Psikiyatrik hastalıklarda moleküler çalışmalar, küçük ölçekli hastalığı taşıyan ailelerin genetik analizi ile başlamıştır. Bu ailelerde yüksek etkili allellerin saptanması ile fonksiyonel aday gen araştırmaları ön plana çıkmıştır. Bunu takiben yüksek ölçekli bağlantı analizleri, pozisyonel aday gen ve mikroskopik kromozom anomalileri taramaları geliştirilmiştir. Binlerce fonksiyonel aday gen belirlenmesine rağmen güçlü bağlantılar tespit edilememiştir. Bu sonuçlar ile bu hastalıkların patofizyolojisini anlamanın henüz mümkün olmayacağını, yaygın allellerin küçük etkileri, nadir allellerin ise büyük etkileri olabileceği gerçeğinin farkına varılmıştır. Bu sonuçlar nörobilişsel, nöro-görüntüleme, gen ekspresyonu gibi birçok başka yöntemle de desteklenmiştir.
Genetik teknolojilerdeki son gelişmeler, şizofreni ve bipolar bozukluk gibi kompleks hastalıkların genetiğini çalışmayı mümkün hale getirmiştir. Öncelikle genom çapındaki haplotip haritalarının çıkarılması ile genoma dağılmış 3.1 milyon SNP’nin birlikte incelenmesi ve sonucunda da Genom bağlantı analizlerinin (GWAS) yapılması sağlanmıştır. Daha düşük maliyetlerle, daha fazla hasta ve kontrol çalışmak mümkün olmuştur. Bu çalışmaların follow-up (takip) analizleri ile çok daha fazla örneğin sonuçları birlikte değerlendirilebilmiştir (Owen et al.2009).
Çizelge 1.2’de şizofreni için kullanılan genel yaklaşımlar ve sonuçlar gösterilmektedir. Aynı yaklaşımlar bipolar bozukluk için de kullanılabilmektedir. Bu çalışmada araştırılan genler “Genom Bağlantı Analizleri” ile psikiyatrik hastalıklarda rol oynadığı belirlenmiş genler arasından seçilmiştir.
12
Çizelge 1.2 Şizofreni için genel yaklaşımlar ve genel sonuçlar (Kim et al. 2011)
Metod Prensip Sonuç
Klinik Gözetim
Muayene esnasında aile öyküsü alınması. (DNA analizi yapılmaz.)
Son 100 yıldır, Mendel kalıtımı gösteren bir pedigri dağılımı rapor edilmemiştir.
Genetik Epidemiyoloji
Şizofreni için farklı akraba derecelerinde (Aile, ikiz, evlatlık vb.) tanı konulması. (DNA analizi yapılmaz.)
Aile öyküsü önemli bir risk faktörü, Çoğunlukla (>90%) sporadik olmasına karşın, Kalıtımsal: %81 (%73-90)
Segregasyon Analizi
Şizofreni pedigrilerinde gözlemlenen tanılar, hangi kalıtım modelleri ile istatistiksel olarak uyumlu olduğunun belirlenmesi. (DNA analizi yapılmaz.)
Bilgi verici değildir, çünkü birçok kalıtım modeli ile uyumluluk göstermektedir.
Sitogenetik Karyotipleme ile genomik değişiklikler saptanması. (>3Mb)
del22q11.2 nadir ve etkili bir delesyondur ama şizofreniye özgü değildir.
Genom Çapında Bağlantı
Pedigrilerinde şizofreni ile ilişki saptanan bireylerde genom analizi yapılarak, ilişkili bölgelerin taranması.
Anlamlı ve tekrarlanabilir sonuçlar saptanmamıştır.
Aday Gen Çalışmaları
Şizofreni etiyolojisinde rol oynadığı düşünülen genlerin seçilip, hasta ve kontrollerde genetik frekanslarının saptanması.
Önemli bir çalışma alanı olmasına rağmen, metodolojik sıkıntılar nedeni ile anlamlı ve tekrarlanabilir sonuçlar bulunmamaktadır.
Genom Bağlatı Analizleri
Şizofreni hastaları ve kontrollerde çeşitli lokuslar için tarafsız genom taraması
Birçok bölge anlamlılık ve tekrarlanabilirlik açısından modern kriterleri karşılamaktadır. Şizofreninin yüksek derecede poligenik olduğu belirlenmiştir.
Kopya Sayısı Varyasyonları
Şizofreni hastaları ve kontrollerde genomik değişikliklerin taranması (Rezolüsyon<100Kb)
Şizofreni için nadir, göreceli olarak güçlü risk bölgeleri saptanmıştır. (15q13.3 vb.)
Tekrar Dizileme
Yeni nesil dizileme cihazları ile ekzom veya genom dizilemesi yapılır. Hasta ve kontrol gruplarında çeşitli frekanslarda bulunan tek nükleotid polimorfizmleri, kopya sayısı varyasyonları saptanır.
13 1.3.1 Genom Bağlantı Analizleri (GWAS)
Psikotik hastalıklar ile duygudurum bozuklukları arasındaki ilişkinin doğası her zaman psikiyatrinin ilgi alanı olmuştur. Her iki hastalık grubunun genetik temeli ikiz çalışmaları, evlat edinme vb. çalışmalarla saptanmıştır. Moleküler genetik çalışmalar ise bu hastalıklar arasındaki ilişkiyi daha ileri analiz ederek hem örtüşmeleri, hem de farklı yönlerini belirlemede önemli bir rol üstlenmektedir.
İnsan Genom Projesinin tamamlanması sonrasında onu destekleyen ve ileri analizleri amaçlayan HapMap projesi başladı. Amacı genetik varyasyon veritabanı oluşturmaktı ve “yaygın hastalık, yaygın varyant” temelini esas alan bu proje ile populasyonda %1-5 arası görülen hastalıklara odaklanıldı. Belirlenen ortak SNP’lerin yaygın kompleks hastalıklarla ilişkisi taranmaya başlandı. Bu projenin en büyük getirilerinden biri “Genom Bağlantı Analizleri” oldu. Populasyonlar arası farklılıklar belirlenmek istendi. Yaygın SNP’ler belirlenip, aynı kromozom üzerinde yakın SNP’lerin birlikte bloklar şeklinde kalıtılmasından yola çıkarak TagSNP’ler ve Haplotip Blokları oluşturuldu (LD mapping ile). Toplamda yaklaşık 11 milyon olan SNP sayısını TagSNP’ler şeklinde azaltıp, ilişkili olanları ayırt etmek ve kısa sürede verimli sonuçlar elde etmek amaçlandı.
GWAS’larda çok kısa sürede çok önemli bir yol katedildi. 450’den fazla genom bağlantı analizi sonucu, hastalıklarla ilişkili 2000’den fazla tek nükleotid polimorfizmi (SNP) saptanmıştır. GWAS’lar genellikle çalışılan hastalıkla ilişkili kaç tane gen bulunduğuna göre değerlendirilir. Bu yöntemin önemli yönleri sırasıyla şu şekildedir: -İlişkisi saptanan genler hastalığın patofizyolojik mekanizmasına ışık tutabilir.
-Hastalık fenotipi ile genotip bağlantısına göre ilaç tedavisi uygulanabilir.
-Hastalıkla ilişkili SNP’ler saptanıp, bunların birbirleriyle olan ilişkileri hastalığın büyük bir kısmını oluşturabilir. Örneğin; şizofreni nedenlerinin %32-36 kadarı bu şekilde SNP ve diğer varyantlardan oluşmaktadır.
-GWAS’larda kullanılan örnek sayısının yüksek olması istatistiksel gücü de arttırtmaktadır (Bergen and Petryshen, 2012). 2005-6/2012 arası yayınlanan GWAS makale sayısı şekil 1.2’de görülmektedir (www.genome.gov/gwastudies).
14