Searching for diabetic retinopathy genetic markers by whole exome sequencing

Abstract

A Diabetes Tipo 2 (DT2) é uma doença complexa e debilitadora que aproximadamente 8% da população mundial. A Retinopatia Diabética, a maior complicação microvascular desta doença, é uma das principais causas de cegueira em adultos diagnosticados com Diabetes Tipo 2. O conhecimento complicação vascular permitirá uma melhor compreensão da doença e consequente aplicação de meios efetivos de diagnóstico, tratamento e gestão d com a utilização de sequenciação de exomas com técnicas de última geração, id marcadores genéticos candidatos que predispõem para o desenvolvimento da Retinopatia Diabética. A nossa população de doentes Portugueses diagnosticados com Diabetes do Tipo 2, com di associadas, da Unidade de Endocrinologia do Centro Hospitalar da Universidade de Coimbra. A metodologia utilizada foi extração de sequenciação massiva paralela pela tecnologia Ion acumulam variantes raras e de variantes comuns foi bioinformáticas e estatísticas. Dois genes que acumulam variantes raras, E2F8 e DMXL2, e onze variantes comuns (rs1035798, rs62357156, r rs10794640, rs9907595, rs2296123, rs7483 e rs4698803) nos genes: AGER, ITGA1, MMP1, TNFSF12, STAB1, NARFL, PLXDC1, PRKCQ, GSTM3 e EGF foram considerados biologicamente relevantes. As variantes encontradas localiz relacionadas com a patogénese da Retinopatia Diabética, tais como a via de sinalização e tráfego de produtos finais de glicação avançados, formação de membrana fibrovascular, via de sinalização EGF-VEGF, angio vascular e a via de sinalização Notch. A validação da tecnologia, variantes e frequências alélicas foi realizada por diferentes métodos de sequenciação e genotipagem. Este estudo destacou alguns biomarcadores candidatos, que carecem de validação numa população maior antes de poderem ser associados à retinopatia diabética. Palavras Chave: Retinopatia Diabética, Sequenciação de Exomas, Marcadores Genéticos, Variantes Raras, Variantes Comuns Este trabalho foi efetuado no âmbito do programa COMPETE e do Desenvolvimento e Operação Translacional xv A Diabetes Tipo 2 (DT2) é uma doença complexa e debilitadora que aproximadamente 8% da população mundial. A Retinopatia Diabética, a maior complicação microvascular desta doença, é uma das principais causas de cegueira em adultos diagnosticados com Diabetes Tipo 2. O conhecimento da base genética subjacente a esta licação vascular permitirá uma melhor compreensão da doença e consequente aplicação de meios efetivos de diagnóstico, tratamento e gestão de doentes. Foi objetivo deste com a utilização de sequenciação de exomas com técnicas de última geração, id marcadores genéticos candidatos que predispõem para o desenvolvimento da Retinopatia Diabética. A nossa população de estudo de 40 indivíduos foi selecionada a partir de um grupo de doentes Portugueses diagnosticados com Diabetes do Tipo 2, com diferentes complicações associadas, da Unidade de Endocrinologia do Centro Hospitalar da Universidade de Coimbra. A metodologia utilizada foi extração de ADN, seguida de preparação de bibliotecas de exomas e sequenciação massiva paralela pela tecnologia Ion Torrent. A pesquisa de genes que acumulam variantes raras e de variantes comuns foi realizada por diferentes abordagens bioinformáticas e estatísticas. Dois genes que acumulam variantes raras, E2F8 e DMXL2, e onze variantes comuns (rs1035798, rs62357156, rs7125062, rs80067372, rs4434138, rs4234633, rs10794640, rs9907595, rs2296123, rs7483 e rs4698803) nos genes: AGER, ITGA1, MMP1, TNFSF12, STAB1, NARFL, PLXDC1, PRKCQ, GSTM3 e EGF foram considerados biologicamente relevantes. As variantes encontradas localizam-se em genes envolvidos em mecanismos e vias relacionadas com a patogénese da Retinopatia Diabética, tais como a via de sinalização e tráfego de produtos finais de glicação avançados, formação de membrana fibrovascular, via de VEGF, angiogénese dependente de VEGFα, assemblagem e morfogénese vascular e a via de sinalização Notch. A validação da tecnologia, variantes e frequências alélicas foi realizada por diferentes métodos de sequenciação e genotipagem. Este estudo destacou adores candidatos, que carecem de validação numa população maior antes de poderem ser associados à retinopatia diabética.

Type 2 Diabetes (T2D) is a debilitating complex disease that affects approximately 8% of the worldwide population. Diabetic retinopathy, the major microvascular complication of this disease is one of the leading causes of adult blindness in T2D patients. K genetic basis underlying this vascular diabetic complication will help understand the pathobiology and ameliorate the standard means of diagnosis, treatment and patient management. We proposed and pursued with this project and with the use analysis and next-generation sequencing techniques to identify candidate genetic markers that predispose to the onset of Diabetic Retinopathy. Our study population was a group of 40 patients selected from the Type 2 Diabetes population of di associated complications, from the Endocrinology Unit of the Hospital Center of the University of Coimbra. The workflow was, exome library preparation and parallel sequencing by Ion Torrent technology. The search for candi variants was performed by differentiated bioinformatics and statistical approaches. Eleven candidate common variants (rs1035798, rs62357156, rs7125062, rs80067372, rs4434138, rs4234633, rs10794640, rs9907595, MMP1, TNFSF12, STAB1, NARFL, PLXDC1, PRKCQ, GSTM3 and EGF and 2 rare variant accumulating genes, E2F8 and DMXL2 were considered biologically relevant. These variants were localized in genes involved i pathogenesis such as Advanced Glycated End (AGE) products trafficking and fibrovascular membrane formation, EGF angiogenesis, vascular assembly and morphogenesis and the Notch signalling pathway. Validation of the technology, variants and allele frequencies was performed by other sequencing and genotyping methods. This study highlighted several new candidate biomarkers that need to be validated in a larger population before association to Diabetic Retinopathy