גילוי גנטי חושף מפתח למחלות דלקתיות

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת טֶבַע, צוות חוקרים חקר את ההפלוטיפ הבין-גני שנמצא על הזרוע הארוכה של כרומוזום 21. להפלוטיפ זה יש קשרים עצמאיים עם מחלות דלקתיות כגון דלקת העורקים של Takayasu, דלקת ספונדיליטיס אנקילוזית, מחלות מעי דלקתיות וכולנגיטיס טרשתית ראשונית. החוקרים ערכו ניתוח גנומי פונקציונלי כדי להבין טוב יותר את המנגנונים של מחלות דלקתיות.

מחקר: מדבר גנים הקשור למחלה מכוון דלקת מקרופאגים דרך ETS2. קרדיט תמונה: קטרינה קון / Shutterstock

רקע כללי

הפרעות דלקתיות ואוטואימוניות משפיעות על כ-5% מאוכלוסיית העולם והן הטרוגניות ביותר, המשפיעות על חלקים שונים בגוף. קיים מחסור בטיפולים יעילים לטיפול במחלות דלקתיות כגון מחלות מעי דלקתיות, זאבת ופסוריאזיס, כאשר פחות מ-10% מהתרופות שעוברות בדיקות קליניות מאושרות לשימוש. הבנה לא מספקת של מנגנוני מחלות דלקתיות היא הגורם העיקרי ליעילות הנמוכה של טיפולים במחלות דלקתיות.

עם זאת, התקדמות בגנטיקה ומיפוי של לוקוסים רבים מציגים דרך לבחון את הלוקוסים הקשורים ישירות לפתוגנזה של המחלה. זיהוי המסלולים המעורבים על ידי לוקוסים גנטיים אלה מציג הזדמנויות לפתח תרופות המכוונות ספציפית למסלולים אלה.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, החוקרים חקרו מנגנוני מחלה משותפים ומטרתם לזהות וריאנטים גנטיים שקבעו את הנטייה למחלות דלקתיות מרובות. הם זיהו את האזור הבין-גני שהיה ב-22^נד מיקום הזרוע הארוכה (q) של ה-21^רחוב כרומוזום (chr21q22), המכיל את ההפלוטיפ הקובע את הנטייה לחמש מחלות דלקתיות.

הם ערכו ניתוח שיתוף לוקליזציה כדי לבדוק אם מנגנון המחלה נפוץ בחמש המחלות. הם שיערו שמכיוון שכל חמש המחלות הדלקתיות היו בתיווך חיסוני, הלוקוס chr21q22 היה מעורב בתפקוד החיסוני.

המחקר השתמש ברצף אימונו-פריפיטציה של כרומטין כדי לזהות את המקדמים והמשפרים הפעילים בהתבסס על ההשערה שללוקוס chr21q22 יש תפקוד משפר דיסטלי במנגנוני חיסון.

תוך שימוש בשילוב של נתוני לוקוס כמותיים של הביטוי של המונוציט האנושי ושל Hi-C לכידת פרומוטור, החוקרים סרקו גנים רבים בסמיכות ללוקוס chr21q22 כדי לזהות איזה גן מווסת על ידי המשפר ב-chr21q22.

לאחר מכן נעשה שימוש במערכת ה-Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)/CRISPR-associated protein 9 (Cas9) כדי לאשר את התפקיד הסיבתי של הגן שזוהה. לשם כך, החוקרים מחקו באופן סלקטיבי את אזור המשפר במונוציטים אנושיים באמצעות CRISPR/Cas9 ולאחר מכן התרבו את המונוציטים המשתנים הללו עם ליגנדים דלקתיים כגון פרוסטגלנדין E2 וגורם נמק גידול, שהם שומנים מעודדי דלקת וציטוקינים, בהתאמה, וקולטן דמוי אגרה. אגוניסט Pam3CSK4.

לאחר מכן נמדדו רמות הביטוי של חומצה ריבונוקלאית שליח (mRNA) של כל הגנים המועמדים כדי לקבוע איזה גן הושפע ממחיקת המשפר ב-chr21q22. לאחר מכן נעשה שימוש בנתונים ממחקר אסוציאציות רחב גנום על מחלות מעי דלקתיות כדי לקבוע את הגרסה הסיבתית של המשפר.

הרמות הגבוהות של חוסר שיווי משקל בין פולימורפיזמים נוקלאוטידים בודדים שנבחרו הפכו את זה למאתגר לזהות את הגרסה הסיבתית של המשפר. לכן, מבחן כתב מקביל באופן מסיבי עזר לסנן מספר רב של רצפים קצרים של חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) כדי לבדוק פעילות משפרת.

תוצאות

המחקר מצא שהאזור הבין-גני על chr21q22 הגביר את הפרוטו-אונקוגן 2 של Erythroblast Transformation Specific (ETS2), המווסת באופן מרכזי מקרופאגים דלקתיים בבני אדם.

נמצא כי רקמות חולות מבטאות באופן בולט את הגנים המווסתים על ידי חלבון ETS2. גנים אלה גם הועשרו יותר בנתוני מחקר האסוציאציות של הגנום למחלות מעי דלקתיות יותר מאשר מסלולים אחרים.

יתר על כן, מתי ETS2 הובעה יתר על המידה במקרופאגים, המצב הדלקתי שנצפה בחמש המחלות הדלקתיות המקושרות ללוקוס chr21q22 הוקם מחדש, ומטרות תרופתיות שונות, כגון אינטרלוקין 23 וגורם נמק הגידול, הווסרו.

החוקרים שאפו גם לזהות שיטות טיפול אפשריות למחלות דלקתיות. אחד מהם היה להשתמש במעכבי חלבון קינאז מופעל מיטוגן או MEK כדי לחסום איתות ETS2, שיכול לכוון למספר ציטוקינים. עם זאת, לשיטה זו יכולות להיות תופעות לוואי רבות מכיוון ש- MEK ממלא גם תפקידים שונים ברקמות אחרות.

לכן, החוקרים מאמינים ששימוש במולקולות כימרה מכוונות פרוטאוליזה או ב-PROTACs כדי למקד את חלבון ה-ETS2 ישירות או מסירה סלקטיבית של מעכבי MEK למקרופאגים באמצעות מצומדים של נוגדנים-תרופות יכולים לעקוף את תופעות הלוואי ולחסום בהצלחה את הדלקת המבוססת על ETS2.

תפוצה גיאוגרפית והיסטוריה של rs2836882. ‏א. תדירות אללים rs2836882 באוכלוסיות גלובליות מודרניות (נתונים מפרויקט 1000 גנומים, משורטטים באמצעות דפדפן Geography of Genetic Variants: https://popgen.uchicago.edu/ggv/). ב. גנוטיפים של SNPs מועמדים ב-chr21q22 (סט אמין של 99%) בבני אדם ארכאיים (ניאנדרטלים ודניסובנים). הצבע מתאר את השיעור של קריאות המכילות אללי ALT, עם ערך קרוב ל-0 התואם גנוטיפ הומוזיגוטי REF (סיכון), ערך קרוב ל-1 תואם גנוטיפ הומוזיגוטי ALT (ללא סיכון), וערך ביניים המצביע על פוטנציאל גנוטיפ הטרוזיגוטי. מספר בכל תא מציין את מספר הקריאות באותו SNP במדגם המצוין. וריאנט סיבתי משוער מודגש באדום. ג. גנאלוגיה משוערת של גיל הפולימורפיזם rs2836882 – נותחה באמצעות Relate. התרשים ב א נוצר באמצעות הדפדפן Geography of Genetic Variants.

מסקנות

בסך הכל, הממצאים דיווחו כי ETS2 הגן הוגבר על ידי האזור הבין-גני ב-chr21q22, המעורב בחמש מחלות דלקתיות. שיטות להתמקד ישירות בחלבון ETS2 או לעכב סלקטיבית איתות ETS2 במקרופאגים יכולות להיות שיטות טיפול אפשריות למחלות דלקתיות.