जेनेटिक स्टडीज से ऑटोसोमल डोमिनेंट पॉलीसिस्टिक किडनी रोग में अंतर्दृष्टि

अमूर्त

ऑटोसोमल प्रमुख पॉलीसिस्टिकगुर्दा रोगESKD का सबसे आम मोनोजेनिक कारण है।आनुवंशिक अध्ययनरोगियों और पशु मॉडल से रोग विकृति विज्ञान की जानकारी मिली है। दृढ़ता से एक "दहलीज मॉडल" का समर्थन करता है जिसमें रोगाणु और दैहिक PKD1 और PKD2 उत्परिवर्तन, जीन के उत्परिवर्तन (जैसे, SEC63, SEC61B, GANAB, PRKCSH) के कारण व्यक्तिगत ट्यूबलर उपकला कोशिकाओं के भीतर एक महत्वपूर्ण सीमा के नीचे कार्यात्मक पॉलीसिस्टिन खुराक को कम करके पुटी गठन को ट्रिगर किया जाता है। , DNAJB11, ALG8, और ALG9) एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम प्रोटीन बायोसिंथेटिक पाथवे या सोमैटिक मोज़ेकवाद में।आनुवंशिक परीक्षणसंभावित रूप से सिस्टिक पर नैदानिक ​​और पूर्वानुमान संबंधी जानकारी प्रदान कर सकता हैगुर्दा रोग. हालांकि, पीकेडी1 की म्यूटेशन स्क्रीनिंग इसके बड़े आकार और जटिलता के कारण चुनौतीपूर्ण है, जिससे यह महंगा और श्रम-गहन दोनों है।

इसके अलावा, पारंपरिक सेंगर अनुक्रमण-आधारित आनुवंशिक परीक्षण वर्तमान में एटिपिकल के कारणों को स्पष्ट करने में सीमित हैपॉलीसिस्टिक किडनी रोग, जैसे कि पारिवारिक रोग के भीतर मतभेद, एटिपिकलकिडनीइमेजिंग पैटर्न, और गुर्दे की कुल मात्रा और ईजीएफआर गिरावट की दर के बीच असंगत रोग गंभीरता। इसके अलावा, पर्यावरणीय कारक,आनुवंशिकसंशोधक, और दैहिक मोज़ेकवाद भी रोग परिवर्तनशीलता में योगदान करते हैं, आगे व्यक्तिगत रोगियों में उत्परिवर्तन वर्ग द्वारा पूर्वानुमान को सीमित करते हैं। अगली पीढ़ी के सीक्वेंसिंग में हालिया नवाचार उचित लागत पर आणविक निदान को बदलने और विस्तारित करने के लिए तैयार हैं। कई सिस्टिक रोगों और संशोधक जीनों की व्यापक जांच से, लक्षित जीन पैनल, पूरे-एक्सोम, या पूरे-जीनोम अनुक्रमण से ऑटोसोमल प्रमुख पॉलीसिस्टिक किडनी रोग में व्यक्तिगत दवा को आगे बढ़ाने के लिए नैदानिक ​​​​और रोगसूचक सटीकता में सुधार होने की उम्मीद है।

सिस्टैंच ट्यूबलोसा के लिए क्लिक करें

अधिक जानकारी:david.deng@wecistanche.com

परिचय

ऑटोसोमल प्रमुख पॉलीसिस्टिक किडनी रोग (एडीपीकेडी)एक मल्टीसिस्टम डिसऑर्डर है जो कई की वृद्धि की विशेषता हैकिडनी सिस्टऔर गुर्दे की मात्रा का विस्तार अधिकांश रोगियों में ईएसकेडी की ओर ले जाता है। उच्च रक्तचाप, सकल रक्तमेह, पुटी का टूटना और संक्रमण, गुर्दा की पथरी, और पार्श्व दर्द गुर्दे की सामान्य जटिलताएं हैं। साथ ही, बाह्य गुर्दे की अभिव्यक्तियों में यकृत और अग्नाशयी सिस्ट, संवहनी धमनीविस्फार, कार्डियक वाल्व असामान्यताएं, हर्नियास और डायवर्टीकुलोसिस शामिल हैं। की व्यापकता का अनुमान लगानाएडीपीकेडीसामान्य जनसंख्या में परिवर्तनीय आयु-निर्भर पैठ और अपूर्ण नैदानिक ​​​​पता लगाने के कारण चुनौतीपूर्ण रहा है। एडीपीकेडी के चिकित्सकीय रूप से ज्ञात मामलों के महामारी विज्ञान के अध्ययन ने 2.4-9.0 प्रति 10,000 के एक बिंदु प्रसार की सूचना दी। इसके विपरीत, बड़ी आबादी में जीनोम अनुक्रमण के एक हालिया अध्ययन से प्रति 1000 में 1 का न्यूनतम अनुमान प्राप्त हुआ। 1995 में PKD1 और 1996 में PKD2 की पहचान ने डीएनए अनुक्रम-आधारित आणविक निदान के विकास की सुविधा प्रदान की। तब से, अनुक्रमण प्रौद्योगिकी में प्रगति से प्रेरित होकर, सिस्टिक किडनी रोग के आनुवंशिक आधार की जटिलताओं के बारे में हमारी समझ विकसित हुई है। इस समीक्षा में अंतर्निहित महत्वपूर्ण संदेश यह है कि एक से अधिक किडनी सिस्ट वाले सभी रोगियों में यह नहीं होता हैएडीपीकेडीओर वोएडीपीकेडीऔर ऑटोसोमल प्रमुख पॉलीसिस्टिक यकृत रोग (ADPLD) एक फेनोटाइपिक स्पेक्ट्रम का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिसमें पॉलीसिस्टिन फ़ंक्शन में परिवर्तन के परिणामस्वरूप दोनों रोग होते हैं। हम चर्चा करते हैं कि कैसे आनुवंशिक अध्ययनों ने एडीपीकेडी की विकृति विज्ञान के बारे में हमारी समझ को सूचित किया है। हम संदिग्ध में अनुवांशिक परीक्षण के लिए वर्तमान नैदानिक ​​​​संकेतों पर भी चर्चा करते हैंएडीपीकेडीऔर एटिपिकल के अनुवांशिक कारणों को स्पष्ट करने में इसकी विकसित भूमिकापॉलीसिस्टिक किडनी रोग (पीकेडी). इस समीक्षा में प्रयुक्त शब्दों की शब्दावली बॉक्स 1 में प्रदान की गई है।

एडीपीकेडी में जेनेटिक स्टडीज इन्फॉर्म्ड डिजीज मैकेनिज्म

दो जीनों के उत्परिवर्तन, PKD1 और PKD2 (जो क्रमशः दो अभिन्न झिल्ली प्रोटीन, पॉलीसिस्टिन -1, और पॉलीसिस्टिन -2 [या TRPP2] को कूटबद्ध करते हैं), ADPKD के अधिकांश आनुवंशिक रूप से हल किए गए मामलों के लिए जिम्मेदार हैं। पॉलीसिस्टिन -1 कार्यात्मक विशेषताओं वाला एक बड़ा प्रोटीन है, जो अज्ञात प्रकार्य के रिसेप्टर का सुझाव देता है, जबकि पॉलीसिस्टिन -2 एक गैर-विशिष्ट कटियन चैनल है; दोनों प्राथमिक सिलिया में एक उपन्यास सिग्नलिंग मार्ग को संशोधित करने के लिए अपने साइटोप्लाज्मिक पूंछ के माध्यम से बातचीत करते हैं। परिवर्तनशील रोग अभिव्यक्ति ADPKD की एक उल्लेखनीय विशेषता है। भले ही विरासत में मिली जर्मलाइन दोष सभी कोशिकाओं में मौजूद हो, सिस्ट 5 प्रतिशत नलिकाओं में बनते हैं, और सिस्टिक फैलाव प्रत्येक नलिका के भीतर फोकल होता है। इन अवलोकनों के साथ-साथ रोगियों के गुर्दे और यकृत अल्सर में दैहिक पीकेडी1 या पीकेडी2 म्यूटेशन की खोज की गई है।एडीपीकेडी, सिस्टोजेनेसिस के लिए एक अप्रभावी सेलुलर तंत्र की परिकल्पना का नेतृत्व किया जिसमें एक व्यक्तिगत ट्यूबलर उपकला कोशिका में PKD1 या PKD2 दोनों प्रतियों की निष्क्रियता

पुटी गठन आरंभ करने के लिए आवश्यक है। हालाँकि, इस परिकल्पना को शुरू में चुनौती दी गई थी क्योंकि जर्मलाइन पीकेडी1 म्यूटेशन वाले रोगियों के सिस्ट में पहचाने गए दैहिक पीकेडी1 म्यूटेशन के कम अनुपात के कारण, पीकेडी1 के केवल नॉनडुप्लिकेटेड क्षेत्र को पहले के अध्ययनों में जांचा गया था। लोकस-विशिष्ट PCR और अगली पीढ़ी के अनुक्रमण (NGS) का उपयोग करते हुए, हाल ही के एक अध्ययन में नौ रोगियों के 128 सिस्ट के 90 प्रतिशत में बड़े पैमाने पर जांच की गई और निजी सोमैटिक PKD1 और PKD2 म्यूटेशन की पहचान की गई, जो उपरोक्त परिकल्पना के समर्थन में सबसे निश्चित प्रमाण प्रदान करता है। हालांकि, सिस्ट दीक्षा के लिए पीकेडी1 या पीकेडी2 की दोनों प्रतियों को पूर्ण रूप से निष्क्रिय करना आवश्यक नहीं है क्योंकि एफ हाइपोमॉर्फिक म्यूटेंट माउस मॉडल के अध्ययन से पॉलीसिस्टिन -1 के निम्न स्तर (लगभग 20 प्रतिशत) के साथ सिस्ट का विकास हुआ। वर्तमान में, सिस्टोजेनेसिस का "दहलीज" मॉडल मानव और पशु अध्ययनों की आज तक की सबसे अच्छी व्याख्या प्रदान करता है। तदनुसार, रोगाणु और दैहिक PKD1 या PKD2 उत्परिवर्तन के कारण ट्यूबलर उपकला कोशिकाओं के भीतर एक महत्वपूर्ण सीमा (यानी, लगभग 20 प्रतिशत -30 प्रतिशत) से कम कार्यात्मक पॉलीसिस्टिन -1 खुराक, प्रकार (यानी, प्रोटीन-ट्रंकिंग बनाम नॉनट्रंकटिंग) उत्परिवर्तन, और स्थानीय स्टोचैस्टिक कारक व्यक्तिगत पुटी गठन को ट्रिगर करते दिखाई देते हैं। हालाँकि, समय भी महत्वपूर्ण प्रतीत होता है: माउस मॉडल में जन्म के 13 दिन पहले Pkd1 निष्क्रियता के परिणामस्वरूप 3 सप्ताह के भीतर गंभीर सिस्टिक रोग हो गया; इसके विपरीत, एक ही मॉडल में 14 दिनों की उम्र के बाद Pkd1 निष्क्रियता के परिणामस्वरूप केवल 5 महीने के बाद पुटी विकास के साथ एक अकर्मण्य पाठ्यक्रम हुआ। इसके अतिरिक्त,सिस्टिक किडनी रोगदेर से प्रेरण मॉडल द्वारा बढ़ा दिया गया थागुर्दे की चोटें, जैसे इस्किमिया-रीपरफ्यूजन और क्रिस्टल जमाव से ट्यूबलर बाधा (जिसे "थर्ड-हिट मॉडल" भी कहा जाता है)। सामूहिक रूप से, इन निष्कर्षों से पता चलता है कि "दूसरी हिट" से परे अतिरिक्त कारक फैले हुए नलिकाओं के मैक्रोसिस्ट में विस्तार में योगदान करते हैं। आश्चर्यजनक रूप से, Pkd1 उत्परिवर्ती चूहों के एक हालिया अध्ययन से पता चलता है कि अलग-अलग सिस्ट से उत्पन्न होने वाले स्थानीय कारक क्लस्टर में फ्रैंक सिस्ट में विकसित होने के लिए आसन्न फैली हुई नलिकाओं को बढ़ावा दे सकते हैं ("स्नोबॉल प्रभाव" के रूप में भी जाना जाता है)।

हाल के आनुवंशिक अध्ययनएक नए तंत्र की पहचान की है जिसके द्वारा एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (ईआर) प्रोटीन बायोसिंथेटिक पाथवे में कार्य करने वाले कई जीनों में उत्परिवर्तन पॉलीसिस्टिन -1 खुराक (तालिका 1) को संशोधित करके ADPLD का कारण बनता है। विशेष रूप से, SEC63 और SEC61B द्वारा एन्कोड किए गए ट्रांसलोकेशन प्रोटीन को ER में नवजात प्रोटीन के प्रवेश के लिए आवश्यक है, जबकि ALG8, ALG9 और PMM2 द्वारा एन्कोड किए गए प्रोटीन को नवजात प्रोटीन के N-ग्लाइकोसिलेशन के लिए ER में आवश्यक है। GANAB द्वारा एन्कोडेड a-सबयूनिट और PRKCSH द्वारा एन्कोडेड a-सबयूनिट से बना ग्लूकोसिडेस II, गोल्गी कॉम्प्लेक्स (चित्र 1) को निर्यात किए जाने से पहले कैलेनेक्सिन / कैलेरिटिकुलिन चक्र द्वारा गुणवत्ता नियंत्रण के बाद नवजात प्रोटीन से ग्लूकोज अणुओं को हटा देता है। इसके अतिरिक्त, DNAJB11 द्वारा एन्कोडेड बाइंडिंग-Ig प्रोटीन का एक कोफ़ेक्टर ईआर में प्रोटीन फोल्डिंग, तस्करी और गिरावट के नियंत्रण के लिए एक संरक्षक के रूप में कार्य करता है, जिसमें पॉलीसिस्टिन -1 और पॉलीसिस्टिन -2 शामिल हैं। उपरोक्त जीनों में से किसी के उत्परिवर्तन कार्यात्मक पॉलीसिस्टिन -1 खुराक को इसके पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन और कोशिका झिल्ली में तस्करी को कम करके कम कर सकते हैं और इस प्रकार, ADPKD की सेटिंग में सिस्टिक रोग की गंभीरता को संशोधित कर सकते हैं।

चित्र 1.|एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम परिपक्वता और नवजात पॉलीसिस्टिन -1 (पीसी -1) और पॉलीसिस्टिन -2 (पीसी -2) के एन-ग्लाइकोसिलेशन का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। पीकेडी1 और पीकेडी2 में उत्परिवर्तन ऑटोसोमल प्रमुख पॉलीसिस्टिक किडनी रोग (एडीपीकेडी) का कारण बनता है; SEC61B, SEC63, ALG8, GANAB, और PRKCSH में उत्परिवर्तन ऑटोसोमल प्रमुख पॉलीसिस्टिक यकृत रोग का कारण बनता है; PKHD1 में उत्परिवर्तन ऑटोसोमल रिसेसिव पॉलीसिस्टिक किडनी रोग का कारण बनता है; और ALG9 और GANAB में उत्परिवर्तन एटिपिकल ADPKD का कारण बनता है। सभी स्थितियों में फेनोटाइपिक ओवरलैप होता है और इसमें कुछ हद तक किडनी और लीवर सिस्ट शामिल होते हैं, और वे परिपक्व पीसी -1/पीसी -2 जटिल के कार्यात्मक खुराक में परिवर्तन से संबंधित होते हैं।

तंत्र जिसके द्वारा ट्यूबलर उपकला कोशिकाओं के प्राथमिक सिलिया में पॉलीसिस्टिन संकेतन कम हो जाता है, सिस्टिक रोग की ओर जाता है, अपूर्ण रूप से समझा जाता है। बढ़े हुए सीएमपी को लक्षित करने वाली प्रायोगिक चिकित्सा, रैपामाइसिन कॉम्प्लेक्स 1 (एमटीओआरसी1) के स्तनधारी लक्ष्य की सक्रियता, और 5ʹ-एएमपी-सक्रिय प्रोटीन किनेज सिग्नलिंग को कम करके सिस्टिक रोग प्रगति (चित्रा 2) को धीमा करने के लिए दिखाया गया है। टॉल्वाप्टन, एक वैसोप्रेसिन रिसेप्टर 2 प्रतिपक्षी, cAMP सिग्नलिंग को कम करके मनुष्यों में ADPKD की प्रगति को धीमा करने में सफल रहा है। दिलचस्प बात यह है कि murine PKD मॉडल के एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि सिलिअरी जीन (या तो Kif3 या Ift20) की निष्क्रियता से प्राथमिक सिलिया के अपघटन से हल्की बीमारी हुई, जबकि Pkd1 या Pkd2 में से किसी एक को निष्क्रिय करने से गंभीर बीमारी हुई। अप्रत्याशित रूप से, इन मॉडलों में Pkd1 या Pkd2 की निष्क्रियता के अलावा प्राथमिक सिलिया के अपघटन के परिणामस्वरूप क्षीणन हुआगुर्दा रोगअकेले Pkd1 या Pkd2 निष्क्रियता की तुलना में। एक साथ लिया गया, ये डेटा अभी तक अज्ञात सिलिया-आधारित सिग्नलिंग मार्ग के अस्तित्व को निहित करता है जो पुटी रोग की गंभीरता को नियंत्रित करने के लिए पॉलीसिस्टिन कॉम्प्लेक्स के साथ बातचीत करता है और एडीपीकेडी के संदर्भ में सिलिया फ़ंक्शन का नुकसान सुरक्षात्मक लगता है।

एडीपीकेडी में म्यूटेशन स्क्रीनिंग टेक्नोलॉजीज का विकास

PKD1 म्यूटेशन स्क्रीनिंग अपने बड़े आकार, जटिलता और उच्च GC सामग्री के कारण चुनौतीपूर्ण रही है। जीन में 46 एक्सोन होते हैं और एक 50- केबी जीनोमिक क्षेत्र में फैले एक 12, 912- बीपी प्रतिलेख को कूटबद्ध करता है। इसके पहले 33 एक्सन को लगभग 98 प्रतिशत डीएनए अनुक्रम पहचान के साथ छह स्यूडोजेन में दोहराया गया है। स्यूडोजेन के साथ डीएनए अनुक्रम पहचान का उच्च स्तर झूठी सकारात्मक और नकारात्मक जीनोटाइप कॉल दोनों की संभावना पैदा करता है क्योंकि पीकेडी 1 में एक स्यूडोजेन म्यूटेशन को गलत तरीके से मौजूद कहा जा सकता है, और पीकेडी 1 म्यूटेशन को याद किया जा सकता है यदि सिग्नल सामान्य अनुक्रम से अभिभूत है स्यूडोजेन में जब डीएनए कैप्चर परख का उपयोग किया जाता है। एक व्यापक PKD1 म्यूटेशन स्क्रीन के लिए पहला प्रोटोकॉल बाद में नेस्टेड अनुक्रमण प्रतिक्रियाओं के लिए स्थान-विशिष्ट टेम्पलेट उत्पन्न करने के लिए PKD1 और इसके स्यूडोजेन के डुप्लिकेट किए गए क्षेत्र के बीच दुर्लभ बेमेल का शोषण करता है। डुप्लिकेट किए गए क्षेत्र से PKD 1-विशिष्ट एम्पलीकॉन उत्पन्न करने के लिए पांच लंबी दूरी के पीसीआर की आवश्यकता होती है, जिसके बाद पूरे जीन की जांच के लिए 65 नेस्टेड पीसीआर होते हैं। यह प्रोटोकॉल PKD1 स्यूडोजेन्स से नकली जीनोमिक प्रवर्धन के खिलाफ एक मजबूत सुरक्षा प्रदान करता है और चयनित क्लिनिकल कॉहोर्ट्स में लगभग 80 प्रतिशत -90 प्रतिशत की उच्च नैदानिक ​​दर प्राप्त करता है, लेकिन यह श्रम-गहन और महंगा है।

चित्रा 2.|मानव और पशु आनुवंशिक अध्ययन से ADPKD की विकृति विज्ञान में अंतर्दृष्टि। एएमपीके, 5ʹ-एएमपी-सक्रिय प्रोटीन किनेज; ईआर, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम; ईआरके, बाह्य संकेत-विनियमित किनासे; JAK-STAT, Janus kinase-सिग्नल ट्रांसड्यूसर और ट्रांसक्रिप्शन सिग्नलिंग पाथवे के एक्टिवेटर; एमटीओआर, रैपामाइसिन का स्तनधारी लक्ष्य।

एक बाद के प्रोटोकॉल ने दोनों जीनों के लिए लंबी दूरी के लोकस-विशिष्ट पीसीआर एम्पलीकॉन उत्पन्न किए (यानी, पीकेडी1 के लिए आठ और पीकेडी2 के लिए छह) और उन्हें उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण के लिए बार-कोडेड लाइब्रेरी के रूप में व्यक्तिगत रोगी के नमूनों से मल्टीप्लेक्स किया। यह बाद वाला दृष्टिकोण प्रयोगशाला वर्कलोड और लागत को काफी कम कर देता है और वर्तमान में कई शोध प्रयोगशालाओं द्वारा उपयोग किया जाता है; हालाँकि, इसके लिए अभी भी काफी तकनीकी विशेषज्ञता की आवश्यकता है। हाल ही में, डीएनए कैप्चर या संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण का उपयोग करके अनुकूलित जीन पैनल द्वारा लक्षित एक्सोम सीक्वेंसिंग को पीकेडी1 और पीकेडी2 म्यूटेशन स्क्रीनिंग के लिए लागू किया गया है, जिसमें आशाजनक परिणाम और पहले से हल किए गए मामलों के लिए .95 प्रतिशत सटीकता है; हालाँकि, परिष्कृत जैव सूचना विज्ञान विश्लेषण की आवश्यकता है।

म्यूटेशन क्लास एडीपीकेडी में किडनी रोग की औसत गंभीरता की भविष्यवाणी करता है

ADPKD वाले मरीजों की म्यूटेशन स्क्रीनिंग उच्च जोखिम वाली नैदानिक ​​​​विशेषताओं से समृद्ध है, प्रगति की रिपोर्ट के लिए कि 75 प्रतिशत मामलों में PKD1 म्यूटेशन हुआ, लगभग 15 प्रतिशत ने PKD2 म्यूटेशन किया, और कम से कम 10 प्रतिशत मामलों में कोई म्यूटेशन नहीं पाया गया। इसके विपरीत, सामान्य या निकट-सामान्य के साथ रोगियों की म्यूटेशन स्क्रीनिंग का पता लगाया गयागुर्दा कार्यने बताया कि 60 प्रतिशत मामलों में पीकेडी1 म्यूटेशन हुआ, 25 प्रतिशत में पीकेडी2 म्यूटेशन हुआ, और 15 प्रतिशत में कोई म्यूटेशन नहीं पाया गया। मेयो पॉलीसिस्टिक में 1250 से अधिक PKD1 म्यूटेशन और 200 PKD2 म्यूटेशन संग्रहीत किए गए हैंकिडनी रोग डेटाबेस, और कोई एकल उत्परिवर्तन .2 प्रतिशत मामलों के लिए नहीं है। एकाधिक अध्ययनों ने म्यूटेशन वर्ग और गुर्दे की बीमारी की गंभीरता के बीच एक मजबूत सहसंबंध की पुष्टि की है: औसतन, प्रोटीन-ट्रंकिंग पीकेडी1 म्यूटेशन (यानी, फ्रेमशिफ्ट, बकवास, और कैनोनिकल स्प्लिस साइट म्यूटेशन और बड़े विलोपन) सबसे गंभीर बीमारी से जुड़े हैं (औसत आयु) ESKD: 50-55 वर्ष), इसके बाद PKD1 उत्परिवर्तन (यानी, मिसेंस और इन-फ्रेम सम्मिलन / विलोपन) और PKD2 उत्परिवर्तन (ESKD की औसत आयु: लगभग 75-80 वर्ष)। हालांकि, एक ही मुख्य प्रभाव उत्परिवर्तन वाले प्रभावित रिश्तेदारों के परिवारों के भीतर महत्वपूर्ण रोग परिवर्तनशीलता अच्छी तरह से प्रलेखित है और दृढ़ता से एक संशोधक प्रभाव का सुझाव देती है। इसके अतिरिक्त, इन विट्रो परख में एक मजबूत की अनुपस्थिति में, नॉनट्रंकिंग वेरिएंट में रोगजनकता के असाइनमेंट के लिए अनिश्चितता है। अमेरिकन कॉलेज ऑफ मेडिकल जेनेटिसिस्ट्स ने दुर्लभ अनुक्रम वेरिएंट की व्याख्या के लिए दिशानिर्देश विकसित किए हैं जिसमें जनसंख्या डेटाबेस में एलील आवृत्ति का मूल्यांकन, रोग डेटाबेस में रोगजनक के रूप में उपस्थिति, इन विट्रो या इन विवो कार्यात्मक लक्षण वर्णन, जैव सूचनात्मक मूल्यांकन और रोग के साथ सहसंयोजन शामिल है। अप्रभावित परिवार के सदस्यों में एकाधिक प्रभावित या अनुपस्थिति में। वेरिएंट को तब "रोगजनक," "संभावित रोगजनक," "अनिश्चित महत्व का संस्करण," या "सौम्य" के रूप में रिपोर्ट किया जाता है। हालांकि, PKD1 और PKD2 में "संभावित रोगजनक" वेरिएंट की संचयी जनसंख्या आवृत्ति ADPKD की व्यापकता के महामारी संबंधी अनुमानों से अधिक है, इनमें से कुछ वेरिएंट्स की पैठ को प्रश्न में कहा गया है।

पीकेडी1 और पीकेडी2 से परे पीकेडी के आनुवंशिक कारण

व्यापक स्क्रीनिंग के बावजूद, ADPKD के संदिग्ध 10 प्रतिशत -15 प्रतिशत रोगियों में PKD1 या PKD2 में कोई उत्परिवर्तन नहीं पाया गया। पूरे-एक्सोम अनुक्रमण का उपयोग करते हुए, रोगियों में कई अतिरिक्त दुर्लभ सिस्टिक रोग जीनों में उत्परिवर्तन की पहचान की गई है, जिन्हें मूल रूप से "कोई उत्परिवर्तन नहीं पाया गया" के रूप में लेबल किया गया था। जैसा कि ऊपर बताया गया है, कई जीन (यानी, ALG8, ALG9, GANAB, PRKCSH, SEC61B, और SEC63) एन्कोडिंग प्रोटीन जो ER बायोसिंथेटिक मार्ग में कार्य करते हैं, ADPLD और ADPKD के साथ ओवरलैप होने वाली नैदानिक ​​तस्वीर का कारण बनते हैं। PMM2 में ऑटोसोमल रिसेसिव म्यूटेशन एक विनाशकारी बाल चिकित्सा मल्टीसिस्टम डिसऑर्डर का कारण बनता है, लेकिन PMM2 अभिव्यक्ति को कम करने वाले एक दुर्लभ प्रमोटर म्यूटेशन की पहचान पंद्रह परिवारों में बचपन से शुरू होने वाले हाइपरिन्सुलिनमिक हाइपोग्लाइसीमिया और पॉलीसिस्टिक किडनी के कारण की गई है। DNAJB11 में उत्परिवर्तन छोटे गुर्दे की अल्सर, छोटे या सामान्य गुर्दे के आकार के साथ एटिपिकल पीकेडी का कारण बनता है, और देर से शुरू होने वाली गुर्दे की विफलता ट्यूबलर एट्रोफी और अंतरालीय फाइब्रोसिस-दोनों की नैदानिक ​​​​विशेषताओं से जुड़ी हुई है।एडीपीकेडीऔरऑटोसोमल डोमिनेंट ट्यूबलोइंटरस्टीशियल किडनी डिजीज (एडीटीकेडी). कार्य के साथ किडनी के आकार की यह विसंगति ADPKD के लिए अत्यधिक असामान्य है, लेकिन ALG9 म्यूटेशन से जुड़े ADPLD में भी देखी जाती है।

दैहिक मोज़ेकवाद उन रोगियों में ADPKD का एक और महत्वपूर्ण कारण है, जिनमें कोई उत्परिवर्तन नहीं पाया गया है। मोज़ेकवाद भ्रूणजनन के दौरान एक दैहिक उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप एक व्यक्ति के भीतर दो आनुवंशिक रूप से भिन्न कोशिका आबादी की उपस्थिति को संदर्भित करता है। उत्परिवर्तन होने पर कोशिका प्रकार और विकासात्मक चरण के आधार पर, तीन नैदानिक ​​​​सिंड्रोम जर्मलाइन मोज़ेकवाद उत्पन्न कर सकते हैं, जिसमें केवल जर्म कोशिकाएं शामिल होती हैं; दैहिक मोज़ेकवाद, केवल शरीर की कोशिकाओं को शामिल करना; और गोनाडल और दैहिक मोज़ेकवाद, जिसमें रोगाणु और दैहिक कोशिकाएं दोनों शामिल हैं। एटिपिकल किडनी इमेजिंग पैटर्न (यानी, असममित, एकतरफा, एकतरफा पैटर्न) के साथ डे नोवो पीकेडी की उपस्थिति एक नैदानिक ​​​​खोज है जो दैहिक मोज़ेकवाद का संदेह है। मोज़ेकवाद का निदान प्रभावित कोशिकाओं की चर भागीदारी के कारण चुनौतीपूर्ण है, जिसके परिणामस्वरूप कम म्यूटेशन सिग्नल-टू-शोर अनुपात होता है, और यह अक्सर सेंगर अनुक्रमण द्वारा याद किया जाता है। हालांकि, एनजीएस द्वारा नैदानिक ​​रूप से पता लगाए गए तीन समूहों से लगभग 10 प्रतिशत आनुवंशिक रूप से अनसुलझे मामलों में दैहिक मोज़ेकवाद पाया गया। सभी पहचाने गए दैहिक उत्परिवर्तन 5 प्रतिशत और 20 प्रतिशत के बीच वेरिएंट एलील अंशों में परिधीय रक्त डीएनए से अनुक्रमित पीकेडी1 में पाए गए। विभिन्न ऊतकों (जैसे, बुक्कल म्यूकोसा और यूरिनरी एपिथेलिया) से टेम्पलेट डीएनए के "आण्विक बारकोडिंग" का उपयोग करके भविष्य के अध्ययन मोज़ेक मामलों की पहचान दर में सुधार कर सकते हैं, यहां तक ​​​​कि कम संस्करण एलील अंश (यानी, 2 प्रतिशत रीड्स) के साथ।

ADPKD में आनुवंशिक परीक्षण के लिए वर्तमान संकेत

सकारात्मक पारिवारिक इतिहास वाले अधिकांश जोखिम वाले विषयों के लिए, एडीपीकेडी के निदान की पुष्टि अल्ट्रासाउंड या चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग द्वारा अच्छी तरह से मान्य, आयु-निर्भर मानदंडों का उपयोग करके किडनी सिस्ट काउंट्स (तालिका 2) के आधार पर की जा सकती है। हालांकि, अल्ट्रासाउंड द्वारा 40 वर्ष से कम उम्र के जोखिम वाले विषयों में पूर्ण निश्चितता के साथ रोग का बहिष्कार संभव नहीं हो सकता है। इसके विपरीत, छोटे अल्सर का पता लगाने के लिए उच्च रिज़ॉल्यूशन के साथ, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का उपयोग उच्च निश्चितता के साथ रोग बहिष्करण के लिए किया जा सकता है। क्लीनिकलआनुवंशिक परीक्षणके लिएएडीपीकेडीवर्तमान में उन मामलों में इंगित किया गया है जहां निदान के बारे में संदेह है (यानी, परिवार के इतिहास या अस्पष्ट इमेजिंग निष्कर्षों की कमी) या जहां कम उम्र में उच्च निश्चितता के साथ रोग बहिष्करण की आवश्यकता है, जैसे कि वर्कअप के मामले में एक संभावित जीवित गुर्दा दाता या प्रसवपूर्व और प्रीइम्प्लांटेशन आनुवंशिक निदान (तालिका 3)। विशिष्ट पारिवारिक उत्परिवर्तन के लिए आनुवंशिक परीक्षण द्वारा जोखिम वाले विषय में ADPKD का प्रारंभिक बहिष्करण किया जा सकता है। हम बीपी निगरानी से परे एडीपीकेडी के जोखिम वाले नाबालिगों की जांच करने की अनुशंसा नहीं करते हैं क्योंकि इस आबादी में रोग-संशोधित उपचार की कमी है, और पूर्व-लक्षण अवस्था में निदान प्राप्त करने से मनोवैज्ञानिक तनाव हो सकता है। एडीपीकेडी के लिए अनुवांशिक परीक्षण से गुजरने वाले सभी विषयों को आनुवंशिक परीक्षण की संभावित विधियों के बारे में सूचित किया जाना चाहिए, जो देश से देश में भिन्न होता है, और आनुवंशिक परामर्शदाता द्वारा प्री-और पोस्ट-पश्च परामर्श प्राप्त करना चाहिए।

ADPKD में आनुवंशिक परीक्षण के लिए विकसित होते संकेत

उच्च सटीकता और उचित लागत (28) के साथ कई सिस्टिक रोगों और संभावित संशोधक जीनों की एक साथ उत्परिवर्तन स्क्रीनिंग प्रदान करके एनजीएस में अग्रिम ADPKD में आनुवंशिक परीक्षण में क्रांति लाने के लिए तैयार हैं। जैसे, हम उम्मीद करते हैं कि पीकेडी (चित्र 3, तालिका 3) के असामान्य रूपों को लक्षित करने वाले उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण पद्धतियों को आगे बढ़ाने के साथ कई नए संकेत विकसित होंगे; वे शामिल हैं (1) प्रारंभिक और गंभीर बीमारी, (2) चिह्नित इंट्राफैमिलियल रोग परिवर्तनशीलता, (3) कोई स्पष्ट पारिवारिक इतिहास नहीं, (4) असामान्यगुर्दे की इमेजिंग, और (5) सिंड्रोमिक प्रस्तुति। इन असामान्य परिदृश्यों का संचयी प्रसार ADPKD के एक तिहाई रोगियों जितना अधिक हो सकता है। हमारा सुझाव है कि इनमें से किसी एक परिदृश्य को प्रदर्शित करने वाले रोगियों या परिवारों को आगे के परीक्षण के लिए विशेष केंद्रों में भेजा जाना चाहिए।

(1) प्रारंभिक और गंभीर रोग

गंभीर पीकेडी गर्भाशय या प्रारंभिक बचपन में पेश करना एक अच्छी तरह से वर्णित नैदानिक ​​इकाई है। उदाहरण के लिए, सन्निहित PKD1 और TSC2 विलोपन एक दुर्लभ सिंड्रोम है जो बढ़े हुए सिस्टिक किडनी से जुड़ा है, ट्यूबरल स्केलेरोसिस कॉम्प्लेक्स (TSC) के चर लक्षण, और, आमतौर पर, किशोरावस्था से ESKD अधिक हाल के अध्ययनों ने इनमें से कुछ गंभीर मामलों को रेखांकित करते हुए आनुवंशिक जटिलता का प्रदर्शन किया है। कंपाउंड हेटेरोज़ायोसिटी सहित (उदाहरण के लिए, एक प्रोटीन-ट्रंकिंग पीकेडी1 म्यूटेशन के कारण ट्रांस में दूसरे नॉनट्रंकटिंग पीकेडी1 म्यूटेशन के साथ) या डाइजेनिक रोग (जैसे, एक पीकेडी1 म्यूटेशन और दूसरे सिस्टिक रोग जीन में दूसरा म्यूटेशन, जैसे पीकेडी2, COL4A1 , या HNF1B)। होमोज़ीगस लॉस-ऑफ़-फंक्शन PKD1 या PKD2 म्यूटेशनों को मनुष्यों में भ्रूण रूप से घातक माना जाता है। हालांकि दुर्लभ, बिलिनियल ADPKD वाले परिवारों की पहचान का आनुवंशिक परामर्श के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। यद्यपि यह पारिवारिक इतिहास से सुझाया जा सकता है, यह अक्सर मामला नहीं होता है क्योंकि एक प्रभावित माता-पिता में एडीपीकेडी का हल्का रूप हो सकता है (यानी, पीकेडी 1 या पीकेडी 2 उत्परिवर्तन के कारण)। एडीपीकेडी में संभावित बिलिनियल रोग के नैदानिक ​​संकेतों में चिह्नित शामिल हो सकते हैंगुर्दा रोगपरिवार के सदस्यों के बीच मतभेद और एक उच्च रोग अलगाव अनुपात, बड़े पेडिग्री में लगभग 75 प्रतिशत बच्चों को प्रभावित करता है, जबकि दो स्वतंत्र रूप से अलग-अलग म्यूटेशन के कारण ऑटोसोमल प्रमुख स्थिति में अपेक्षित 50 प्रतिशत का विरोध होता है।

चित्रा 3.|एटिपिकल ADPKD प्रस्तुतियों और संभावित आनुवंशिक स्पष्टीकरणों के नैदानिक ​​परिदृश्य।

(2) चिह्नित इंट्राफैमिलियल रोग परिवर्तनशीलता

चिह्नितगुर्दा रोगएक प्रभावित रिश्तेदार जोड़ी में विसंगति (यानी, कुल गुर्दे की मात्रा या ईजीएफआर, उम्र के लिए समायोजित) अपेक्षाकृत सामान्य है, एडीपीकेडी वाले कम से कम 12 प्रतिशत परिवारों को प्रभावित करती है, और दूसरे के संयोग से हो सकती हैगुर्दा रोग(उदाहरण के लिए, मधुमेह या जीएन) अधिक गंभीर रूप से प्रभावित सदस्य में या एक असामान्य आनुवंशिक आधार की उपस्थिति (यानी, दैहिक मोज़ेकवाद या आनुवंशिक संशोधक, जिसमें डाइजेनिक रोग शामिल हैं, जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है)। ADPKD के रोगियों में विभिन्न जीनिक या युग्मक प्रभावों से जुड़े डिजेनिक या बायेलिक रोग की सूचना दी गई है और सिस्टोजेनेसिस के "दहलीज मॉडल" का दृढ़ता से समर्थन करता है जिसमें सेलुलर कार्यात्मक पॉलीसिस्टिन खुराक रोग की गंभीरता (चित्रा 4) के साथ विपरीत संबंध रखता है। इसके अलावा, सह-रुग्णताएं (जैसे उच्च रक्तचाप और मोटापा) और पर्यावरणीय कारक (जैसे धूम्रपान और पानी का सेवन) भी परिवारों के भीतर रोग की कलह में योगदान कर सकते हैं।

(3) कोई स्पष्ट पारिवारिक इतिहास नहीं

28 प्रतिशत तक संदिग्ध रोगियों में एडीपीकेडी की रिपोर्ट में कोई स्पष्ट पारिवारिक इतिहास नहीं है। इस सेटिंग में, आनुवंशिक परीक्षण का संकेत दिया जा सकता है, और सिस्टिक के अन्य आनुवंशिक और गैर-आनुवंशिक कारणों को शामिल करने के लिए विभेदक निदान को व्यापक बनाने की आवश्यकता हैगुर्दा रोग, विशेष रूप से एटिपिकल या सिंड्रोमिक विशेषताओं वाले मामलों में। अन्य विभेदक निदानों में एक डे नोवो म्यूटेशन, माता-पिता के मेडिकल रिकॉर्ड की अनुपलब्धता, दैहिक या जर्मलाइन मोज़ेकवाद, या एक प्रभावित माता-पिता में अपरिचित हल्के ADPKD शामिल हैं। संदिग्ध दैहिक मोज़ेकवाद के मामले में, उच्च पठन गहराई के साथ स्क्रीनिंग भी आनुवंशिक कारण को हल करने में सहायक हो सकती है।

चित्रा 4.|कार्यात्मक पॉलीसिस्टिन खुराक और सिस्टिक रोग की गंभीरता पर डिजेनिक रोग के प्रभाव। hp, हाइपोमॉर्फिक वेरिएंट।

(4) एटिपिकल किडनी इमेजिंग

असामान्य किडनी इमेजिंग पैटर्न (यानी, मेयो क्लिनिक इमेजिंग क्लास 2) एडीपीकेडी से पीड़ित 16 प्रतिशत रोगियों में मौजूद हैं। एडीपीकेडी के पारिवारिक इतिहास के बिना मरीज़ जिन्होंने एकतरफा, असममित, खंडीय, या एकतरफा सिस्टिक रोग प्रदर्शित किया है, वे दैहिक मोज़ेकवाद के प्रति संदिग्ध हैं। इसके विपरीत, सकारात्मक पारिवारिक इतिहास और एटिपिकल किडनी इमेजिंग वाले मरीज़ पीकेडी1 या पीकेडी2 म्यूटेशनों से जुड़े हल्के सिस्टिक रोग प्रदर्शित करते हैं। मध्यम से उन्नत गुर्दे की विफलता वाले रोगी लेकिन गुर्दे की वृद्धि के बिना हल्के सिस्टिक रोग दिखाने वाले गुर्दे की इमेजिंग को एक दूसरे के संदेह को उठाना चाहिएगुर्दा रोग, जैसे डायबिटिक नेफ्रोपैथी, जीएन, या अन्य सिस्टिक रोग। इस सेटिंग में, विभेदक निदान में DNAJB11 या ALG9 में उत्परिवर्तन के कारण पीकेडी, पतली तहखाने झिल्ली रोग (विषमयुग्मजी COL4A3 या COL4A4 उत्परिवर्तन के कारण), या प्रोटीनुरिया वाले एक काले रोगी में apoL1 गुर्दे की बीमारी भी शामिल होनी चाहिए।

(5) सिंड्रोमिक प्रस्तुति

तालिका 1 जीन की एक सूची प्रदान करती है जो उत्परिवर्तित होने पर सिस्टिक किडनी रोग का कारण बन सकती है। ध्यान दें, इन विकारों में सिंड्रोमिक अभिव्यक्तियाँ अक्सर सुराग प्रदान कर सकती हैं

उनके निदान के लिए। उदाहरण के लिए, जन्मजात यकृत फाइब्रोसिस या कैरोली सिंड्रोम के साथ युवा वयस्कता में ऑटोसोमल रिसेसिव पीकेडी मौजूद हो सकता है। लक्षित अंगों में हैमार्टोमास की उपस्थिति आमतौर पर टीएससी के स्पष्ट निदान की अनुमति देती है। हालांकि, दैहिक मोज़ेकवाद की उपस्थिति में ADPKD से TSC (PKD 1-TSC2 सन्निहित जीन विलोपन सिंड्रोम सहित) का विभेदन मुश्किल हो सकता है। अतिरिक्त सिस्टिकगुर्दे की बीमारियाँगुर्दे की वृक्क वृद्धि से संबंधित नहीं, जैसे कि DNAJB11 या ALG9 में उत्परिवर्तन के कारण होने वाले, पर विचार किया जाना चाहिए। ADTKD में कई विकार शामिल हैं जो निम्न-श्रेणी के प्रोटीनुरिया और ब्लैंड यूरिनलिसिस से जुड़े प्रगतिशील सीकेडी की विशेषता हैं। नैदानिक ​​​​पाठ्यक्रम के अंत में छोटे गुर्दा अल्सर विकसित हो सकते हैं, और अतिरिक्त नैदानिक ​​​​विशेषताएं इन स्थितियों को अलग करने में मदद कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, गाउट और हाइपरयुरिसीमिया की उपस्थिति यूरोमोडुलिन म्यूटेशन से जुड़े ADTKD का संकेत है, जबकि युवा और / या जेनिटोरिनरी ट्रैक्ट मालफॉर्मेशन की परिपक्वता-शुरुआत मधुमेह की उपस्थिति HNF1B म्यूटेशन से जुड़े ADTKD की सूचक है। विशिष्ट सिंड्रोमिक विशेषताओं के साथ पीकेडी के अन्य दुर्लभ रूपों में वॉन हिप्पेल-लिंडौ रोग शामिल हैं; नेफ्रोनोफिथिसिस; एक्स-लिंक्ड प्रमुख ओरोफेसियोडिजिटल सिंड्रोम; वंशानुगत एंजियोपैथी, नेफ्रोपैथी, एन्यूरिज्म और मांसपेशियों में ऐंठन सिंड्रोम; और पीकेडी के साथ हाइपरिन्सुलिनमिया हाइपोग्लाइसीमिया। व्यापक रूप से ज्ञात और संभावित सिस्टिक रोग जीन की एक सूची की जांच करके, उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण के साथ आनुवंशिक परीक्षण से सिस्टिक किडनी रोग वाले रोगियों में नैदानिक ​​​​सटीकता में सुधार होने की उम्मीद है।

रोगियों और पशु मॉडल से आनुवंशिक अध्ययन ने ADPKD में रोग विकृति विज्ञान की जानकारी दी है। अब हम समझते हैं कि जेनेटिक और नॉनजेनेटिक तंत्र दोनों के माध्यम से एक महत्वपूर्ण सीमा के नीचे कार्यात्मक पॉलीसिस्टिन की खुराक कम हो जाती है, व्यक्तिगत ट्यूबलर उपकला कोशिकाओं के भीतर पुटी गठन को ट्रिगर करता है। हालांकि, पुटी वृद्धि और रोग की प्रगति के अंतर्निहित सटीक आणविक तंत्र अधूरे रहते हैं। एनजीएस-आधारित आनुवंशिक परीक्षण से सिस्टिक किडनी रोग की नैदानिक ​​सटीकता में सुधार होने की उम्मीद है और एडीपीकेडी के लिए पूर्वानुमान संबंधी जानकारी भी प्रदान कर सकता है। पारंपरिक सेंगर अनुक्रमण-आधारित आनुवंशिक परीक्षण क्लिनिकल परिदृश्यों में पेश होने वाले एटिपिकल पीकेडी के कारणों को स्पष्ट करने में सीमित है, जैसे कि परिवार के भीतर की बीमारी की गड़बड़ी, एटिपिकल किडनी इमेजिंग पैटर्न, ईजीएफआर गिरावट और कुल किडनी की मात्रा के बीच की बीमारी की गंभीरता, और एक अन्य सिंड्रोमिक सिस्टिक किडनी बीमारी। उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण में नवाचार एडीपीकेडी में आण्विक निदान को बदल देंगे और विस्तारित करेंगे। कई सिस्टिक रोगों और संशोधक जीनों की व्यापक जांच के माध्यम से और दैहिक मोज़ेकवाद, लक्षित जीन पैनल, पूरे-एक्सोम, या पूरे-जीनोम अनुक्रमण की बेहतर पहचान से ADPKD में व्यक्तिगत दवा को आगे बढ़ाने के लिए नैदानिक ​​​​और रोगसूचक सटीकता में सुधार की उम्मीद है।

खुलासे

एमबी लंकट्री को ओत्सुका फार्मास्युटिकल्स के लिए स्पीकर और सलाहकार बोर्ड के सदस्य के रूप में भागीदारी के लिए मुआवजा मिला है। अध्ययन के संचालन के दौरान उन्होंने कनाडा के किडनी फाउंडेशन से अनुदान भी प्राप्त किया। वाई पेई को ओत्सुका, रीटा फार्मास्युटिकल्स और सनोफी-जेनजाइम के सलाहकार बोर्डों में भागीदारी के लिए मुआवजा मिला है। शेष सभी लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है।

अनुदान

इस काम को कैनेडियन इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ रिसर्च स्ट्रैटेजी फॉर पेशेंट-ओरिएंटेड रिसर्च प्रोग्राम ग्रांट इन क्रॉनिक किडनी डिजीज कैन-सॉल्व सीकेडी नेटवर्क प्रोग्राम द्वारा समर्थित किया गया था। MB Lanktree किडनी रिसर्च साइंटिस्ट कोर एजुकेशन एंड नेशनल ट्रेनिंग (KRESCENT) प्रोग्राम में एक नया अन्वेषक है जो कनाडा के स्वास्थ्य अनुसंधान संस्थान, कनाडा के किडनी फाउंडेशन और कनाडाई सोसायटी ऑफ नेफ्रोलॉजी द्वारा वित्त पोषित है।

अधिक जानकारी के लिए:david.deng@wecistanche.com