Projekt J3-50114

S preučevanjem celotnega genoma do razumevanja genetskega ozadja anafilaksije

Raziskovalni projekt ARIS
Evidenčna številka: J3-50114
Obdobje 1.10.2023 - 30.9.2026
Vodja: doc. dr. Matija Rijavec, univ. dipl. mikr.
Raziskovalna dejavnost: Medicina/Reprodukcija človeka

Seznam sodelujočih raziskovalnih organizacij:  Univerzitetna klinika za pljučne bolezni in alergijo Golnik; Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta

Vsebinski opis projekta

Anafilaksija je resna sistemska, življenje ogrožajoča alergijska reakcija z akutnim potekom. Med najpogostejše povzročitelje anafilaksije sodijo hrana, zdravila in strupi žuželk (Hymenoptera). Incidenca anafilaksije je v porastu in verjetnost, da bo posameznik doživel vsaj eno anafilaktično reakcijo v življenju je ocenjena na celo do 5 %. Anafilaksija je torej dokaj pogosta bolezen, njen mehanizem pa še ni popolnoma poznan. Anafilaksija povzročena s strupom kožekrilca (HVA) predstavlja odličen »model« za študijo teže reakcije, saj se ob piku kožekrilca zmeraj sprosti podobna količina strupa v kri s čimer izločimo vpliv količine strupa na potek in težo anafilaktične reakcije. Poleg tega je teža reakcije ponovljiva, saj ob ponovnem piku kožekrilca bolnik doživi v določeni meri reakcijo podobno predhodni.

Kljub dobro poznani vlogi imunoglobulinov E (IgE)pri v alergijskih reakcijah in anafilaksiji, velika večina ljudi s povišanimi ravnmi specifičnih IgE (sIgE) (∼80 %) ob piku kožekrilca nima reakcije. Po drugi strani pa je znano, da nekateri ljudje ob stiku z alergenom, doživijo omejeno, veliko lokalno reakcijo, spet tretji na isti alergen odreagirajo burno, v obliki anafilaksije.

Glavni cilj študij genetskih predispozicij je prepoznavanje (epi)genetskih dejavnikov tveganja, ki bi skupaj z ostalimi dejavniki napovedali tveganje posameznika za razvoj bolezni, v našem primeru anafilaksije. V nedavni študiji smo dokazali, da je tveganje za hudo obliko anafilaksije povezano s prisotnostjo α-triptaznih ponovitev gena TPSAB1, poznanim kot dedna α-triptazemija (HαT). Poleg dednega dejavnika na razvoj in težo anafilaksije vpliva tudi aktivirajoča somatska različica p.D816V v genu KIT (c.2447A>T). Trenutno sta HαT in/ali različica p.D816V v genu KIT dokazano prisotna pri le 30-40 % bolnikov s težko HVA. Tako še vedno ni mogoče predvideti najtežjih oblik anafilaksije.

Projekt nam bo omogočil odkriti (epi)genetske dejavnike tveganja za pojav anafilaksije. Odkrite različice v enem ali predvidoma v več genih bodo razložile posameznikovo podvrženost k razvoju anafilaksije. Tako bomo prispevali k boljšemu razumevanju bolezni in k usmerjeni obravnavi bolnikov s povečanim tveganjem za razvoj anafilaksije.

V projektu bomo izvedli več med seboj povezanih aktivnosti združenih v delovne sklope (WP). WP1 bo usmerjen v iskanje genetskih lokusov/različic povezanih z anafilaksijo in težo reakcije. Za dosego tega cilja bomo izvedli asociacijsko študijo na ravni celotnega genoma (GWAS). Sekvenciranje celotnega genoma z nizko pokritostjo (lcWGS) bomo izvedli pri bolnikih preobčutljivih za strupe kožekrilcev z različnimi stopnjami teže reakcije (klinični, laboratorijski podatki in DNA so že na voljo). Pri izvedbi asociacijske analize bomo upoštevali tudi prisotnost različice D816V v genu KIT in HαT (rezultati so že na voljo). V drugem delovnem sklopu, WP2, bomo z asociacijsko študijo celotnega epigenoma (EWAS) iskali epigenetske značilnosti povezane z anafilaksijo. Z metodo sekvenciranja celotnega genoma z bisulfitno konverzijo (WGBS) bomo določili vzorce metilacije DNA pri istih posameznikih kot v delovnem sklopu WP1. Izbrani skupini genov v okviru WP1 in WP2 bomo funkcionalno in biološko karakterizirali. WP3 bo usmerjen v celovito in integracijsko analizo rezultatov iz WP1 (GWAS) in WP2 (EWAS) skupaj z analizo transkriptoma med anafilaksijo (RNA-seq, rezultati so že na voljo). Sledila bo replikacijska študija v okviru WP4, pri kateri nameravamo potrditi relevantnost najmočneje povezanih različic/genov/regij iz WP1, WP2 in WP3 na novi neodvisni skupini bolnikov z anafilaksijo po piku kožekrilcev (vzorčenje v teku). V WP5 bomo opredelili biološko in funkcionalno pomembnost odkritih različic in genov (transkripcijske in imunološke analize). V zadnjem delu, WP6, bomo naredili multi-omski atlas anafilaksije v katerem bo združeno znanje anafilaksije pridobljeno s pomočjo raziskovanja genomike, epigenomike, transkriptomike in proteomike.

Časovnica projekta

Faze projekta in njihova realizacija

V okviru omenjenega projekta smo z namenom oblikovanja multi-omskega atlasa anafilaksije izvedli celovit sistematični pregled literature in podatkov, povezanih z anafilaksijo. Rezultati multi-omskega vpogleda v razumevanje anafilaksije so bili objavljeni v ugledni znanstveni reviji Clinical Reviews in Allergy & Immunology (faktor vpliva 11,3), kar potrjuje pomen in aktualnost našega dela na področju anafilaksije.

Multi-omski vpogled v razumevanje anafilaksije

Anafilaksija je akutna, življenjsko ogrožajoča preobčutljivostna reakcija, katere raznolikost in nepredvidljivost predstavljata velik izziv tako v klinični praksi kot v znanstvenih raziskavah. Kljub številnim študijam celostno razumevanje njene patogeneze še vedno ni povsem jasno. Z razvojem visoko zmogljivih tehnologij na področju omik – genomike, metagenomike, epigenomike, transkriptomike, proteomike in metabolomike – pa se odpirajo nove možnosti: celovita, večnivojska analiza bolezni, t. i. multi-omski pristop. V nedavno objavljenem članku (Svetina in sod., 2025) smo pregledali vse relevantne študije zadnjih 25 let, ki so preučevale posamezne omske ravni pri pojavu anafilaksije. Namen pregleda je bil povezati njihove ugotovitve, osvetliti ključne molekularne mehanizme ter prepoznati potencialne biooznačevalce za zgodnjo prepoznavo ter varnejše in učinkovitejše zdravljenje anafilaksije. Analiza več kot sto študij je pokazala, da imajo pri razvoju in poteku anafilaksije pomembno vlogo številni dejavniki. Genomske raziskave so odkrile različice v genih, povezane s povečanim tveganjem za hude sistemske reakcije. Epigenomske študije so razkrile spremembe v metilaciji DNA, ki lahko vplivajo na izražanje genov in s tem na intenzivnost imunskega odziva. Transkriptomske analize so pokazale, da se ob anafilaksiji hitro sproži aktivacija genov, povezanih s prirojenim imunskim odzivom, vključno s signalnimi potmi, ki vodijo do sproščanja vnetnih mediatorjev, ki bi lahko služili kot diagnostični označevalci. Dodatno zanimanje vzbujajo tudi ugotovitve metagenomskih in metabolomskih študij, ki nakazujejo, da lahko tudi sestava mikrobioma ter presnovni profil posameznika vplivata na dovzetnost za anafilaksijo. Skupno ti rezultati kažejo, da je anafilaksija posledica kompleksnega in povezanega prepleta vseh omskih ravni. Študija poudarja potrebo po multi-omskih raziskavah, ki bi omogočile prepoznavo različnih kliničnih podtipov (endotipov) anafilaksije. Tak pristop je ključen za zagotovitev ustreznega zdravljenja in natančnejše napovedovanje tveganja v prihodnosti.

Celotni članek je dostopen na spodnji povezavi:

https://link.springer.com/article/10.1007/s12016-025-09069-8

Slika: Prikaz trenutnega razumevanje anafilaksije ter znane povezave med posameznimi omskimi ravnmi.

Močno povišana diaminooksidaza med akutno anafilaksijo je povezana s prisotnostjo klonalne bolezni mastocitov

V okviru omenjenega projekta smo z namenom razjasnitve molekularnega ozadja anafilaksije pokazali, da je med akutno anafilaktično reakcijo izrazito povišana koncentracija diaminooksidaze (DAO) tesno povezana s klonalno boleznijo mastocitov. V raziskavi smo prvič dokazali, da je tako izrazito sproščanje DAO med anafilaksijo očitno omejeno predvsem na bolnike s klonalnimi boleznimi mastocitov, kar funkcionalno podpira že opisano povezavo med različico KIT p.D816V in težjim potekom anafilaksije. Pri teh bolnikih smo različico v kriv dokazali z visoko občutljivo metodo qPCR, hkrati pa opazili, da se DAO med akutno reakcijo močno zviša, medtem ko je porast pri bolnikih brez zaznane mutacije praviloma bistveno manjši ali zmeren. Pomembno je, da so lahko posamezniki s klonalno boleznijo mastocitov klinično prikriti, saj imajo lahko normalne bazalne vrednosti triptaze, zato so dodatni biomarkerji ključni za boljšo prepoznavo ogroženih. Zanimivo je, da je bila kljub zelo visokim koncentracijam DAO sposobnost razgradnje histamina v akutni plazmi/serumu okrnjena, kar nakazuje na kompleksne, še ne povsem pojasnjene mehanizme uravnavanja metabolizma histamina med anafilaksijo.

Rezultati raziskave, objavljeni v reviji Clinical & Experimental Allergy (faktor vpliva 6,4), potrjujejo pomen ciljnih molekularnih raziskav ter kažejo, da bi merjenje DAO med akutno anafilaksijo lahko pomagalo prepoznati posameznike z najvišjim tveganjem za najhujše izide in tako izboljšalo stratifikacijo tveganja ter klinično obravnavo.

Celotni članek je dostopen na spodnji povezavi:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cea.70227

Slika: Grafični izvleček članka.