Articles

American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine

Sarkoidos är en sällsynt multisystem-sjukdom som kännetecknas av icke-kassande granulombildning och som oftast drabbar lungorna. Man har i allmänhet antagit att sarkoidos sannolikt är ett resultat av ett samspel mellan miljömässiga och genetiska faktorer. Hittills har dock inget enskilt orsakande miljöämne identifierats. Under de senaste åren har forskare gett rikliga bevis för att det finns en genetisk grund för sarkoidos. Familjebildning är vanlig vid sarkoidos, och arvbarheten visade sig vara cirka 66 % i en tvillingstudie (1). Tidigare har många riskloci för sarkoidos identifierats i kandidatgenstudier (2). De flesta av dessa fynd var starkt korrelerade med specifika sjukdomsfenotyper eller väntar på replikering. Exceptionellt starka och konsekventa associationer har rapporterats mellan olika sarkoidosfenotyper och specifika alleler i DRB1-regionen för humant leukocytantigen (HLA) (3). Det mest betydelsefulla fyndet är det mellan HLA-DRB1*0301 och Löfgrens syndrom, en akut, självremissande form av sarkoidos med säsongsbetonad incidens. DRB1 är mycket polymorf och andra DRB1-alleler har associerats med kroniska former av sarkoidos. Därför tros sarkoidos, liksom många komplexa sjukdomar, vara en heterogen grupp av sjukdomar med varierande utlösare och genetiska profiler i fenotypiskt skilda patientpopulationer.

I det här numret av tidskriften rapporterar Fischer och medarbetare (s. 877-885) om fynd av ett nytt risklocus för sarkoidos på kromosom 11q13.1 i sex oberoende europeiska kohorter (4).

Artikeln av Fischer och medarbetare har två framträdande resultat. För det första ger locus på 11q13.1 risk för utveckling av sarkoidos sensu lato. Att stratifiera deras kohort i patienter med kronisk sarkoidos eller en av dess kliniska subtyper, Löfgrens syndrom, hade ingen effekt på resultatet av analysen. Detta resultat visar att heterogena sarkoidosfenotyper delar en del av sin genetiska bakgrund och patogenes.

Fyndet har för det andra ännu större betydelse eftersom risklocus vid 11q13.1 också har identifierats i Crohns sjukdom (CD), psoriasis, alopecia areata och spetälska – en varierad grupp av immunreglerade sjukdomar utan stor överlappning i klinisk presentation eller etiologi. Vid sarkoidos, CD och spetälska kan icke-kassande granulom vara ett karakteristiskt fynd. Granulombildning vid lepra orsakas av infektion med Mycobacterium leprae. Å andra sidan är alopeci en icke-granulomatös sjukdom som är starkt associerad med autoantigener. Etiologin för både CD och sarkoidos är fortfarande okänd. Epitoper av specifika Mycobacterium-arter har hittats hos patienter och är misstänkta utlösare, men båda sjukdomarna har också ofta betraktats som autoimmuna sjukdomar, även om autoantigener aldrig har upptäckts.

Det nyupptäckta risklocus är därför troligen inte relaterat till miljöutlösaren eller till den granulomatösa reaktionen i sarkoidos, utan måste vara involverat i en allmän predisposition för en förändrad immunmedierad inflammatorisk reaktion.

För närvarande finns det fem tyska genome-wide association studies (GWAS) rapporterade för sarkoidos av mer eller mindre samma grupp forskare med i stort sett samma kohorter av patienter för identifiering, validering och replikering av riskalleler (tabell 1). Skillnaderna mellan studierna gäller de tre olika typerna av arrayer för genotypning, typ av analys och, när det gäller rapporten om lokus 10p12.2, tillägget av en kohort av patienter med Crohns sjukdom för identifiering av risklocus. I varje studie kunde olika riskloci för sarkoidos identifieras på grund av att arraysens innehåll inte överlappade varandra. Den aktuella studien av Fischer och medarbetare replikerar alla tidigare funna tyska associationer, vilket kan förväntas med god genomisk täckning och överlappande populationer.

TABELL 1. Genombaserade ASSOCIERINGSSTUDIER FÖR SARCOIDOSIS

Franke och kollegor, 2008 (9)* Hofmann och kollegor, 2008 (10) Hofmann och kollegor, 2011 (11) Fischer och kollegor, 2012 (4) Adrianto och medarbetare, 2012 (7) Hofmann och medarbetare, 2012 (12)
Array Affymetrix GeneChip Human Mapping 100K Set Affymetrix Genome-Wide Human SNP array 5.0 Affymetrix GeneChip Human Mapping 100K Set Affymetrix Genome-Wide Human SNP array 6.0 Illumina HumanOmni1-Quad array Affymetrix Genome-Wide Human SNP array 6.0
SNPs på array 116 204 440 794 116 204 906, 600 1 140 419 906,600
SNPs i analys 83 360 375 771 97 088 1 294 967† 657 350-864 829 677,619
Befolkning Tyskland Tyskland Tyskland Tyskland AA och EA Tyska
På array 398 ca + 394 ctr 499 ca + 490 ctr 381 ca + 392 ctr 564 ca + 1,575 ctr AA: 818 ca + 1 088 ctr 637 ca + 1 233 ctr
EA: 518 ca + 379 ctr
Validering, replikering och finkartläggning‡ 657 ca + 1 091 ctr 267 ca 1649 ca + 1 832 ctr 1582 ca + 1 783 ctr Europatäckande kohort: 935 ca + 2 564 ctr 1489 ca + 2 137 ctr 303 ca + 281 ctr301 Tjeckiska trios: 267 ca + 330 ctr Svenska: 1 066 ca + 940 ctr AA: 455 ca + 577 ctrEA: 442 ca + 339 ctr + 1 945 extra ctr 1 664 ca + 2 932 ctr 303 ca + 281 ctr Tjeckiska: 267 ca + 330 ctr Svenska: 1066 ca + 940 ctr
Risk Locus 10p12.2 10q22.3 6p12.1 11q13.1 6p21.3 12q13.3-q14.1
SNP rs1398024 Rs2789679 rs1048441 rs479777 rs715299‡ rs1050045§
OR 0.81 carriership rare allele 0.60 carriership rare allele 1.24-1.72 allelic rare allele 0.67-0.79 allelisk sällsynt allel AA: 1.30-1.52 allelisk sällsynt allel 1.05-1.41 allelisk sällsynt allel
EA: 1.14 alleliska sällsynta allel
Gene‖ C10ORF67 ANXA11 BAG2, C6ORF65, KIAA1586, ZNF451, RAB23 KCNK4, PRDX5, PCLB3, CCDC88B NOTCH4 OS9, AGAP2, TSPAN31, CDK4, MARCH9, CYP27B1, METTL1, FAM119B

Definition av förkortningar: AA = afroamerikan; ca = sarkoidosfall; ctr = kontroller; EA = europeisk amerikan; OR = oddskvot; SNP = singelnukleotidspolymorfism.

*Poolad analys av kohorter av sarkoidos och Crohns sjukdom.

†På imputering.

‡Tyska om inte annat beskrivs.

§Det gick inte igenom genomomövergripande signifikans i EA.

‖De mest misstänkta generna är fetstilade.

Märkligt nog delas alla rapporterade genomomövergripande associationer med andra immunoreglerade sjukdomar. Detta placerar sarkoidos i en mångsidig grupp av autoimmuna och relaterade sjukdomar, som består av många extremt sällsynta och allmänt förekommande sjukdomar, som diabetes mellitus, reumatoid artrit och inflammatoriska tarmsjukdomar. Denna grupp av sjukdomar förknippas genom familjär klusterbildning och ökad familjär risk utan tydliga arvsmönster (5). Dessutom är utvecklingen av lungfibros en försvagande och ofta dödlig komplikation till många av de systemiska sjukdomarna i denna grupp.

Initiativ för att integrera den enorma mängden genetisk information om dessa sjukdomar och sökningar efter gemensamma genetiskt predisponerande loci är sällsynta. I ett nyligen genomfört försök av Cotsapas och medarbetare (6) jämfördes GWAS-resultat för sju besläktade sjukdomar: celiaki, Crohns sjukdom, multipel skleros, psoriasis, reumatoid artrit, systemisk lupus erythematosus och typ 1-diabetes. De fann att över 40 % av riskallelerna för immunmedierade sjukdomar var förknippade med flera – men inte alla – immunmedierade sjukdomar och att olika grupper av interagerande proteiner kodas nära alleler som predisponerar bärare för samma delmängder av sjukdomar. Sådana studier hjälper oss att identifiera markörlokaler, associerad patogenes och möjliga terapeutiska mål. Klinisk tillämpning, t.ex. genom fastställande av en individs genetiska risk för sjukdomsutveckling, är dock fortfarande långt borta.

En begränsning av den nuvarande GWAS är att den endast tillämpades i europeiska kohorter. Medan européer oftast lider av självbegränsande eller mild sarkoidos, är afroamerikaner både vanligare drabbade och lider av allvarligare sjukdom. Hos asiater är sarkoidos å andra sidan sällsynt, men extrapulmonala manifestationer, som ofta involverar hjärtat eller ögonen, är vanliga bland patienterna. Strax efter den aktuella rapporten från Fischer och medarbetare publicerades dock den första associationsstudien med afroamerikaner (7). De viktigaste associationerna hittades i HLA-regionen. Och även om regionen är känd för sin uttömmande kopplingsobalans visade omfattande analyser att olika alleler, till exempel NOTCH4, gav en oberoende risk för att utveckla sarkoidos i den populationen. Förutom den afroamerikanska kohorten studerades en europeisk-amerikansk kohort av Adrianto och kollegor, och detta visade att vissa HLA-riskloci var gemensamma, medan andra var etnicitetsspecifika. Riskloci ANXA11 och 12q13.3-q14.1 replikerades i både den afroamerikanska och den europeisk-amerikanska kohorten, medan RAB23 endast hittades hos afroamerikaner. Det aktuella fyndet av Fischer och medarbetare, CCDC88B och risklocus C10ORF67 återfanns dock inte bland de SNPs som gav en risk associerad med ett P < 1 × 10-4 i någon av de amerikanska kohorterna.

Sarkoidos är känd för att vara en heterogen sjukdom. Skillnader mellan resultaten från de europeiska och amerikanska GWAS:erna kan ha introducerats av skillnader i inklusionskriterierna för fallen. I studien av Fischer och medarbetare led alla sarkoidospatienter av en lungsjukdom, men i den amerikanska studien var det inte obligatoriskt med lunginblandning för att inkluderas. Dessutom krävdes det för att inkluderas i den så kallade ACCESS-populationen (A Case Control Etiologic Study of Sarcoidosis) som Adrianto och medarbetare använde sig av, att sjukdomen var biopsibevisad, vilket resulterade i att endast 1 % av fallen med akut sjukdom inkluderades.

Alla GWAS-undersökningar är eniga om att riskloci inte finns hos alla patienter och att den ökade risken för bärare är låg. Med undantag för HLA kan de nuvarande riskloci för sarkoidos inte förklara den höga arvbarheten och kan inte identifiera riskindivider, underlätta diagnosen eller förutsäga prognosen i klinisk praxis. Tendensen att analysera större kohorter eller utföra metaanalyser kommer inte att lösa dessa problem omedelbart, eftersom man med ökande antal kommer att ha den statistiska kraften att upptäcka även mindre risker. Större kohorter tillsammans med omfattande sjukdomsfenotypning kommer dock att göra det möjligt att upptäcka särskilda gener som är involverade i sjukdomsutveckling och organpåverkan. Därför skulle en metaanalys av array-resultaten från de europeiska och amerikanska kohorterna vara ett logiskt nästa steg.

För övrigt kommer stora kohorter också att öka förmågan att upptäcka ”icke associerade alleler”, och när det gäller gruppen immunreglerade sjukdomar är dessa så kallade ”negativa fynd” av särskilt intresse. Negativa fynd kommer att göra det möjligt att diskriminera mellan de vägar som är involverade i specifika sjukdomsgrupper, till exempel i granulomatösa respektive icke granulomatösa sjukdomar.

En ytterligare komplikation när det gäller att förstå genetiken för sarkoidos är den saknade arvbarheten: det möjliga bidraget från varianter med låg minor allelfrekvens (MAF), definierad som ungefär 0,5 % < MAF < 5 %, eller från sällsynta varianter (MAF < 0,5 %) (8). Sådana varianter är inte tillräckligt frekventa för att fångas upp av nuvarande GWA-genotyperingsarrayer, och de har inte heller tillräckligt stora effekter för att upptäckas genom klassisk kopplingsanalys i familjestudier. För blygsamma effektstorlekar kan associationstestning kräva sammansatta tester av den totala ”mutationsbelastningen” genom att jämföra frekvenser av mutationer med potentiellt liknande funktionell effekt i fall och kontroller. Sådana lågfrekventa varianter kan ha betydande effektstorlekar utan att visa tydliga mendelska arvsmönster.

Det är uppenbart att sarkoidos är en av många immunomedierade inflammatoriska sjukdomar med en komplex etiologi som är förknippad med effekterna av flera gener och miljöfaktorer. GWASs i framtiden bör fokusera på metaanalys, sjukdomsfenotypning och helst involvera olika etniska grupper.

Section:

Sverrild A, Backer V, Kyvik KO, Kaprio J, Milman N, Svendsen CB, Thomsen SF. Ärftlighet vid sarkoidos: en registerbaserad tvillingstudie. Thorax 2008;63:894-896.

Crossref, Medline, Google Scholar
Grutters JC, Drent M, van Den Bosch JMM. Sarkoidos. I: du Bois RM, Richeldi L, redaktörer. Interstitiella lungsjukdomar. European Respiratory Society Monograph. Vol. 46. Sheffield, UK: European Respiratory Society Journals; 2009. s. 126-154.
Grunewald J. Review: role of genetics in susceptibility and outcome of sarcoidosis. Semin Respir Crit Care Med 2010;31:380-389.

Crossref, Medline, Google Scholar
Fischer A, Schmid B, Ellinghaus D, Nothnagel M, Gaede KI, Schürmann M, Lipinski S, Rosenstiel P, Zissel G, Höhne K, et al. Ett nytt risklocus för sarkoidos hos européer på kromosom 11q13.1. Am J Respir Crit Care Med 2012;186:877-885.

Abstract, Medline, Google Scholar
Hemminki K, Li X, Sundquist J, Sundquist K. Familiärt samband mellan typ 1-diabetes och andra autoimmuna och relaterade sjukdomar. Diabetologia 2009;52:1820–1828.

Crossref, Medline, Google Scholar
Cotsapas C, Voight BF, Rossin E, Lage K, Neale BM, Wallace C, Abecasis GR, Barrett JC, Behrens T, Cho J, et al.; FOCiS Network of Consortia. Genomgående delning av genetiska effekter vid autoimmuna sjukdomar. PLoS Genet 2011;7:e1002254.

Crossref, Medline, Google Scholar
Adrianto I, Lin CP, Hale JJ, Levin AM, Datta I, Parker R, Adler A, Kelly JA, Kaufman KM, Lessard CJ, et al. Genome-wide association study of African and European Americans implicates multiple shared and ethnic specific loci in sarcoidosis susceptibility. PLoS ONE 2012;7:e43907.

Crossref, Medline, Google Scholar
Manolio TA, Collins FS, Cox NJ, Goldstein DB, Hindorff LA, Hunter DJ, McCarthy MI, Ramos EM, Cardon LR, Chakravarti A, et al. Att hitta den saknade arvbarheten för komplexa sjukdomar. Nature 2009;461:747-753.

Crossref, Medline, Google Scholar
Franke A, Fischer A, Nothnagel M, Becker C, Grabe N, Till A, Lu T, Müller-Quernheim J, Wittig M, Hermann A, et al.. Genome-wide association analysis in sarcoidosis and Crohn’s disease unravels a common susceptibility locus on 10p12.2. Gastroenterology 2008;135:1207–1215.

Crossref, Medline, Google Scholar
Hofmann S, Franke A, Fischer A, Jacobs G, Nothnagel M, Gaede KI, Schürmann M, Müller-Quernheim J, Krawczak M, Rosenstiel P, et al. Genombreddassocieringsstudie identifierar ANXA11 som ett nytt mottaglighetslocus för sarkoidos. Nat Genet 2008;40:1103-1106.

Crossref, Medline, Google Scholar
Hofmann S, Fischer A, Till A, Müller-Quernheim J, Häsler R, Franke A, Gäde KI, Schaarschmidt H, Rosenstiel P, Nebel A, et al.; GenPhenReSa Consortium. En genomövergripande associationsstudie avslöjar bevis för ett samband med sarkoidos vid 6p12.1. Eur Respir J 2011;38:1127-1135.

Crossref, Medline, Google Scholar
Hofmann S, Fischer A, Nothnagel M, Jacobs G, Schmid B, Wittig M, Franke A, Gaede KI, Schürmann M, Petrek M, et al. Genome-wide association analysis reveals 12q13.3-q14.1 as new risk locus for sarcoidosis. Eur Respir J (In press)

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.