Avanços da Epidemiologia Genética da Hanseníase

Marcelo Távora MiraPUCPR

18/04/2006

Treinamento dos procedimentos laboratoriais nas baciloscopias de

hanseníase

SESA

Genética de Doenças Complexas

• Definição toda doença que não exibe o padrão clássico de herança Mendeliana dominante ou recessiva relativa a um único gene.

• Relação genótipo/fenótipo imperfeita!

– Mesmo genótipo diferentes fenótipos

– Mesmo fenótipo diferentes genótipos www.cdc.gov/genomics/ search/adv_instruct.htm

Mapeamento de genes em doenças complexas

• Objetivo principal:

– Definir o(s) gene(s) envolvido(s) no controle da susceptibilidade do indivíduo à doença estudada.

• Aplicações:

– Triagem de indivíduos susceptíveis– Desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas– Vacinas moleculares– Farmacogenômica

Genética x Doenças Infecciosas

• Dados epidemiológicos:

– Apenas uma proporção dos indivíduos expostos a um agente infeccioso são infectados;

– Freqüentemente apenas uma proporção dos indivíduos infectados manifestam a doença clinicamente.

– Era pré-microbiológica…

Componente hereditário!

Genética x Doenças Infecciosas

• Com a descoberta dos microorganismos:

– Suscetibilidade a doenças infecciosas determinada por:

– Fatores ambientais exposição ao patógeno– Fatores sociais– Fatores relativos ao microorganismo

virulência.

GENES!

Genética x Doenças Infecciosas

• Hoje:

– Claro componente genético controlando suscetibilidade a várias doenças infecciosas e parasitárias.

– Esta evidência:

• Estudos observacionais• Análises complexas de segregação;• Estudos de genes/regiões candidatas associação e

ligação;• Scans genômicos completos ligação.

Mapeamento genético

Genetic component

Population-based

Family-based

Segregation analysis

Genetic model

No genetic model

Parametric linkage analysis

Non-parametric

linkage analysis

Association analysis

Gene localization

Gene identification

Observational data

Genética x Doenças Infecciosas

• Exemplos: Doenças:

– Protozoose malária, esquistossomose, leishmaniose.

– Bacterioses tuberculose, hanseníase, salmonelose.

– Viroses AIDS, hepatite B.– Micoses Pneumocystis carinii,

Cryptosporidium parvum

Genética x Doenças Infecciosas

• Exemplos: genes:

– Tuberculose VDR, NRAMP1, MLB, especificidades HLA;

– Hanseníase HLA, NRAMP1, TLR2, IL10, TNFA, VDR, PARK2, cromossomo 10p13;

– Malária TNFA, ICAM;– Hepatite B IL10, HLA;– AIDS HLA, CCR5.

Hanseníase

• Doença infecciosa crônica causada pelo Mycobacterium leprae

• Afeta pele e o sistema nervoso periférico

• Primeira doença para qual um agente infeccioso foi identificado A. Hansen, 1873

• Hospedeiros naturais seres humanos e tatus

Uma família de tatus

Epidemiologia da Hanseníase

0

10

20

30

40

50

1984 1988 1992 1996 2000

ceses p

er

10,0

00 Prevalence

Incidence

Incidência e prevalência na IndiaIncidência e prevalência na IndiaIncidência Global

• Doença 100% curável por MDT

• M. leprae não possui reservatório natural de importância biológica

• OMS Campanha global de eliminação

??

Patogênese da Hanseníase

exposição

Nada!

Lesão única, cura

espontânea

Espectro clínico da

doença

Tuberculoide

(paucibacilar)

Borderline

Lepromatosa

(multibacilar)

TH1 type

TH2 type

Genética da Hanseníase

M. leprae

leprosy “per se”

paucibacillary multibacillary

NRAMP1

LAMA2

HLA/TNFA/TAP

TLR2

VDR

IL-10

• Genes candidatos:

10p13

Design do Estudoinfecção

hanseníase “per se”

paucibacilar multibacilar

Teste de hipótese Genes candidatos

Geração de hipótese Scan genômicos

As Famílias Multiplex VietnamitasAs Famílias Multiplex Vietnamitas

MB

PB

Subtipo

# irmãos# irmãos 2 3 4 5

# familias# familias 63 15 6 2

# irmãos afetados/família

00

GA

TA

184A

08

D6S

1654

D6S

476

D6S

2420

D6S

2436

D6S

1614

D6S

415

D6S

1035

D6S

305

D6S

1579

D6S

1550

D6S

253

D6S

955

D6S

1599

D6S

1277

D6S

503

D6S

1027

D6S

1590

D6S

1273

11

22

33

44

Lo

d S

core

Lo

d S

core

3 cMxxxxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxx

LD mapping

4.31

Da primeira rodada

11 regiões com um score (LOD) máximo >

1.0

388 marcadores

1 região com score (LOD)

máximo > 3.6

6q25-q27

89 marcadores

Resultados do Scan Genômico

Mira MT et al., Nat Genet 2003; 33:412-415

Conclusões

• Identificação de um novo locus controlando suscetibilidade à hanseníase “per se”no cromosomo 6q25-q27

• Mas…

– A região em ligação ainda 6.4 Mb 32 genes!

De volta ao Vietnam: Mapeamento Fino - Desequilíbrio de Ligação (LD)

• Amostra independente de 197 famílias simplex (trios)

• Dados parentais completos

MBPB

subtipos

Association Plot

Mapa de Associação de Baixa Resolução

Linkage Map

SNP Map 64 SNPs

Gene Map 32 Genes

Mira MT et al., Nature AOP, Jan 2004

Mapa de Associação de Alta Resolução

2 genesGene map:

81 SNPsSNP map:

Association plotAssociation plot

Mira MT et al., Nature AOP, Jan 2004

PACRG PACRG intron 1intron 1PARK2 PARK2 intron 1intron 1

PARK2PARK2 exon 1 exon 1 PACRGPACRG exon 1 exon 1

Por regressão logística Por regressão logística multivariadamultivariada

p < 0.05

not significant

SNP1 SNP2

* Estimada por regressão logística condicional

SNP 1

SNP 2

CT

CT

TT

CT

TT

TC

TT

TC

CT

1.001.00

3.233.23

5.285.28

[1.34 -7.82][1.34 -7.82]

[2.06 -13.55][2.06 -13.55]

OR*OR* CI 95%CI 95%

--

0.0090.009

0.00050.0005

P-valueP-value

--

CC

Análise de Haplótipos

Mira MT et al., Nature AOP, Jan 2004

Replicando o Vietnam: O Estudo Brasileiro

• 587 casos – 388 controles

MB

PB

Subtipos

• 13 SNPs (associadas no Vietnam)

Resultados da Replicação

Marker name Position*Risk allele q** p-value Risk allele q p -value (p GC ***)

rs2803104 162972608 A 0.68 0.011 - 0.58 ns10Kb_target_5_2 162976030 T 0.51 0.013 T 0.84 0.008 (0.019)PARK2_e01 (-697) 162982925 G 0.17 0.013 G 0.38 0.0002 (0.001)PARK2_e01 (-2599) 162984827 T 0.67 0.0006 T 0.61 0.0006 (0.003)PARK2_e01(-3024) 162985252 C 0.52 0.029 - 0.83 nsPARK2_e01(-3800) 162986028 G 0.66 0.001 G 0.61 0.003 (0.009)28Kb_target_2_1 163032514 T 0.67 0.017 - 0.58 ns28Kb_target_4_1 163045217 A 0.66 0.002 A 0.53 0.0009 (0.003)rs1514343 163046511 T 0.17 0.03 T 0.23 0.023 (0.045)rs1333955 163046882 C 0.66 0.0007 C 0.52 0.016 (0.034)rs1040079 163047455 C 0.17 0.004 C 0.29 0.0002 (0.001)40Kb_target_8_F60 163047538 A 0.16 0.034 A 0.24 0.015 (0.032)40Kb_target_8_F706 163048194 G 0.16 0.017 G 0.23 ns

Vietnamese sample Brazilian sample

* The position for each SNP is given as nucleotide number on build 33 of the human chromosome 6 sequence map. **q denotes the population frequency of the risk allele and was estimated from non-transmitted parental alleles in the Vietnamese sample and among unaffected controls in the Brazilian sample. ***pGC denotes the robust p-value obtained by using 24 genomic controls

Multivariate

pGC = 2.10-5

Mira MT et al., Nature AOP, Jan 2004

Conclusões

• Primeira clonagem de posição em doenças infecciosas;

• Identificação de fatores de risco universais para suscetibilidade à hanseníase;

• Link entre doenças infecciosas e neurodegenerativas!?

• Via da ubiquitina papel no controle de resposta imune/inflamatória?

Na PUCPR• Linha de pesquisa “Bases

moleculares da resposta do hospedeiro”

• Núcleo de Investigação Molecular Avançada - NIMA

– Infraestrutura

• Laboratório do NIMA Parque tecnológico 03

• Laboratório de Genômica São José dos Pinhais

– Parcerias:

• Fiocruz• IBMP• McGill University• Faculté de Médecine Necker –

Université de Paris

Equipe

• 2 doutorandos • 6 mestrandos• 2 PIBIC Farmácia

e Biologia• 1 estagiária

Projetos

• Estudos de susceptibilidade genética à

– Hanseníase

• Colônia do Prata (WHO; CNPq)

• Curitiba (F. Araucária)

– Vitiligo

Agradecimentos

McGill University, Montreal, McGill University, Montreal, CanadaCanada

Erwin SchurrErwin SchurrThomas J. HudsonThomas J. Hudson

Alexandre MontpetitAlexandre Montpetit Celestino Di FlumeriCelestino Di Flumeri

Caroline GallantCaroline GallantAndrei VernerAndrei VernerPierre LepagePierre Lepage

INSERM U550, Necker INSERM U550, Necker Medical Medical School, Paris, FranceSchool, Paris, France

Alexandre AlcaïsAlexandre AlcaïsLaurent AbelLaurent Abel

Oswaldo Cruz Institute, Fiocruz, Rio de Janeiro, Brazil

Euzenir SarnoMilton Moraes

Hospital for Dermato-Veneorology, Hospital for Dermato-Veneorology, Ho Chi Minh City, VietnamHo Chi Minh City, Vietnam

Nguyen ThucNguyen ThucMinh PhuongMinh Phuong

Leiden University Medical Center, Leiden University Medical Center, Leiden, The NetherlandsLeiden, The Netherlands

Esther van de Vosse

Financial SupportCIHR

Genome QuebecCGDN-NCE

PUCPRCAPES

Pontifícia Universidade Católica do Paraná