Identification of risk factor for coronary artery disease using SNP association study

Abstract

[한글]사람과 사람간의 유전적 차이는 99.9%가 동일하며 0.1%의 유전적 변이의 차이로 인해 개인간의 차이를 나타내게 된다. 이러한 사람의 DNA 염기서열에서 차이를 보이는 유전적 변이를 단일염기다향성 (Single Nucleotide Polymorphism: SNP)라고 한다. 좀 더 구체적으로 인구집단 (human population)에서 1% 이상의 빈도로 존재하는 2개의 대립 염기서열이 발생하는 위치를 SNP site라고 부른다. SNP와 같은 유전변이를 이용하여 복합형질 질환의 원인 유전자를 규명하고, 그들에 의한 질환과의 연관성 (association stydy) 분야는 그 질환의 치료 및 예방에 활용되어 맞춤의학의 시대를 앞당길 수 있다. 본 연구에서는 혈압에 관여하는 유전자 31개의 후보유전자를 선별하였다. 해당 유전자의 단백질을 생산에 관여하는 Exon, Promoter, 또는 Splice junction 부위의 염기 서열을 분석하여 총 409개의 SNP를 발굴하였고, 발굴된 SNP를 이용하여 각 후보 유전자에서 유전적 변이형 분포, haplotype의 종류 및 빈도, LD block의 pattern 등과 같은 기초적 분석을 하였다. 이러한 분석을 토대로 31개 유전자로부터 단백질 생성의 중요한 지역인 Coding 부위의 29개의 SNP sites (non-synonymous)를 선정하여 TaqMan 방법을 이용하여 관상동맥질환 및 정상군의 시료에서 대규모 genotyping을 수행하였고, 각 SNP 및 haplotype과 관상동맥질환과의 연관성 분석을 진행하였다. CCR2 유전자의 Exon에 위치한 Asn260Asn의 경우 심혈관 질환의 혈관의 막힘과 연관성이 있으며 (p=0.0005), 관상 동맥 질환의 악화에 관련이 있음을 확일 할 수 있었다. 또한 ADD1 유전자의 Gly460Trp의 경우 관상 동맥 질환 연관성 분석을 통해서 관상동맥 질환과 관련성 있음을 증명하였고 (p=0.01), 혈압의 증가와 관련있음을 밝힘으로써 (p=0.02), 질병 발생기전을 이해하는데 중요한 정보를 제공해줄 수 있고 더 나아가 예방 및 진단에 및 치료의 향상에 기여할 수 있을 것으로 본다. 또한 관상동맥 질환과 신진대사 증후군의 질환의 관계를 분석한 결과 신진대사 증후군의 경우 관상동맥 질환의 위험도 (p=0.02)를 증가시키는 것으로 나타났다. 따라서 질환과의 연관성 분석을 통한 합병증의 예방에도 기여할 수 있을 것으로 본다.

[영문]Genetic studies are expanding past the identification of rare 'Mendelian' diseases to encompass common complex disorders such as Hypertension, Diabetes, Cardiovascular disease (CVD), and Coronary Artery Disease (CAD). The recent completion of the International HapMap Project, many tools are in hand for genetic association studies seeking to test the common disease common variant hypothesis. Genetic association studies, in which the allele or genotype frequencies at markers are determined in affected individuals and compared with those of controls.For this processing, two approaches were considered: in the first one, we identify the genetic variations of 31 CAD candidate genes selected by colocalization of positional and functional candidate genes. However, with over several hundreds single nucleotide polymorphisms (SNPs) identified by re-sequenced all exons and promoter regions of those genes using 24 unrelated Korean individual's DNA samples.; in the second approach, we used for CCR2 gene and nonsynonymous SNPs (nsSNPs) selection in candidate genes for association test (i.e., the change in genetic code produces a change in function of the gene).We identified a total of 409 SNPs including 40 nonsynonymous SNPs, 32 insetion/deletion (INS/DEL) and 4 microsatellites. Among 31 candidate genes, CCR2 gene were examined for the association with CAD male patients. A total of 13 genetic variants, including 1 deletion and 12 SNPs, were identified in the Korean population. Although we could not detect any association of CCR2 polymorphic markers with CAD, several SNP markers of CCR2 gene showed highly significant signals with the number of arteries with significant coronary artery stenosis in the CAD male patients. The most significant signal was detected at the SNP located at exon 2 (Asn260Asn; +780T/C) (odds ratio: 1.49, p=0.0005).Among 40 nonsynonymous SNPs, 29 SNPs were examined for an association with CAD male patients. A significant association with CAD was observed in a polymorphism of the ADD1 gene (Gly460Trp; +29017G/T) (odds ratio: 0.71-0.81, P=0.01-0.04). The same polymorphism was also associated with the number of arteries with significant coronary artery stenosis in the CAD patients (P=0.01) as well as the increase in systolic blood pressure (P=0.02).Furthermore, G allele of ADD1 gene (Gly460Trp; +29017G/T) was significantly associated with less MetS (odds ratio: 0.39-0.58, p=0.02), MetS with CAD (odds ratio: 0.68, p=0.03), and CAD only (odds ratio: 0.74-0.81, p=0.03). We found ADD1 Gly460Trp was associated with MetS severity (p for trend=0.02 when compared by using Mantel-Haenszel analysis), and that MetS is an independent risk factor for CAD (p for trend=0.001). The ADD1 Gly460Trp polymorphism was also associated with abnormal blood pressure (p=0.04) and blood glucose levels (p=0.03).Collectively, these data suggest that ADD1 Gly460Trp polymorphism was significantly associated with an increased risk of CAD as well as MetS in the Korean population. We also confirmed that the ADD1 Gly460Trp polymorphism is associated with abnormal blood pressure (p=0.02-0.04) and blood glucose levels (p=0.03).Moreover, our data showed that ADD1 and CCR2 can play a role in the pathogenesis of CAD, especially to the number of vessels in CAD.