Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Фармакогеномика — путь к индивидуализированной терапии 17
1.1 Геном человека и генетический полиморфизм 17
1.2 Фармакогенетика и фармакогеномика - терминология и задачи 23
1.3 Фармакогеномика и новая стратегия поиска и создания лекарственных препаратов 30
1.4 Фармакогеномика - путь к индивидуализированной терапии 37
ГЛАВА 2. Генетический полиморфизм и вопросы этнической фармакологии 40
2.1. Полиморфизм ДНК и лекарственные ответы 42
2.2. Вопросы индивидуальной предрасположенности к болезням 48
2.3. Этнические аспекты фармакогенетики 51
ГЛАВА 3. Псориаз: характеристика заболевания и генетика патологии 62
3.1 Клиническая характеристика псориаза 62
3.2. Эпидемиология псориаза 70
3.3. Модель наследования 75
3.4. Роль триггеров окружающей среды 82
3.5. Предполагаемые механизмы патогенеза 85
3.6. Генетика псориаза 100
3.7. Рабочая модель иммунопатогенеза псориаза 119
ГЛАВА 4. Материалы и методы 124
ГЛАВА 5. Новые подходы к оценке метаболического и генетического статуса больных псориазом 129
5.1 Диагностические критерии для псориаза (анализ данных литературы и собственные наблюдения в клинике) 129
5.2. Разработка новых критериев для оценки клинической картины и метаболического статуса пациентов с псориазом, а также для генетического анализа этой патологии 134
5.3. Индивидуальная Информационная Карта как новый инструмент для сбора информационного материала о пациентах с мультифакториалыюй патологией, на примере псориаза: характеристика и апробирование 143
ГЛАВА 6. Определение роли этнической компоненты при мультифакториальных заболеваниях на модели популяции Дагестана 170
6.1. Общая характеристика Республики Дагестан и этнический состав ее популяции 171
6.2. Характеристики больных псориазом в различных этнических группах Дагестанской популяции 176
6.3. Генетические маркеры и псориаз в этнических группах Дагестана .184
ГЛАВА 7. Различные подходы к лечению псориаза (собственные исследования) 198
ГЛАВА 8. Генетический полиморфизм реакции ацетилирования у больных псориазом 235
8.1. Полиморфизм гена NAT2 235
8.2. Определение фенотипа ацетилирования у здоровых индивидуумов и больных псориазом в Московской выборке 246
8.3. Разработка микрочипа быстрого скрининга генотипа и установления фенотипа ацетилирования у больных псориазом 251
ГЛАВА 9. Интегральный подход к изучению сложных мультифакториальных заболеваний на примере псориаза 260
9.1. Система исследования псориаза как мультифакториального заболевания 260
9.2. Псориаз и другие аутоиммунные воспалительные заболевания 270
9.3. Обоснование необходимости перехода к изучению генных и метаболических сетей, контролирующих патогенез псориаза 293
Заключение 318
Выводы 322
Благодарности 325
Список литературы 326
- Фармакогеномика и новая стратегия поиска и создания лекарственных препаратов
- Вопросы индивидуальной предрасположенности к болезням
- Разработка новых критериев для оценки клинической картины и метаболического статуса пациентов с псориазом, а также для генетического анализа этой патологии
- Характеристики больных псориазом в различных этнических группах Дагестанской популяции
Введение к работе
Заболевания с наследственной предрасположенностью делят на две группы: моногенные и полигенные. Моногенные заболевания развиваются вследствие изменений лишь в одном гене, которые приводят к возникновению патологического процесса. Как правило, ген, вовлеченный в патогенез моногенных заболеваний, достаточно легко идентифицируется и для успешного лечения таких болезней одно и тоже лекарство можно применять для всех индивидуумов. Однако такой подход не применим для лечения сложных, называемых также мультифакториальными, патологий, в развитии которых участвует целый ряд генов, полиморфные варианты которых определяют риск и тяжесть заболевания. Изучение этиологии, патогенеза, а также генетический анализ мультифакториальных заболеваний - трудные задачи.
Ввиду того, что такие патологии обусловлены сочетанным влиянием многих аллеломорфов разных локусов, клиницисты наблюдают широкий полиморфизм патологических состояний, т.е. наблюдается непрерывный спектр переходов от субклинических форм к формам с ярко выраженными клиническими симптомами. Истинная тяжесть заболевания определяется индивидуальной клинической картиной пациента, которая обусловлена уникальностью процессов метаболизма каждого индивидуума, определяемой его генетическим статусом. Следовательно, для эффективного лечения необходим индивидуальный подход к каждому пациенту с мультифакториальной патологией.
Известно, что существует генетическая дифференциация популяций различных национальностей по частотам и спектру генов наследственных заболеваний. Следует отметить, что во многих популяциях проявляется
7 значительная степень генетической гетерогенности, которая затрудняет проведение
генетического анализа, поэтому при изучении наследственных заболеваний
необходимы широкие эпидемиологические исследования, в которые должны быть
включены большие выборки индивидуумов со схожим этническим фундаментом,
территориальной и культурной изоляцией. Адекватный выбор модельной
популяции является залогом успеха при поиске и анализе генов-кандидатов и
генетических маркеров в пределах групп с мультифакториальной патологией.
Модельная популяция должна характеризоваться низкой гетерогенностью, схожим
этническим фундаментом, наличием «ядерных» крупных семей с большим числом
потомков и знанием генеалогии.
Поиски генетических маркеров, наличие которых в организме обусловливает
восприимчивость организма человека к определенному заболеванию, ведутся на
протяжении не одного десятка лет и имеют большее значение. Это объясняется
тем, что только генетический подход позволяет приблизиться к пониманию
биологической сущности заболеваний, а получаемые при таком подходе данные
дают возможность выделять группы риска развития исследуемой патологии. При
этом следует принимать во внимание и индивидуальный полиморфизм генов,
продукты которых могут и не иметь прямого отношения к данной патологии. А
именно, индивидуальные генетические особенности организма, определяющие
кинетику метаболических превращений лекарственных препаратов, и,
следовательно, гетерогенность в реакции пациентов на лекарственные препараты, а
также в отношении побочных эффектов лекарственных препаратов. Факторы
индивидуального ответа пациента на применение лекарственных препаратов, как и
факторы индивидуальной предрасположенности человека к различным
8 заболеваниям, требуют разработки научных основ для определения критериев
соответствующей лекарственной терапии для каждого отдельного пациента, с
учетом этнической принадлежности.
В наших исследованиях в качестве модельной мультифакториальной патологии выступает одно из основных по распространенности заболеваний -псориаз. Псориаз имеет все атрибуты мультифакториальной патологии -запускается триггерами внешней среды у индивидуумов с генетической предрасположенностью.
В настоящее время в России в основе диагностике псориаза лежат традиционные общеклинические методы обследования. Такие методы, не утратившие своей диагностической ценности и сегодня, позволяют четко определять форму и стадию развития псориаза, а также степень распространения патологического процесса. Однако, только эти критерии не могут являться основанием для выбора тактики лечения, так как истинная клиническая картина индивидуума определяется прежде всего его генетическим и метаболическим статусом. Вероятно, индивидуальные псориатические локусы могут иметь различную степень выраженности для пациентов с псориазом, имеющих различный клинический фенотип и/или этническую принадлежность. Для того чтобы определить фенотип-специфичные гены заболевания, необходимо применять генетический анализ к различным клиническим подгруппам больных, при этом клинический фенотип каждого пациента должен быть охарактеризован досконально. В связи с этим, требуется подключение новых экспериментальных подходов, целью которых является молекулярно-биологическое и физиолого-биохимическое описание патологии на уровне метаболизма конкретного
9 индивидуума. Эти исследования должны быть первоначально направлены на поиск
метаболических маркеров внутри группы пациентов со схожей клинической
картиной, что позволит проводить быструю классификацию принадлежности
индивидуумов к той или иной группе. Дальнейшие исследования должны быть
связаны с поиском индивидуальных метаболических маркеров внутри каждой
группы, что позволит выявить «горячие точки» метаболической сети патологии, в
целом, меняющих режим ее «нормального» функционирования (разрыв в сети,
переключение путей и т.д.) для каждого индивидуума. Тщательная корректная
характеристика клинического фенотипа пациента важна и необходима для того,
чтобы минимизировать вклад в гетерогенность заболевания, поскольку псориаз,
как мультифакториальная патология, характеризуется разнообразными
клиническими картинами и при этой патологии выделяют различные подтипы
заболевания. Анализ данных литературы и собственных данных убедительно
продемонстрировал необходимость разработки новых критериев для оценки
клинической картины и метаболического статуса пациентов с псориазом, что
важно для дальнейшего генетического анализа этой патологии.
Современные терапии псориаза либо относительно неэффективны, либо обладают неприемлемыми побочными эффектами, что ограничивает их использование. В связи с этим имеется острая необходимость разработки новых терапий псориаза, что возможно только за счет лучшего понимания механизма возникновения этого заболевания.
В целом, несмотря на достаточно большое количество публикаций, в России практически полностью отсутствуют эпидемиологические исследования распространенности псориаза по регионам. Более того, при изучении патогенеза
10 псориаза практически полностью игнорируется этническая предрасположенность
индивидуума, страдающего этим заболеванием. Сведения о популяционной частоте
псориаза противоречивы, что может быть обусловлено применением в разных
странах различных методов оценки.
Учитывая отмеченные выше трудности в исследовании
мультифакториальных заболеваний, и, в частности, псориаза, необходимыми
являются разработка и применение инструмента для получения унифицированных
данных, которые можно легко формализовать, и создавать на основе этих данных
стандартизированные (унифицированные) базы данных о различных
мультифакториальных патологиях. Для устранения противоречий необходимо
стандартизировать методы оценки распространенности заболевания. В связи с
этим, как для изучения патогенеза патологий, так и для диагностики и
эффективного лечения, необходимо скоординировать клинические, генетические и
физиолого-биохимические исследования у индивидуумов с той или иной сложной
патологией (в том числе псориазом) с целью унификации подходов и построения
единой информационно-практической сети данной патологии.
Цель диссертационной работы: Разработать и предложить интегральный
подход для генетической и метаболической паспортизации индивидуумов с целью
ранней диагностики и индивидуализированной фармакотерапии
мультифакториальной патологии, на примере псориаза.
Для выполнения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Провести широкомасштабный поиск и анализ данных литературы и
собственных наблюдений в клинике с целью определения методических
. п
подходов, которые используются для оценки клинической картины , пациентов с псориазом.
2. Разработать новые критерии для оценки клинической картины и
метаболического статуса пациентов с псориазом, а также для генетического
анализа этой патологии. Новые критерии должны:
- более адекватно отражать клиническую картину и, . следовательно,
метаболический статус каждого пациента с псориазом;
позволять проводить генетический анализ исследуемой патологии, в целом, и родословных семей, в частности;
учитывать этническую принадлежность пациента;
учитывать факторы окружающей среды, которые могут быть триггерами патологии;
проводить описание всех систем организма с учетом тех систем, вклад которых в патологию нелегко предсказать и/или идентифицировать;
учитывать индивидуальный ответ пациента на применение лекарственных препаратов;
- позволять получать унифицированные данные, которые можно легко
формализовать, и создавать на их основе стандартизированные
(унифицированные) базы данных о мультифакториальной патологии.
3. Разработать Индивидуальные Информационные Карты (ИИК) индивидуумов
на основе новых предложенных критериев как инструмент для сбора
информационного материала о пациентах с мультифакториальной
патологией.
4. На основе данных литературы выбрать удобную и адекватную модельную
популяцию для проведения генетико-эпидемиологического исследования с целью изучения роли этнической компоненты и наследственности в этиологии и патогенезе мультифакториальных заболеваний, таких как псориаз. Апробировать предложенные новые критерии ИИК для сбора и статистического анализа информационного материала у пациентов с псориазом из различных популяционных выборок.
Определить особенности распространения классических генетических маркеров (ABO, Rhesus, MN, Kell, Р, Lewis, HP, TF, C'3, GC, GLO, ESD, 6PGD, ACP) у практически здорового населения и больных псориазом с учетом этнической принадлежности.
Изучить эффективность проводимой терапии больных псориазом в зависимости от ряда параметров (Тип I и Тип II псориаза, возраст и пол пациента, форма псориаза, биохимические показатели).
Разработать основу для создания микрочипов быстрого скрининга генотипа и установления фенотипа ацетилирования с целью индивидуального подбора лекарственных препаратов в клинике. Для этого:
провести сбор информационного и клинического материала у здоровых и пациентов с псориазом;
определить фенотип ацетилирования и особенности распределения фенотипа ацетилирования в группах здоровых и пациентов с псориазом;
- выявить мутации NAT2 гена, приводящие к изменению фенотипа
ацетилирования и характерные для населения различных регионов России;
- определить наличие взаимосвязи фенотипа и генотипа ацетилирования с
проявлением псориаза, а также эффектом используемой фармакотерапии.
8. Разработать основу интегрального подхода для генетической и
метаболической паспортизации пациентов с псориазом, которая позволит:
выявить изменения в метаболизме при псориазе, которые характерны для данных заболеваний в целом, а также для различных групп больных и отдельных пациентов;
выявить общие, групповые и индивидуальные генетические детерминанты псориаза;
выяснить закономерности между клинической картиной, метаболическим статусом и генетическими детерминантами пациентов с псориазом;
- выявить закономерности между используемой фармакотерапией и
метаболическим и генетическим статусом пациентов с псориазом.
Научная новизна работы. Разработан и предложен интегральный подход
для генетической и метаболической паспортизации индивидуумов с целью диагностики и индивидуализированной фармакотерапии псориаза. В качестве инструмента для сбора информационного материала о пациентах с мультифакториальной патологией разработаны ИИК с новыми критериями оценки. С целью определения роли этнической компоненты в развитии псориаза учтена этническая принадлежность пациентов в Российской популяции. В качестве удобной и адекватной модельной популяции для проведения генетико-эпидемиологического исследования и определения этнического фактора и наследственности в этиологии и патогенезе псориаза предложена популяция Республики Дагестан, состоящая из более чем 10 этнически обособленных групп.
- ' 14
На основании результатов проведенного исследования заболеваемости псориазом в
Дагестане удалось показать существенные различия в проявлении этой патологии
между различными этносами, населяющими этот регион России. При определении
особенности распространения классических генетических маркеров крови у
практически здорового населения и у больных псориазом с учетом их этнической
принадлежности показано, что в суммарной группе больных псориазом в Дагестане
частота фенотипа Le (a~b~) группы крови Lewis достоверно выше, чем в
контрольной группе.
С целью установления корреляции заболевания псориазом с NAT2 фенотипом проведено фенотипирование и генотипирование больных и создан на основе полученного материала гелевый биологический микрочип, который даст возможность в дальнейшем продолжить исследования без фенотипирования, на основе генетического полиморфизма по данному генетическому маркеру.
Показано, что препарат глутоксим оказывает положительный эффект только в группе пациентов с ранним типом возникновения псориаза.
Практическая значимость работы. Разработаны критерии оценки индивидуального риска заболевания псориазом, необходимые для осуществления дифференцированного подхода к профилактике и лечению этой сложной патологии и ее осложнений в зависимости от наследственной предрасположенности. В комплексную терапию псориаза включен отечественный препарат Глутоксим (патентное изобретение № 2218172). Разработанная и предложенная ИИК может быть использована для исследования других хронических воспалительных патологий аутоиммунной природы с целью превентивной терапии на этапе бессимптомного проявления таких патологий.
15 Основные положения, выдвигаемые на защиту.
Для генетической и метаболической паспортизации индивидуумов с целью ранней диагностики и индивидуализированной фармакотерапии псориаза как мультифакториальной патологии, необходимо введение новых критериев для оценки клинической картины и метаболического статуса пациентов с псориазом.
Новые критерии для оценки клинической картины и метаболического статуса пациентов с псориазом позволяют выявлять более полную клиническую картину патогенеза псориаза для каждого индивидуального пациента с учетом его этнической принадлежности, а также являются важными для генетического анализа этой патологии.
Индивидуальная Информационная Карта (ИИК) является эффективным инструментом для сбора информации о пациентах с мультифакториальной патологией.
Популяция Республики Дагестан является удобной и адекватной модельной популяцией для исследования мультифакториальных заболеваний, таких как псориаз, и может быть включена для исследования роли наследственности в этиологии и патогенезе этого заболевания, а также и других мультифакториальных заболеваний.
Классические генетические маркеры могут использоваться для дифференциации пациентов с псориазом с учетом их этнической принадлежности и с целью ранней диагностики и индивидуализации лечения.
Экспериментальный образец гелевого биочипа для скрининга полиморфизма гена NAT2 позволяет четко дискриминировать однонуклеотидные замены, приводящие к изменению фенотипа ацетилирования, и выявлять взаимосвязь между фенотипом, генотипом NAT2 гена и предрасположенностью к заболеваниям, а также индивидуальным ответом пациента на действие лекарственных препаратов.
Разработанный интегральный подход генетической и метаболической паспортизации пациентов с псориазом позволяет:
выявлять изменения в метаболизме при псориазе, которые характерны для мультифакториальных заболеваний в целом, а также для различных групп больных и отдельных пациентов;
выявлять общие, групповые и индивидуальные генетические детерминанты псориаза;
выяснять закономерности между клинической картиной, метаболическим статусом и генетическими детерминантами пациентов с псориазом;
- выявлять закономерности между используемой фармакотерапией и
метаболическим и генетическим статусом пациентов с псориазом.
Фармакогеномика и новая стратегия поиска и создания лекарственных препаратов
Первый этап программы «Геном человека» был завершен к 2001 году, когда были получены генетические и физические карты генома и определена последовательность нуклеотидов всего генома. В настоящее время имеются 2 опубликованные версии Генома человека [The Genome International Sequencing ..., 2001; Venter, Adams et al., 2001], а также геномов многих других видов эукариотов, прокариотов и растений (обзор можно найти на сайте http://w\vw.fp.mcs.anl.Rov/gaasterlana7genomes.htmmn. и продолжается расшифровка геномов большого числа (более 1000) микроорганизмов, растений и животных. Сравнительный анализ геномов показал высокую степень идентичности генома человека геному мыши или даже дрозофилы. По сравнению с геномом дрозофилы {Drosophila melanogaster) геном человека характеризуется большим числом генных дупликаций в областях, включающих комплексы генов, участвующих в иммунном ответе (В-клетки, Т-клетки, гены главного комплекса гистосовместимости МНС (major histocompatibility complex), цитокинов, хемокинов и их рецепторов); гены белков крови (complement and hemostatic proteins); белков, связанных с регуляцией апоптоза, и белков, связанных с образованием нейронной сети [Broder et al., 2002].
На конец 2002 года число генов в геноме человека составляло, в зависимости от использованных критериев, от 30000 до 40000 генов, хотя по данным других авторов [W.Haseta et al] оно должно было превысить цифру 100000 генов. Около 40% генома человека приходится на повторяющиеся элементы, некоторые из которых представлены миллионными копиями, и лишь чуть более 1% генома кодирует белки. Значение остальной части генома (так называемой «эгоистической» ДНК) пока остается невыясненным. Средний размер гена оценивается примерно в 3000 пар оснований. Самым длинным (2,4 млн. нуклеотидных пар) оказался ген, кодирующий один из мышечных белков миодистрофин. Последовательность самых коротких генов (например, полипептида эндорфина) не превышает 20 нуклеотидов. В настоящее время известны функции лишь примерно 10000 генов человека [Broder et al., 2002, The Genome International Sequencing ..., 2001; Venter, Adams et al., 2001]. В пределах уже секвенированных последовательностей генома человека остаются еще тысячи брешей, определение последовательностей в которых затруднено в силу ряда причин. Тем не менее, основная часть информации, необходимой для использования в медицинских целях, находится в уже просеквенированных областях. К настоящему времени установлено большинство генов, связанных с развитием моногенных наследственных заболеваний. Как указано в аналитическом обзоре Н.К. Янковского и С.А. Боринской [2003], «геномные исследования уже много дали медицине. Одним из наиболее важных результатов является выявление генов, связанных с развитием наследственных заболеваний, характеристика мутаций, приводящих к этим болезням, возможность ДНК-типирования (в том числе пренатальная) этих мутаций».
Исследование генома подтверждает фундаментальное единство людей во всем мире. Мы все несем как минимум 99,9% одинаковых букв кода (последовательность. нуклеотидов) в нашем геноме. Еще более замечательным является то, что необычайное разнообразие людей на генетическом уровне кодируется менее чем 0,1% вариациями в нашей ДНК. Другими словами, из 3,2 млрд. пар оснований генома человека 99,9% одинаковы для всех людей. Следовательно, фенотипические различия между отдельными людьми, проявляющиеся во многих признаках и, в частности, в предрасположенности к развитию определенных заболеваний, или в чувствительности к определенному лекарственному препарату, определяются всего лишь одной десятой процента генома. Наследуемые изменения в геноме, как известно, называются мутациями. Генетический полиморфизм появляется при мутациях. Различия между отдельными индивидуумами по нуклеотидному составу ДНК (в среднем в одной позиции ігуклеотидов из каждой тысячи) называют полиморфизмом генома. Отличие между мутацией и полиморфизмом достаточно условно. По соглашению, вариабельность в нуклеотидной последовательности определенного участка ДНК, выявляемая менее чем у 1% людей в популяции, называется мутацией, если же один из вариантов нуклеотидной последовательности в определенном участке ДНК выявляется более чем у 1% людей в популяции, такую вариабельность принято называть полиморфизмом (т.е., две альтернативные формы с частотой 1% или более, возникающие в популяции) [Omenn, Motulsky, 2003]. Наиболее частой формой вариаций ДНК в геноме человека является полиморфизм единичного нуклеотида или однонуклеотидный полиморфизм, который обозначается как SNP (signle nucleotide polymorphism). SNPs (или «снипы») - самый простой класс полиморфизма, образующийся в результате единичной мутации, которая заменяет один нуклеотид на другой. Классификация полиморфизмов, помимо SNP, включает также короткие тандемные повторы (short tandem repeats, STRs) и вариабельное число тандемных повторов (variable number of tandem repeats, VNTRs). Однако их относительно низкая частота возникновения в геноме человека (предполагается наличие всего лишь несколько тысяч VNTRs на весь полный геном человека) не допускает развития на их основе стратегии ассоциативных исследований [Essioux et al., 2002]. Термин «генетический полиморфизм» определяет моногенные признаки, представленные в популяции, по меньшей мере, двумя фенотипами, ни один из которых не является редким [Meyer, Zanger, 1997]. SNP определяют с помощью разных технологий, основанных на ПЦР и рестрикционном анализе. Снипы находят как в кодирующих или регуляторных участках гена, которые могут напрямую влиять на функцию или экспрессию гена, так и в некодирующих областях. Большая часть SNP никак не влияет на структуру и функцию генов и поэтому не может быть прямо ассоциирована с изменениями фенотипа. Однако, следует подчеркнуть, что однонуклеотидные замены в некодирующих областях гена также могут оказывать тонкие (или даже существенные) эффекты на регуляцию его экспрессии [Pharmacogenomics, 2002; Pharmacogenomics, 2003]. 3,2 млрд. пар оснований в геноме человека содержат порядка 11 миллионов SNP, а частота минорных аллелей составляет около 1% [Bowcock, Cookson, 2004]. Такие SNP - результат накопления мутаций в течение длительного времени с частотой -около 1 нуклеотида на примерно 1331 пар оснований ДНК.
Вопросы индивидуальной предрасположенности к болезням
В течение последних десятилетий накоплены многочисленные свидетельства того, что наряду с индивидуальными различиями в метаболизме лекарственных препаратов и в реакциях на лекарство - как в отношении их терапевтического эффекта, так и в отношении отрицательных реакций на них организма, имеются индивидуальные отличия и в предрасположенности к определенным заболеваниям.
Работы по изучению факторов индивидуальной предрасположенности человека к различным заболеваниям и индивидуального ответа пациента на применение лекарственных препаратов, с учетом этнической принадлежности индивидуума, были начаты в 70-ые годы прошлого столетия под руководством академика Л.А. Пирузяна [В.К. Подымов и др., 1979; Л.А. Пирузян, 2004]. В статье «О фармакологической метрологии» [Л.А. Пирузян, 1990] им постулировалась необходимость учета кинетики метаболических превращений при взаимодействии химических соединений с биообъектами. Значительная гетерогенность наблюдается не только в реакции пациентов на лекарственные препараты, но также в отношении побочных эффектов лекарственных препаратов, в связи с чем требуется разработка научных основ для определения критериев соответствующей лекарственной терапии для каждого отдельного пациента, с учетом этнических особенностей. Кинетика метаболических превращений должна учитываться в токсикологии (этническая безопасность биологически активных химических соединений и предельно допустимые концентрации химических соединений должны согласовываться с метаболическим этническим статусом человека); в фармакологии (дозовые зависимости назначаемых лекарственных препаратов должны согласовываться с метаболическим статусом пациента, назначаемые лекарственные препараты должны проходить метаболическую региональную этническую оценку); в гигиене (подбор людей на вредные химические производства должен проводиться по метаболическим показателям с учетом различия гигиенических норм пребывания в среде и на основе этнической метаболической паспортизации); в онкологии (этническая предрасположенность некоторых популяций согласуется и находится в зависимости от метаболического статуса); в иммунологии (на основе фармакологических метрологических подходов разработан дополнительный критерий для подбора донора и реципиента при пересадках органов и тканей, основанный на метаболическом равенстве донора и реципиента как фактора гистосовместимости). Получено экспериментальное подтверждение роли метаболического статуса донора и реципиента в процессах приживления полнослойного кожного лоскута [В.И. Шумаков и др., 2003]. Основой новой стратегии в фармакологии должна стать метаболическая паспортизация человека с учетом его этнической принадлежности [Л.А. Пирузян, 2004]. Важные факты об определенных индивидуальных различиях в метаболизме лекарственных препаратов, в реакциях на лечение и в появлении побочных нежелательных реакций на лекарственные препараты накапливались в клинической практике в течение более чем 50 лет. В 50-х годах прошлого столетия были идентифицированы специфические наследственные признаки, которые определяли эти различия у людей, отличающихся от остальных только тем, что у них возникали проблемы, связанные с приемом определенных лекарств [Motulsky, 1957; Kalow, 1962].
Генетическая основа лекарственных ответов не является новой концепцией. Еще в 1902 году была выдвинута гипотеза, что генетические вариации в биохимических путях детоксикации чужеродных веществ являются причиной алкаптонурии [Garrod, 1902]. Во время Второй Мировой войны было отмечено, что гемолиз, наступающий в результате антималярийной терапии, гораздо чаще поражает солдат афро-американского происхождения. Обнаружение этого факта привело к идентификации наследуемых вариантов глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы (G6PD) [Manasco, Arledge, 2003]. Другим примером является периферическая невропатия, наблюдаемая у значительного числа пациентов, принимавших антитуберкулезный препарат изониазид. Это привело к идентификации генетических различий в путях ацетилирования [Manasco, Arledge, 2002]. Изучение пациентов, которые реагируют на L-DOPA, позволило идентифицировать группу пациентов с болезнью Паркинсона, которые несли ген чувствительности, встречающийся при аномальных редких семейных формах болезни Паркинсона в Японии [Martin et al., 2001].
Генетический полиморфизм характерен как для генов, кодирующих ферменты I фазы метаболизма (окисления и гидролиза), к которым относятся изоферменты цитохрома Р-450, бутирилхолинэстераза, дигидропиримидин дигидрогеназа, так и для генов, кодирующих ферменты II фазы метаболизма биотрансформации (ацетилирования, глюкуронизации, конъюгации с глутатионом, метилирования и сульфатации).
Разработка новых критериев для оценки клинической картины и метаболического статуса пациентов с псориазом, а также для генетического анализа этой патологии
Изучение болезней у человека в постгеномную эру претерпело существенные изменения - изменилась парадигма медико-биологических исследований: от картирования и анализа одного гена к секвенированию генов и анализу множественных генов в генных семействах, анализу сигнальных и метаболических путей, от структурной геномики к функциональной геномике, от геномики к протеомике, от моногенных болезней к мультифакториальным болезням [Peltonen, 2001].
Число генов, детерминирующих болезни у человека, за период 1981-2000 гг. составило 1112; в это число не включено, по меньшей мере, 94 гена, имеющих отношение к неопластическим изменениям. Число охарактеризованных на молекулярном уровне клинических нарушений у человека за тот же период 1981 2000 гг. составило 1430 наименований; в это число не включены многие неопластические нарушения, вызванные генами, ответственными за транслокацию [Peltonen,2001]. При моногенных заболеваниях мутации в одном гене достаточно для проявления клинического фенотипа и развития заболевания, причиной сложных (мультифакториальных) болезней является ряд факторов: вариации в нескольких генах, кодирующих различные белки, приводят к генетической предрасположенности к клиническому фенотипу, кроме того, факторы внешней среды и образ жизни также вносят существенный вклад в патогенез. Основная трудность в генетическом исследовании таких мультифакториальных болезней заключается в том, что белки, как продукты множественных генов таких болезней, осуществляют свою функцию путем взаимодействия между собой в координированных сетях. Полная расшифровка генных сетей и соответствующих белков, и выяснение их координированной экспрессии будет способствовать определению молекулярной основы сложных (мультифакториальных) заболеваний. Тем не менее, окончательные доказательства включения этих генов в болезни человека должны быть получены в результате интенсивных эпидемиологических исследований, преимущественно в различных популяциях [Peltonen, 2001].
Изучение расстройств Менделя привело к уникальному открытию, касающемуся функции более 1000 генов. Поиск кандидатур генов при моногенных болезнях в прошлом был залогом успеха, но эта стратегия не обязательно приведет в будущем к успеху при расшифровке сложных генетических заболеваний [Winkelmann et al., 2002]. Пришло время двигаться от ограничивающей парадигмы к интегративному подходу в исследовании сложных биологических систем [Palsson,2000]. Генетические карты являлись подспорьем в очень успешных попытках молекулярных генетиков в идентификации генов широко распространенных болезней с целью сегрегации их в т.н. «семейства болезней» методом позиционного клонирования. В этих семействах специфические варианты в локусе часто ассоциировались с повышенным риском заболевания, по сравнению с другими членами семейства, имеющими «нормальные» аллели и основную популяцию. Примерами генов болезней, идентифицированных позиционным клонированием, являются гены рака груди - BRCA1 и BRCA2 [Miki et al., 1994; Tavtigian et al., 1996].
Метод гена-кандидата, альтернативный стратегии полногеномного просеивания (genome-wide linkage scan), использует экспериментальные подходы или a priori знания о механизме действия лекарства или патогенезе болезни для идентификации генов с возможным участием в лекарственных ответах. Полиморфизмы (SNPs), идентифицированные в этих генах, затем расшифровываются в популяциях пациентов, принимающих данный лекарственный препарат, и тестируются на статистическую ассоциацию или корреляцию с лекарственным ответом. На основании такого подхода при изучении молекулярной патологии рака были открыты важные и клинически значимые различия в генной экспрессии при различных типах опухолей. Было показано, что рак груди, вызванный мутациями в генах BRCA1 или BRCA2, отличается один от другого и имеет различную молекулярную таксономию, что выяснено дифференциальной экспрессией свыше 170 генов. Очевидно, что и опухолевый ответ на терапию может быть различным на основе этой таксономии. Другим примером гена болезни, SNP в котором коррелируют с ответом на терапию, является ген болезни Альцгеймера - АРОЕ (apolipoprotein Е). Индивидуумы - носители Е4 аллеля гена АРОЕ, фактора риска развития болезни Альйгеймера, отличаются по ответу на ряд холинэстеразных ингибиторов, по сравнению с индивидуумами, не несущим этого аллеля [McCarthy, 2002]. Такие результаты могут трактоваться неоднозначно, тем не менее, они указывают на то, как различная молекулярная классификация болезни может влиять на ответы пациентов на терапию [McCarthy, 2002].
Характеристики больных псориазом в различных этнических группах Дагестанской популяции
Фенилкетонурия, например, обнаруживается необычно часто у ирландцев, а для африканцев, живущих южнее Сахары, высок процент заболевания серповидноклеточной анемией. Этой болезнью страдают потомки африканцев, живущие среди некоторых этносов в Средиземноморье, включая некоторые регионы Греции. Такая болезнь, как бета-талассемия часто встречается в Среднеземноморье и Юго-Восточной Азии. Среди ашкенази-евреев и франкоканадцев очень высок процент обнаружения болезни Тея-Сакса. Заболевание Хантингтона поразительно часто встречается у жителей некоторых деревень на берегу озера Маракаибо в Венесуэле. В большинстве случаев, это объясняется «эффектом основателя» (founder effect) - быстрым ростом популяции, чьи предки -основатели случайно в своем составе имели людей с генами заболевания. В некоторых случаях, такие заболевания, как талассемия и Тея-Сакса, связаны с эволюционным преимуществом, называемым «гетерозиготным преимуществом». Люди, которые имеют один аллель для этих двух расстройств гемоглобина, не страдают этими заболеваниями, и гораздо в меньшей степени чувствительны к малярии. Их улучшенная выживаемость в малярийных регионах (Средиземноморье, Юго-восток Азии и Юго-восток Сахары) компенсирует повышенный процент смертей у тех людей, которые имеют две копии этого аллеля и страдают вышеописанными болезнями [Greely, 2003].
Отнесение индивидуумов к той или иной расе или этнической группе производится по признакам (цвет кожи, цвет и текстура волос, лицевые признаки), определяемым небольшим числом аллелей по сравнению с огромным числом генов такого многофакторного признака, как реакция на лекарственный препарат. Чувствительность (резистентность) к лекарству, а также побочные эффекты, зависят не только от генотипических факторов, но также и от внешнесредовых, социо-культурных, половых, возрастных влияний и от пищевых предпочтений. И все-таки имеются сведения о существовании этнических различий в функционировании отдельных ферментных систем, имеющих клиническое фармакогенетическое значение. Используя метод мультилокусного определения генотипа [Pritchard et al., 2000; Wilson et al., 2001], были исследованы 30-48 индивидуумов от каждой из восьми человеческих популяций. В результате получилась структура популяций из генотипов 16-ти однохромосомных микросателлитов и 23-х Х-сцепленных микросателлитов, вариаций, до этого неизвестных, в смысле отношения их к каким-либо фенотипическим различиям. Эта структура лучше всего подходит к 4 кластерам (группам), разделенным географически: 1) западные евразийцы (норвежцы, ашкенази-евреи, армяне), 2) африканцы юга Сахары (южноафриканские банту), 3) китайцы и 4) папуа-новые гвинейцы. Эфиопы и афро-каррибы имели большую примесь. Затем были определены частоты 11 функционально-значимых вариантных аллелей 6-ти генов, кодирующих ферменты метаболизма препаратов [CYP1A2, 2С18 и 2D6; NAT2; NAD(P): хинон-оксиредуктазы (DIA4); и глутатион-Б-трансферазы Ml (GSTM1)], которые показали только небольшую (среднюю) корреляцию с кластерами, определенными генетически, и даже еще меньшую корреляцию с «этническим» разделением на евразийцев, черных и азиатов. British Medical Journal предложил своего рода «руководство к пользованию», как должны описываться и сравниваться популяции людей. Fullilove (1998) предложил акцентировать на культурные традиции и «этническую принадлежность» и многие ковариации географического «место расположения», осуждая использование устаревшего термина «раса» и его зависимость от цвета кожи. Наконец, Rothstein and Epps [2001] предложили сбалансированное определение, которое исключало термин «раса» и применяло более гибкий и близкий по значению термин «этническая принадлежность» [Omenn, Motulsky, 2003].
Миграция индивидуумов внутрь популяции может оказывать значительное влияние на структуру распределения аллелей [Hanis, 2003]. Таким образом, генетические исследования показали, что некоторые аллельные вариации в восприимчивости к заболеванию и реакции на препараты связаны с общепринятыми понятиями раса и этническая принадлежность. Определенно существуют групповые различия в частотах полиморфных аллелей, отвечающих за метаболизм препаратов [Evans, Johnson, 2001; Meyer, 2000; Wilson et al., 2001; Omenn, Motulsky, 2003]. С другой стороны, утверждение [Rothstein, Epps, 2001], что «наблюдения различий в ответе на препараты в различных группах, связанных с историческими расовыми категориями, были очень важными шагами вперед в развитии фармакогеномики», кажутся преувеличенным.
