей выборке Baltimore GWAS, достоверные genome-wide P-значения были получены для 6 SNPs, занимающих область в 20-kb хромосомы 20q12. Эта ассоциация в основном получена в Азиатской подгруппе, в которой top маркеры также обнаруживали genome-wide достоверность. SNPs в этом локусе не были среди достоверных SNPs, описанных в Philadelphia исследовании или в обоих исследованиях из Bonn. Это может быть обусловлено ограниченным вкладом в Европейскую этническую группу индивидов, изученных в этих трех исследованиях. В Baltimore исследовании два наиболее строго ассоциированные SNPs в этом локусе (rs13041247 и rs11696257) были отслежены в дополнительных родословных. Не обнаружено достоверных ассоциаций для родословных, происходящих из Южной/Центральной Америки или Южной Азии, хотя негативные находки у последних могут быть обусловлены небольшим количеством родословных (n = 51). Номинально достоверные находки для обоих SNPs были получены в выборках, происходящих из Восточной Азии и Европейцев. Однако Восточно-Азиатские ассоциации были сильнее для rs11696257, тогда как у Европейцев, самые низкие P-значения были получены для rs13041247. Хотя top варианты в этом локусе имели сходные аллельные частоты в Европейской (37.5%) и Азиатской (41.4%) популяциях, ассоциация была сильнее для Азиатских популяций.
Шесть genome-wide достоверных SNPs локализованы в области в 40 kb. 11 дополнительных SNPs в этой области обнаруживали сигналы сильной ассоциации, хотя и не достигали genome-wide достоверности. Top сигналы картируются в позиции примерно 50 kb ниже гена musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog B (
MAFB), который кодирует v-maf транскрипционный фактор. Секвенирование консервативных элементов внутри 3' региона и кодирующего региона MAFB в случаях и в контроле из Iowa и Филиппин выявило присутствие редкого missense варианта (His131Gln). Этот вариант был идентифицирован в 28 случаях (5.4%) ив 6 контрольных (1.1%). Исследования на животных предоставили дополнительное подтверждение для MAFB как гена кандидата в этом локусе, поскольку его гомолог у грызунов, как было установлено, экспрессируется в черепно-лицевых структурах во время эмбрионального развития
[42].
Concluding remarks and future perspectives
Although there is considerable overlap between studies in terms of the regions identified (particularly for the loci at 8q24 and 10q25), the causative variants still await identification. With the exception of 8q24, each of the identified loci harbors candidate genes. Proof of causality is still lacking in all cases. Future resequencing and functional studies might resolve this issue.
In addition to the five loci showing genome-wide significance in at least one GWAS, five other loci have been proposed as putative susceptibility loci. However, all five fell short of genome-wide significance in the respective samples (Table 1). A meta-analysis of all available data would, presumably, confirm that some of these proposed loci are true candidate regions. Further support for this assumption is provided by the fact that three of these loci, all of which were identified in the Bonn-II GWAS, have already been replicated in the independent European replication sample. Together with two loci from the Baltimore study, these data point towards additional promising loci which are likely to achieve genome-wide significance thresholds when investigated in independent samples with sufficient power (see Box 2 for possible next steps). The Philadelphia study also identified one rare variant (rs17085106, chromosome 18q22), although little support for this finding has been obtained from the other GWAS. Given the modest number of cases in the Philadelphia study, it is possible that this was a chance finding, despite the genome-wide significance.
| |
|
|
Box 2
Beyond single marker analyses – what next?
In the first wave of GWAS, single marker analyses were conducted for hundreds of thousands of markers. Nominal P-values require adjustment for the number of performed tests to exclude chance findings, and only a small number of variants retain genome-wide significance after this correction for multiple testing. However, research into other complex traits has shown that the variants identified by single marker approaches explain only a limited fraction of the genetic variance. Further genetic risk variants await identification and it is probable that several of these are among the nominally associated SNPs identified from GWAS data. The question now arises as to how they can be distinguished from the multitude of false-positive findings, a discussion which has led to the introduction of a second wave of complementary or alternative GWAS analysis strategies. One concept is to increase the number of markers that are analyzed together. For instance, SNPs at one locus (e.g. defined as residing in one gene) can be combined into a conclusive SNP set, resulting in one P-value for each of these subsets, thus decreasing the number of tests. Other approaches test for an enrichment of significant P-values among biological pathways and thereby reduce the number of tests [84].
A second concept involves addressing power issues by limiting the analysis to a defined fraction of single GWAS markers (such as functional variants, eQTLs, pathway members, microRNAs). Here, the analysis of microRNAs might be of particular interest, as latest research findings suggest that noncoding RNAs are involved in craniofacial development [85].
In view of the ever increasing support for the rare variant common disease hypothesis, rare variants are gaining more and more attention. The potential for the use of GWAS data for this approach is rather limited because rare variants are underrepresented on most of the custom SNP arrays. Also, most analysis tools have been designed for common variants, and thus the development of appropriate data analysis tools for rare variants in GWAS data would be required [86]. Alternatively, resequencing of candidate loci might detect rare variants at loci which harbor common susceptibility variants. The introduction of next generation sequencing technologies will lead to the identification of an increasing number of rare variants, some or many of which will reside beyond loci harboring common variants. |
In comparison to research into other complex traits, relatively small sample sizes have led to identification of several genome-wide significant loci for nonsyndromic CL/P. A possible explanation for this success is that the genetic background of nonsyndromic CL/P might be more homogeneous than in other multifactorial disorders. Orofacial clefting occurs in a relatively narrow window of embryological development, during which very specific structures of the developing embryo are affected. This could limit the number of genes involved in comparison to common multifactorial diseases, which occur across a wide range of ages and in which many different biological pathways lead to disease.
The relatively large effect sizes of the loci underlying nonsyndromic CL/P, at least for IRF6 and the 8q24 locus, are somewhat unexpected, given that nonsyndromic CL/P is such a detrimental phenotype, and probably severely curtailed reproduction rates prior to the introduction of corrective surgery. This raises the question of whether the underlying risk alleles in unaffected carriers might contribute to improved survival or higher reproductive fitness. Deviating facial measurements have been demonstrated in relatives of nonsyndromic CL/P patients [62]. Subtle changes in facial measurements determined by clefting risk alleles might have a positive influence on abilities of importance to survival, such as sense of smell or spatial vision. Given the identification of the first risk alleles, these hypotheses can now be empirically studied [63]. It would also be interesting to test for positive selection at loci contributing to the etiology of nonsyndromic CL/P.
These investigations will lead to an improved understanding of the etiology of clefting, which could, in the long term, facilitate the development of preventative measures and novel therapeutic approaches
Сайт создан в системе
uCoz 
Figure 1. Phenotypic variability in orofacial clefts. Typical forms of clefting exhibit considerable phenotypic variability in terms of the structures and sides affected. (a) Normal anatomy of structures involved in orofacial clefting, with colors indicating their distinct embryological origin. Blue: derivative of the medial frontonasal prominence; fuses with the maxillary prominence to form the upper lip and forms the primary palate (fifth to seventh week of embryogenesis). Red: derivatives of the maxillary prominence form the secondary palate (eighth week of embryogenesis), and fuse in the midline and with the primary palate. Black dotted lines indicate lines where clefting can occur. (b-j) Phenotypic variants of CL/P: (b) left-sided cleft lip; (c) left-sided cleft lip and alveolus; (d) left-sided cleft lip, alveolus, and hard and soft palate; (e) right-sided cleft lip; (f) right-sided cleft lip and alveolus; (g) right-sided cleft lip, alveolus, and hard and soft palate; (h) bilateral cleft lip; (i) bilateral cleft lip and alveolus; (j) bilateral cleft lip, alveolus, and hard and soft palate. (k-m) Phenotypic variants of CPO: (k) cleft of the hard palate; (l) cleft of the soft palate; (m) cleft of the hard and the soft palate.