HISTORIA BADAŃ GENETYCZNYCH W ASTMIE ATOPOWEJ ATOPIC ASTHMA A HISTORY OF GENETIC RESEARCH

Transkrypt

1 Nowiny Lekarskie 2007, 76, 6, ALEKSANDRA SZCZEPANKIEWICZ HISTORIA BADAŃ GENETYCZNYCH W ASTMIE ATOPOWEJ ATOPIC ASTHMA A HISTORY OF GENETIC RESEARCH Klinika Pneumonologii, Alergologii Dziecięcej i Immunologii Klinicznej III Katedry Pediatrii Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu Kierownik Kliniki: prof. zw. dr hab. med. Jerzy Alkiewicz Streszczenie Astma atopowa jest najczęstszą chorobą przewlekłą wieku dziecięcego. Gwałtowny wzrost zachorowań na astmę obserwowany w ciągu kilku ostatnich dziesięcioleci zaowocował rozwojem badań nad patogenezą i podłożem genetycznym choroby, aby lepiej ją zrozumieć i skuteczniej leczyć. Początek badań nad genetyką astmy datuje się na pierwszą połowę XX wieku, jednakże znaczny wzrost zainteresowania uwarunkowaniami genetycznymi tej jednostki chorobowej nastąpił od lat 60., co było związane z przełomowymi odkryciami w dziedzinie genetyki. Dalszy rozwój badań genetyczno-molekularnych postępował w tempie wykładniczym, szczególnie w latach 90. po opracowaniu nowych metod mapowania genów oraz identyfikowania zmian w ich obrębie. Niniejsza praca przedstawia najważniejsze osiągnięcia w badaniach genetycznych astmy. SŁOWA KLUCZOWE: astma atopowa, badania genetyczne, osiągnięcia. Summary Atopic asthma is the most common childhood disease. Its dramatically increasing prevalence in the last few decades has contributed to the development of genetic and molecular research of the disease in order to understand it better and treat it more successfully. The beginning of studies on the genetics of asthma dates back the first decades of the 20th century, but a significant growth of interest in this field has been observed since the 1960 s, and is also caused by breakthroughs in genetics. Further development of genetic research is increasing geometrically, particularly after new molecular tools applied to gene mapping and identification of variants within the gene sequence were introduced in the 1990 s. This paper describes the most important achievements in genetic studies of asthma. KEYWORDS: atopic asthma, genetic studies, achievements. Wstęp Najstarsze zachowane wzmianki o występowaniu astmy pochodzą z egipskiego papirusu Ebersa, który jest najstarszym zachowanym dokumentem medycznym. Starożytni Egipcjanie zalecali w nim leczenie astmy za pomocą różnych ziół (m.in. dzikiej jabłoni (Malus silvestris), kadzidłowca (Boswellia carterii), sezamu (Sesamum indicum), których mieszankę należało położyć na rozgrzanym kamieniu i wdychać wydzielane olejki. Nieco później stan astmatyczny w swoich aforyzmach opisał Hippokrates. Natomiast już w czasach nowożytnych w 1190 r. n.e. pojawiła się pierwsza książka z zaleceniami terapeutycznymi mającymi poprawiać stan choroby. Jej autor, Moses Maimonides, lekarz m.in. sułtana Saladyna, napisał książkę o astmie dla swego pacjenta, któremu dokuczały objawy obecnie definiowane jako astma. Maimonides w 13 rozdziałach zalecał zmiany dietetyczne i klimatyczne, które są aktualne do dziś. Przełom w diagnozowaniu tej choroby nastąpił po wprowadzeniu testów skórnych. Podstawową cechą astmy atopowej jest stan zapalny dróg oddechowych, u podłoża którego leżą złożone mechanizmy alergicznej odpowiedzi immunologicznej (nadwrażliwość typu I). Astma jest najczęstszą chorobą przewlekłą wieku dziecięcego i dotyczy 15% populacji dzieci i 5% populacji dorosłych [1], a Edfors-Lubs [2] oszacował, że podatność na zachorowanie jest uwarunkowana genetycznie i wynosi ok. 70%, natomiast pozostałe 30% to wpływy środowiska na ujawnienie się choroby. W związku ze znacznym udziałem czynników genetycznych w rozwoju astmy atopowej, obciążenie rodzinne zwiększa ryzyko zachorowania 3-krotnie w przypadku jednego rodzica chorującego na astmę, a 6- krotnie, gdy oboje chorują na astmę [3] w stosunku do dzieci bez obciążenia genetycznego. Strategie badań genetycznych w astmie Pierwszym etapem badań genetycznych było ustalenie ewentualnego udziału czynników genetycznych w powstawaniu astmy. Do takich analiz służyły obserwacje rodzin z obciążeniem astmą, których wynik określał, czy zachorowalność była wyższa u rodzin astmatycznych. Pierwsze badania rodzinne były prowadzone w pierwszej połowie XX w. Na podstawie obserwacji częstości występowania astmy w kolejnych pokoleniach u poszczególnych członków rodzin, wykazano istotny udział czynnika genetycznego w podatności na zachorowanie [4 8]. Badania rodzin były również wykorzystywane do ustalenia modelu dziedziczenia choroby, który w chorobach złożonych bywał trudny do określenia metodą bezpośredniej obserwacji. Stąd, analizowano go za pomocą obserwacji dziedziczenia fenotypów pośrednich (dodatnie testy skórne, podwyższone stężenie IgE, nadreaktywność oskrzelowa) w poszczególnych rodzinach. Porównanie

2 Historia badań genetycznych w astmie atopowej 507 liczby osób chorych w rodzinie z oczekiwaną liczbą osób chorych zgodnie z różnymi modelami genetycznymi (dominujący, recesywny, mieszany z wpływem czynników środowiskowych) pozwalał ustalić ten model, który najlepiej pasował do obserwowanego rozkładu cechy i opisywał jej segregację w rodzinie. Wynikiem analiz tego typu były różne schematy dziedziczenia proponowane dla astmy (kodominujące, pojedynczego locus jednogenowe, i wielogenowe z udziałem czynników środowiskowych), który jednak nadal nie został ściśle zdefiniowany [9, 10]. Od lat 60. ubiegłego stulecia szczególną uwagę zaczęto przywiązywać do doboru właściwej grupy osób badanych, aby uzyskane wyniki były jak najbardziej informatywne. Stąd dalszy rozwój badań ukierunkował się na analizę dużych populacji, aby możliwie wiarygodnie oszacować wpływ czynników genetycznych i środowiskowych, co było szczególnie trudne w chorobie złożonej, uwarunkowanej wielogenowo. W tym celu badano populacje bliźniąt mono- i dizygotycznych o jednakowym zestawie genów, populacje izolowane, w których pochodzenie od kilku założycieli populacji oraz krzyżowanie w obrębie tej populacji minimalizuje heterogenność genetyczną i uwydatnia wpływ czynników genetycznych przy względnie stałych warunkach środowiskowych, oraz populacje reprezentatywne dla danego kraju, rasy lub grupy etnicznej. W metodyce badań genetycznych astmy stosowano dwie główne strategie. Geny powodujące powstawanie astmy i związanych fenotypów mogły być badane metodą genu kandydującego zależnie od hipotezy patogenezy choroby oraz poprzez tzw. przeszukiwanie genomu, które typuje regiony chromosomowe poprzez analizę sprzężeń i jest niezależne od hipotetycznej patogenezy choroby. Pierwsze podejście polegało na wybraniu a priori genu, na bazie patogenezy choroby lub genu położonego w regionie podatności na astmę. W badaniach asocjacyjnych badano wpływ mutacji w tych genach u niespokrewnionych osób w populacji (badania typu case-control) i w badaniach rodzinnych (testy TDT). Przeszukiwanie genomu natomiast informowało o sprzężeniach (badania rodzin i w ich obrębie par chorych rodzeństw) w celu wyodrębnienia modelu dziedziczenia złożonych cech genetycznych związanych z astmą z polimorficznymi markerami genetycznymi. Zastosowanie całościowej analizy ekspresji genów na mikromacierzach oraz klonowanie i sekwencjonowanie tych genów pozwalało na wyodrebnienie SNP-ów, które bada się w analizach asocjacyjnych, by określić ich związek z astmą. Ostatnim etapem badań genetycznych była analiza funkcjonalna przeprowadzana na modelach zwierzęcych in vivo oraz in vitro w celu określenia jego wpływu na aktywność genów (w których występują) oraz kodowanych przez nie białek [11]. Pierwsze przeszukiwanie całego genomu w celu identyfikacji regionów chromosomowych dla cech związanych z astmą (tzn. atopią, całkowitym stężeniu IgE, poziomem eozynofilów, nadreaktywnością oskrzelową i testami skórnymi) opublikowano w 1996 r. [12] i od tego czasu przeprowadzono co najmniej 12 tego rodzaju badań na całym świecie. Umożliwiły one identyfikację 20 regionów chromosomowych związanych z astmą i pośrednimi fenotypami atopowymi. W wielu analizach potwierdzono silny związek kilku z tych regionów z astmą, co sugerowało wielogenowe uwarunkowanie choroby. Jednak wiele badań miało niewystarczającą moc statystyczną, aby móc oszacować rzeczywisty związek wielu tych rejonów z astmą. Brak powtarzalności regionów sprzężonych obserwowany w różnych populacjach mógł wynikać z faktycznej różnorodności genetycznej między populacjami i grupami etnicznymi, bądź różnic w schemacie badań i definiowaniu fenotypu przez poszczególne grupy badawcze. Badania rodzin W badaniach rodzin analizowano dziedziczenie poszczególnych wariantów markerów genetycznych w całych rodowodach w różnych populacjach. Pierwsze takie badanie zostało przeprowadzone w 1996 r. na grupie 80 rodzin australijskich przez Danielsa i wsp. [12]. Rok później w wieloośrodkowym badaniu CSGA przeprowadzonym na populacji USA zróżnicowanej etnicznie (34 rodziny amerykańskie pochodzenia hiszpańskiego, 138 pochodzenia europejskiego i 115 afroamerykańskich) analizie poddano astmatyczne pary rodzeństw, ich rodziców oraz zdrowe rodzeństwo [13]. Kolejne lata obfitowały w badania genetyczne przeprowadzane w populacjach poszczególnych krajów na rodzinach z astmą: 97 niemieckich [14], 80 japońskich [15], 107 francuskich [16], 115 fińskich [17], 533 chińskie [18]), 200 holenderskich [19], 100 duńskich [20], 362 z Wielkiej Brytanii i 93 ze Stanów Zjednoczonych [21], 175 islandzkich [22]. W powyżej opisanych analizach wytypowano kilkanaście regionów o chromosomach zwiększających ryzyko zachorowania na astmę, różniących się pomiędzy analizowanymi populacjami i grupami etnicznymi. Ponadto wykazano znaczne sprzężenie regionów fenotypów atopowych i astmatycznych (ponad 80% astmatyków posiada fenotyp atopowy). Wyniki analiz przedstawiono w tabeli 1 (na podstawie [11]. Badania bliźniąt Do oszacowania udziału czynników genetycznych i środowiskowych w ogólnej podatności na zachorowanie stosowano badania bliźniąt oraz badania adopcyjne. Porównanie bliźniąt monozygotycznych (100% podobieństwa genetycznego) z dizygotycznymi (50% podobieństwa) umożliwiało oszacowanie udziału genów na wystąpienia choroby. Jeżeli geny wpływały na analizowaną cechę, to bliźnięta monozygotyczne były bardziej do siebie podobne pod względem tej cechy niż

3 508 Aleksandra Szczepankiewicz dizygotyczne. Aby wykluczyć z analizy wpływ wspólnego środowiska, przeprowadzano badania adopcyjne, porównując np. bliźnięta wychowywane w różnych środowiskach. Jedno z pierwszych i największych badań bliźniąt zostało przeprowadzone w latach 70. [2] na szwedzkiej grupie 6996 par bliźniąt tej samej płci między 46 a 85 rokiem życia. Z tej grupy około jedną trzecią stanowiły pary bliźniąt monozygotycznych, jednakże modelu dziedziczenia astmy nie udało się określić. Kolejne badanie bliźniąt przeprowadzono dopiero na początku lat 90. w populacji australijskiej (3808 par bliźniąt w wieku lat) [23]. W badaniu tym wykazano znaczny związek z astmą wśród bliźniąt monozygotycznych w porównaniu z dizygotycznymi, co potwierdziło znaczny udział czynników genetycznych w patogenezie tej choroby. Ponadto oszacowano również, że odziedziczalność dla astmy wynosi 0,6 dla kobiet i 0,75 dla mężczyzn, co świadczy o większym wpływie komponentu genetycznego na wystąpienie choroby u płci męskiej. W następnych latach badania bliźniąt opublikowano wyniki dużej grupy dorosłych bliźniąt ( par) w populacji fińskiej [24], szwedzkiej (1480 par bliźniąt wśród dzieci w wieku 7-9 lat) [25], norweskiej (5864 dorosłych par bliźniąt w wieku lat) [26], fińskiej ( letnich par bliźniąt) [17] oraz dużej grupy bliźniąt ( par) w wieku lat [27]. Na podstawie wyników z tych badań oszacowano, że odziedziczalność dla astmy wynosiła od 70% do 80%, w zależności od populacji badanej. W przypadku obciążenia rodzinnego ryzyko rozwoju choroby u dzieci chorych na astmę rodziców było 4- krotnie większe niż u dzieci zdrowych rodziców, a ryzyko wystąpienia fenotypu atopowego występowało u 90% chorych na astmę. Badania populacji izolowanych genetycznie W analizie genetycznej, badania populacji izolowanych genetycznie były szczególnie istotne ze względu na minimalną heterogenność genetyczną i relatywnie wystandaryzowane warunki środowiskowe. W astmie do tego typu badań wybrano populację Huterytów, pochodzącą od 64 założycieli, a więc ze stosunkowo niewielkiej puli genowej. Duża homogenność populacji pod względem ekspozycji na alergen, dietę, warunki życia i klimat, brak ekspozycj na na dym tytoniowy stanowiła względnie jednorodne środowisko. W badaniu Ober i wsp. [28] analizie poddano 693 Huterytów powiązanych z jedną 15-pokoleniową rodziną, u których oznaczono 563 markery genetyczne. Zidentyfikowano 23 loci w 18 regionach chromosomowych, z których wybrano i przeanalizowano polimorfizmy 17 genów kandydujących. Na tej podstawie wykazano związek występowania astmy z wariantami w genach dla receptora interleukiny 4 genu położonego w regionie 16p12; dla antygenów leukocytarnych HLA klasy II w regionie 6p21, dla interferonu alfa w regionie 9p22 oraz wykazano nierównowagę sprzężeń (LD) pomiędzy polimorfizmem genu CD14 z clusterem genów dla cytokin położonych sprzężone ramieniu długim chromosomu 5. Regiony wykazujące sprzężenie z astmą w populacji Huterytów były związane z rejonami sprzężonymi z fenotypami atopowymi opublikowanymi w innych badaniach przeszukiwania genomu w różnych populacjach. Badania populacyjne W badaniach populacyjnych badano markery genetyczne u niespokrewnionych osób chorych na astmę, dzięki czemu zidentyfikowano regiony związane u astmatyków z fenotypami atopowymi m.in. podwyższonym stężeniem IgE, nadreaktywnością oskrzelową, pozytywnymi testami skórnymi. Wykazano, że podwyższone stężenie IgE było sprzężone z chromosomem 5q [29 32], 11q [33 35], 12q [36]. Nadreaktywność oskrzelowa była również sprzężona z chromosomem 5q [37, 38], natomiast alergiczna odpowiedź immunologiczna wiązała się z następującymi regionami chromosomowymi: 6p21.3, 12q i 14q [39]. Badania asocjacyjne W badaniach tego typu analizowano, czy określony wariant genetyczny był częstszy w populacji osób chorych niż w grupie kontrolnej. Geny kandydujące wybierane były a priori, na podstawie hipotezy patogenezy choroby lub z regionów wykazujących sprzężenie w badaniach przeszukiwania genomu. Przedstawione w tabeli 2 geny zostały wytypowane na podstawie funkcji, jaką pełniły w patogenezie astmy, jak również o nieznanej funkcji, jednak położone w obrębie regionów chromosomowych sprzężonych z astmą. W genach kandydujących znajdowały się różne warianty genetyczne (polimorfizmy) różnego rodzaju (najczęściej SNP, STR, VNTR) czyli warianty sekwencji lub liczby powtórzeń w badanych genach, które były związane z występowaniem astmy i mogą wpływać na zmianę funkcjonowania tych genów. Funkcjonalnym przejawem mógł być stan patologiczny obserwowany u pacjentów (asocjacja bezpośrednia) lub dany polimorfizm sprzężony z innym, mającym bezpośredni wpływ na ujawnienie choroby (asocjacja pośrednia). W ostatnich latach coraz popularniejsza stała się analiza farmakogenetyczna czyli korelacja zmian w genach biorących udział w mechanizmie działania leku w powiązaniu z odpowiedzią na lek. Taka analiza pozwala oszacować efektywność danego sposobu leczenia oraz przewidywać wystąpienie ewentualnych skutków ubocznych u pacjenta. W analizach asocjacyjnych najczęściej porównywano populację chorych z populacją kontrolną odpowiadającą populacji pacjentów (badania typu case-control) oraz testy nierównowagi transmisji (TDT), w których oszacowywano częstość przekazywania allelu analizowanego markera od

4 Historia badań genetycznych w astmie atopowej 509 zdrowych rodziców choremu potomstwu. W przypadku zwiększonej częstości występowania danego wariantu w grupie osób chorych stwierdzano związek z astmą lub zmienioną odpowiedzią na leczenie. Geny kandydujące w astmie to głównie geny kodujące białka odpowiedzialne za wywoływanie stanu zapalnego (cytokiny, chemokiny, mediatory stanu zapalnego), produkcję i kontrolę IgE, odpowiedź immunologiczną (upośledzona aktywacja limfocytów Th2) oraz czynniki związane z nadmierną reaktywnością oskrzeli w odpowiedzi na alergen, zapaleniem dróg oddechowych, nadmiarem śluzu. Najważniejsze geny kandydujące dla astmy wykazujące bezpośredni związek z chorobą zostały przedstawione w tabeli 2 (na podstawie [40]). Nowe tysiąclecie Na początek XXI wieku przypadał dalszy dynamiczny rozwój genetyki i biologii molekularnej, który umożliwił opracowanie nowych metod identyfikacji genów i mutacji w nich zawartych oraz analizowania ich funkcjonalności. W 2000 r. Karp i wsp. przeprowadzili pierwsze badanie łączące podejście genetyczne (analiza sprzężeń) i genomiczne (technika mikromacierzy), dzięki czemu udało im się zidentyfikować geny podatności na astmę na modelu zwierzęcym [11]. Rok później McIntire i wsp. zastosowali myszy z wklonowanym fragmentem regionu chromosomowego człowieka sprzężonego z nadreaktywnością oskrzelową do klonowania pozycyjnego, co umożliwiło identyfikację rodziny genów Tim1, które były odpowiedzialne za hamowanie różnicowania limfocytów Th2 i, w związku z tym, mogły zapobiegać powstawaniu fenotypu alergicznego [41]. Natomiast w 2002 r. [21] po raz pierwszy przeprowadzono klonowanie pozycyjne genu z rejonu chromosomowego sprzężonego z fenotypem astmatycznym (bez znajomości patofizjologii choroby) i wytypowano z populacji gen podatności na astmę, kodujący enzym biorący udział w sygnalizacji wewnątrzkomórkowej (ADAM33). Analiza polimorfizmów pojedynczonukleotydowych (SNP) w obrębie tego genu wykazała, że mogą mieć one wpływ na funkcjonowanie genu i remodeling dróg oddechowych obserwowany w astmie. Podejście, oparte jedynie o analizę sprzężeń, umożliwiło identyfikację genu mającego istotne znaczenie w zrozumieniu podłoża choroby i opracowaniu nowych strategii leczenia o czym świadczyły wstępne wyniki badań in vitro. Stan wiedzy z początków XXI wieku Dzięki wszystkim wyżej przedstawionym odkryciom zdołano ustalić, że astma jest chorobą złożoną (wieloczynnikową), na której ujawnienie się mają wpływ zarówno czynniki genetyczne (w przewadze), jak i środowiskowe. Jest uwarunkowana wielogenowo, przy czym ważne są zarówno chorobowe zmiany w ekspresji genów wywołujących astmę, jak również interakcje pomiędzy poszczególnymi genami. Cechami charakterystycznymi są niecałkowita penetracja tzn. że fenotypowo zdrowe osoby mogą posiadać podatny na astmę genotyp i przekazywać go następnym pokoleniom, fenokopie czyli te samy objawy (fenotyp) spowodowane innymi czynnikami wywołującymi (genetycznymi lub środowiskowymi), kilka genów podatności może oddziaływać ze sobą zwiększając ryzyko zachorowania Ponadto, osoby z tą samą podatnością genetyczną mogą mieć różny stopień ujawnienia astmy pod względem wieku zachorowania, nasilenia choroby i związanych fenotypów (zmienna ekspresja fenotypów). Ważny jest również udział czynników środowiskowych, które mogą uruchamiać ekspresję choroby u osób genetycznie podatnych oraz epigenetyka tzn. zmiany dziedziczne, lecz niedotyczące sekwencji DNA np. zmiany we wzorze metylacji i modyfikacjach histonów, które mogą uaktywniać szlaki i mechanizmy immunologiczne odpowiedzialne za ujawnienie astmy (w odpowiedzi na czynniki środowiskowe). Złożoność podłoża molekularnego i uwarunkowań astmy znacznie utrudnia analizę genetyczną, co czyni proces poznawania mechanizmów patogenezy choroby tak pracochłonnym i długotrwałym. Podsumowanie Prawie 300 lat temu, w 1717 roku, angielski lekarz J.A. Floyer w swojej pracy na temat leczenia astmy A Treatise of the Asthma napisał: Leczenie astmy zostało uznane przez wielu lekarzy, którzy próbowali wytępić tę chroniczną dolegliwość, za trudne i często nieskuteczne; mogę więc wnioskować, że ani prawdziwa Natura tej Choroby nie jest przez nich dokładnie zrozumiana ani nie odkryto jeszcze Leków, które umożliwią jej Wyleczenie [42]. W 2005 roku sytuacja niewiele się poprawiła. Nadal nie poznano wszystkich przyczyn leżących u podłoża astmy, a leczenie, chociaż coraz skuteczniejsze, było głównie objawowe i miało ograniczoną zdolność do wpływania na przebieg choroby. Co więcej, ponieważ zachorowalność na astmę atopową nadal rośnie, szczególnie istotne jest znalezienie, z pomocą nowoczesnych technik genetycznych, molekularnego podłoża tej choroby, aby móc skutecznie i bezpiecznie leczyć. Spoglądając wstecz, ostatnie dekady przyniosły gwałtowny rozwój badań nad uwarunkowaniami genetycznymi i molekularnymi astmy, a ilość publikacji naukowych na ten temat, począwszy od początku lat 90., rośnie w postępie geometrycznym. Przyczyn można upatrywać zarówno w dynamicznym rozwoju narzędzi badawczych genetyki i biologii molekularnej w ciągu ostatnich 15 lat, jak również we wzroście zachorowań na astmę, zwłaszcza w krajach zachodnich. Można mieć tylko nadzieję, że w kolejnych historycznych ujęciach badań nad astmą przyszły Czytelnik znajdzie odpowiedź na formułowane dziś pytania.

5 510 Aleksandra Szczepankiewicz Tab. 1. Wyniki badań sprzężeń rodzin a astmą w różnych populacjach Table 1. Results of links between families and asthma In deferent populations populacja badani fenotyp chromosom australijska rodziny atopowe BHR, IgE, SPT, poziom eozynofilów 4q, 6, 7, 11q, 13q, 16 CSGA (USA) 3 grupy etniczne, chore pary rodzeństwa astma, IgE, ekspozycja na dym tytoniowy 1p, 1q, 2q, 5p, 5q, 6p, 8p, 11p, 11q, 12q, 13q, 14q, 15q, 17q, 18, 19q, 20p, 21q niemiecka rodzeństwa z astmą astma, IgE całk., specyf. 2, 6, 9, 12 japońska francuska rodziny atopowe rodziny nuklearne z astmatycznym rodzeństwem astma wywołana roztoczami kurzu dom astma, BHR, SPT, IgE, eozynofile 1p, 4q, 5q, 9q, 11q, 12q, 13q 1p, 7q 11p, 11q, 12q, 13q, 17q, 19q fińska >1 astmatyka/rodzinę astma, IgE 7p chińska >2 rodzeństwa z astmą/rodz. FEV1, FVC, BHR, IgE, SPT 1, 2, 4, 10, 16, 19, 22 holenderska proband z astmą IgE, SPT, eozynofile 2q, 6p, 7q, 11q, 13q, 17q, 22q duńska rodz. z atopią kliniczną astma, IgE 1p, 3q, 5q, 6p astma, atopia, BHR, całk. i kaukaskauk/us chore pary rodzeństwa 20p specyf. IgE pacjent z astmą spokrewniony islandzka astma 14q z co najmniej 1 astmatykiem Tab. 2. Geny kandydujące w astmie i atopii Table 2. Candidates genes in asthma and atopy lokalizacja chromosomowa gen funkcja 5q31 IL-4, IL-5, IL-9, IL-13 produkcja IgE, kontrola kom. stanu zapalnego 5q32 ADRB2 bronchodylatacja 6p HLA prezentacja antygenów 6p21-3 TNFα cytokina stanu zapalnego 10q11 ALOX-5 synteza leukotrienów 11q13 CC16 działanie immunomodulacyjne 11q13 FcεR1β transdukcja sygnału 12q IFNγ hamowanie limfocytów Th2 12q NOS2 mediator stanu zapalnego 14q TCRα aktywacja limfocytów T 16p12 IL4RA receptor dla IL-4 20p ADAM33 transdukcja sygnału Piśmiennictwo 1. Lin H. i Casale T.B.: Treatment of allergic asthma. Am J Med 2002; 113 Suppl 9A 8S-16S. 2. Edfors-Lubs M.L.: Allergy in 7000 twin pairs. Acta Allergol 1971; 26 (4): p Litonjua A.A., Carey V.J., Burge H.A. i wsp.: Parental history and the risk for childhood asthma. Does mother confer more risk than father? Am J Respir Crit Care Med, 1998; 158 (1): p Drinkwater H.: Mendelian heredity in asthma. British Medical Journal, 1909; 1, Cooke R.A. i.v.d.v., A. Jr.: Human sensitization. Journal of Immunology, 1916; 1, Spain W.C.i.C., R.A.: Studies in specific hypersensitiveness XI. The familial occurrence of hay fever and bronchial asthma. Journal of Immunology, 1924; 9, Rackemann F.M.: Studies in asthma. II. An analysis of two hundred and thirteen cases in which the patients were relieved for more than two years. Archives of Internal Medicine, 1928; 41, Schwartz M.: Heredity in bronchial asthma; a clinical and ge-

6 Historia badań genetycznych w astmie atopowej 511 netic study of 191 asthma probands and 50 probands with Baker s asthma. Acta Allergol, Suppl (Copenh), 1952; 67 (2): p Townley R.G., Bewtra A., Wilson A.F. i wsp.: Segregation analysis of bronchial response to methacholine inhalation challenge in families with and without asthma. J Allergy Clin Immunol, 1986; 77 (1 Pt 1): p Lawrence S., Beasley R., Doull I. i wsp.: Genetic analysis of atopy and asthma as quantitative traits and ordered polychotomies. Ann Hum Genet, 1994; 58 ( Pt 4) Karp C.L., Grupe A., Schadt E. i wsp.: Identification of complement factor 5 as a susceptibility locus for experimental allergic asthma. Nat Immunol, 2000; 1 (3): p Daniels S.E., Bhattacharrya S., James A. i wsp.: A genomewide search for quantitative trait loci underlying asthma. Nature, 1996; 383 (6597): p A genome-wide search for asthma susceptibility loci in ethnically diverse populations. The Collaborative Study on the Genetics of Asthma (CSGA). Nat Genet, 1997; 15 (4): p Wjst M., Fischer G., Immervoll T. i wsp.: A genome-wide search for linkage to asthma. German Asthma Genetics Group. Genomics 1999; 58 (1): p Noguchi E., Shibasaki M., Arinami T. i wsp.: Mutation screening of interferon regulatory factor 1 gene (IRF-1) as a candidate gene for atopy/asthma. Clin Exp Allergy, 2000; 30 (11): p Dizier M.H., Besse-Schmittler C., Guilloud-Bataille M. i wsp.: Genome screen for asthma and related phenotypes in the French EGEA study. Am J Respir Crit Care Med, 2000; 162 (5): p Laitinen T., Rasanen M., Kaprio J. i wsp.: Importance of genetic factors in adolescent asthma: a population-based twin-family study. Am J Respir Crit Care Med, 1998; 157 (4 Pt 1): p Xu X., Fang Z., Wang B. i wsp.: A genomewide search for quantitative-trait loci underlying asthma. Am J Hum Genet, 2001; 69 (6): p Koppelman G.H., Stine O.C., Xu J. i wsp. Genome-wide search for atopy susceptibility genes in Dutch families with asthma. J Allergy Clin Immunol, 2002; 109 (3): p Haagerup A., Bjerke T., Schiotz P.O. i wsp.: Asthma and atopy a total genome scan for susceptibility genes. Allergy, 2002; 57 (8): p Van Eerdewegh P., Little R.D., Dupuis J. i wsp.: Association of the ADAM33 gene with asthma and bronchial hyperresponsiveness. Nature, 2002; 418 (6896): p Hakonarson H., Bjornsdottir U.S., Halapi E. i wsp.: A major susceptibility gene for asthma maps to chromosome 14q24. Am J Hum Genet, 2002; 71 (3): p Duffy D.L., Martin N.G., Battistutta D. i wsp.: Genetics of asthma and hay fever in Australian twins. Am Rev Respir Dis, 1990; 142 (6 Pt 1): p Nieminen M.M., Kaprio J. i Koskenvuo M.A: population-based study of bronchial asthma in adult twin pairs. Chest, 1991; 100 (1): p Lichtenstein P. i Svartengren M.: Genes, environments, and sex: factors of importance in atopic diseases in 7-9-year-old Swedish twins. Allergy, 1997; 52 (11): p Harris J.R., Magnus P., Samuelsen S.O. i wsp.: No evidence for effects of family environment on asthma. A retrospective study of Norwegian twins. Am J Respir Crit Care Med, 1997; 156 (1): p Skadhauge L.R., Christensen K., Kyvik K.O. i wsp.: Genetic and environmental influence on asthma: a population-based study of 11,688 Danish twin pairs. Eur Respir J, 1999; 13 (1): p Ober C., Tsalenko A., Parry R. i wsp.: A second-generation genomewide screen for asthma-susceptibility alleles in a founder population. Am J Hum Genet, 2000; 67 (5): p Doull I.J., Lawrence S., Watson M. i wsp.: Allelic association of gene markers on chromosomes 5q and 11q with atopy and bronchial hyperresponsiveness. Am J Respir Crit Care Med, 1996; 153 (4 Pt 1): p Marsh, C.B., Trudeau, M.D., i Weiland, J.E.: Recurrent asthma despite corticosteroid therapy in a 35-year-old woman. Chest, 1994; 105 (6): p Meyers D.A.: Approaches to genetic studies of asthma. Am J Respir Crit Care Med, 1994; 150 (5 Pt 2): p. S Noguchi E., Shibasaki M., Arinami T. i wsp.: Evidence for linkage between asthma/atopy in childhood and chromosome 5q31-q33 in a Japanese population. Am J Respir Crit Care Med, 1997; 156 (5): p Collee J.M., ten Kate L.P., de Vries H.G. i wsp.: Allele sharing on chromosome 11q13 in sibs with asthma and atopy. Lancet, 1993; 342 (8876): p Cookson W.O., Sharp P.A., Faux J.A. i wsp.: Linkage between immunoglobulin E responses underlying asthma and rhinitis and chromosome 11q. Lancet, 1989; 1 (8650): p Moffatt M.F., Sharp P.A., Faux J.A. i wsp.: Factors confounding genetic linkage between atopy and chromosome 11q. Clin Exp Allergy, 1992; 22 (12): p Barnes K.C., Neely J.D., Duffy D.L. i wsp.: Linkage of asthma and total serum IgE concentration to markers on chromosome 12q: evidence from Afro-Caribbean and Caucasian populations. Genomics, 1996; 37 (1): p Hall I.P., Wheatley A., Wilding P. i wsp.: Association of Glu 27 beta 2-adrenoceptor polymorphism with lower airway reactivity in asthmatic subjects. Lancet, 1995; 345 (8959): p Postma D.S., Bleecker E.R., Amelung P.J. i wsp.: Genetic susceptibility to asthma--bronchial hyperresponsiveness coinherited with a major gene for atopy. N Engl J Med, 1995; 333 (14): p Carroll W.: Asthma genetics: pitfalls and triumphs. Paediatr Respir Rev, 2005; 6 (1): p Barnes K.C.: Atopy and asthma genes-where do we stand? Allergy, 2000; 55 (9): p McIntire J.J., Umetsu S.E., Akbari O. i wsp.: Identification of Tapr (an airway hyperreactivity regulatory locus) and the linked Tim gene family. Nat Immunol, 2001; 2 (12): p Whittaker P.A.: Genes for asthma: much ado about nothing? Curr Opin Pharmacol, 2003; 3 (3): p Adres do korespondencji: dr Aleksandra Szczepankiewicz Klinika Pneumunologii, Alergologii Dziecięcej i Immunologii Klinicznej ul. Szpitalna 27/ Poznań tel. (061)