3. Zusammenfassende Diskussion

Die Ergebnisse der hier zusammengefassten Assoziationsstudien deuten darauf hin, dass sowohl der Kozak-Sequenz Polymorphismus (^-5 C/T) im thrombozytären Glycoprotein Ibα Gen als auch der Arg³⁵³ Gln Polymorphismus im Gerinnungsfaktor VII Gen als mögliche Risikoprädiktoren für Frühkomplikationen nach Koronarinterventionen in Betracht kommen. Darüber hinaus war der Kozak-Sequenz Polymorphismus des GP Ibα in unserer Studienpopulation auch ein Risikoprädiktor für akute Koronarsyndrome. Die weiteren untersuchten Kandidatengene erwiesen sich in unserer Studienpopulation als nicht geeignet zur Risikoprädiktion der koronaren Herzerkrankung und für Komplikationen nach Katheterinterventionen.

Die positiven Ergebnisse hinsichtlich der möglichen hereditären Risikoprädiktoren nach Koronarinterventionen müssen jedoch als vorläufig betrachtet werden und bedürfen aus den weiter unten dargelegten Gründen einer Bestätigung in unabhängigen Studien. Diese liegen noch nicht vor. Eine unabhängige Bestätigung der Befunde vorausgesetzt, könnten die genannten hereditären Suszeptibilitätsfaktoren zu einer verbesserten Risikoeinschätzung nach Koronarinterventionen herangezogen werden. Im Sinne einer zunehmend individualisierten Therapie könnten mit diesen Faktoren Patientengruppen identifiziert werden, die einer intensiveren Überwachung und Therapie nach Katheterintervention bedürfen. Unsere Ergebnisse bezüglich des Faktor VII Arg³⁵³ Gln Polymorphismus deuten zudem darauf hin, dass auf diese Weise auch Patientengruppen identifiziert werden könnten, die eine geringere Risikoneigung aufweisen und daher möglicherweise einer geringeren Therapieintensität bedürfen. Es ist allerdings evident, dass vor der Anwendung dieser Prinzipien in der klinischen Routine im Sinne einer Evidenz-basierten Medizin und zum Schutz der Patienten nicht nur zu fordern ist, dass diese Ergebnisse in unabhängigen Kollektiven repliziert werden, sondern dass prospektiv in kontrollierten Studien belegt wird, dass dieses individualisierte Vorgehen auf der Basis hereditärer Suszeptibilitätsfaktoren zu einer Verbesserung der Therapie beiträgt.

Die zusammenfassend vorgestellten Studienergebnisse zeigen exemplarisch Herausforderungen, die sich in Assoziationsstudien zur Untersuchung genetischer Einflüsse auf komplexe Erkrankungen ergeben können.

Assoziationsstudien bieten für die genetische Dissektion komplexer Erkrankungen praktische Vorteile, denn sie sind insbesondere für die Aufdeckung von Risikogenen mit kleinem bis moderatem relativen Risiko für einen komplexen Endpunkt statistisch effizienter als die Kopplungsanalyse ¹⁰ . Zudem können in der Auswahl der Kandidatengene bereits bekannte biologische Mechanismen für die Erkrankung berücksichtigt werden. Dennoch findet sich derzeit eine Vielzahl genetischer Assoziationsstudien mit widersprüchlichen Ergebnissen.

In einer Metaanalyse von 370 Studien zur Assoziation von insgesamt 36 genetischen Varianten mit verschiedenen komplexen Endpunkten wurde überzeugend nachgewiesen, dass eine systematische und signifikante Heterogenität zwischen den Studienergebnissen bestand und dass, unabhängig vom untersuchten Endpunkt, die Initialstudie meist eine stärkere Assoziation der genetischen Variante mit dem Phänotyp nachwies als die nachfolgenden Studien ¹⁷⁴ . Eine Replikation der in genetischen Assoziationsstudien gefundenen Ergebnisse in mindestens einer weiteren unabhängigen Population, und im Idealfall mit einer ergänzenden Analysestrategie, beispielsweise einer populationsbasierten, wenn die erste familienbasiert war und vice versa, ist daher zwingend notwendig, bevor klinische Konsequenzen in Erwägung gezogen werden.

Tabelle 4 : Ursachen diskrepanter Studienergebnisse genetischer Assoziationsstudien

Ausgehend von den in Tabelle 4 zusammengefassten Hauptursachen für diskrepante Ergebnisse genetischer Assoziationsstudien lassen sich Qualitätskriterien definieren, die als [Seite 32↓] Leitlinien für valides Studiendesign und effiziente Studiendurchführung und Interpretation genetischer Kandiatengen-Assoziationsstudien genutzt werden können ^175-177 . Hierzu gehören neben der notwendigen konfirmatorischen Replikation eine Reihe statistischer, biologischer und epidemiologischer Kriterien.

Der präzisen Definition und Erfassung des untersuchten Phänotyps und von Subphänotypen kommt bei der Untersuchung komplexer Erkrankungen entscheidende Bedeutung zu, um eine Vermischung ätiologisch unterschiedlicher Erkrankungsgruppen zu vermeiden und Vergleichbarkeit zwischen unterschiedlichen Studien zu gewährleisten. Bei der Erfassung müssen systematisch mögliche Confounder als Covariate erfasst werden und bei Fall-Kontrollstudien muss ein möglichst genaues Matching erfolgen. Wegen der überragenden Bedeutung einer exakten und standardisierten phänotypischen Charakterisierung für genetische Studien komplexer Erkrankungen ist kürzlich das Human Phenome Project vorgeschlagen worden, eine dem Humangenomprojekt vergleichbare internationale Initiative zur systematischen Sammlung von Phänom-Datenbanken und zur Entwicklung neuer Analysestrategien ¹⁷⁸ .

Zur Vermeidung einer Populationsstratifikation muss bereits die Rekrutierungsstrategie die ethnische Homogenität der Studienpopulationen sicherstellen. Für die Prüfung auf unerkannte Populationsstratifikation wurden multiallel-basierte Verfahren ¹⁷⁹ erfolgreich angewandt ¹⁸⁰ .

Der Fallzahl der untersuchten Studienpopulation kommt besondere Bedeutung zu, da sie hinreichend groß sein muss, um mit der gewünschten statistischen Power die zu erwartenden kleinen bis mittleren genetischen Effekte auch unter den Bedingungen einer allelischen Heterogenität und des multiplen Testens nachweisen zu können. Eine kürzlich vorgestellte Metaanalyse von 301 publizierten genetischen Assoziationsstudien über 25 verschiedene Assoziationen mit komplexen Erkrankungen deutete darauf hin, dass die beschriebene Nicht-Replikation der in der ersten Studie gefundenen positiven Assoziation oftmals auf falsch-negative Folgestudien zurückzuführen ist, die eine zu geringe Power zur Detektion der Assoziation aufwiesen. Eine spätere Replikation der Studienergebnisse erwies sich in dieser Analyse als wahrscheinlich, wenn zwei Studien die Assoziation mit P<0,01 oder eine einzelne Studie mit P<0,001 nachgewiesen hatten ¹⁸¹ . Während unsere Population von 2000 Patienten zum Zeitpunkt der Rekrutierung eine der größten genetischen Assoziationsstudien zur koronaren Herzerkrankung überhaupt darstellte, dürften Studienpopulationen mit mehreren tausend phänotypisierten Patienten in Zukunft eher zur Regel als zur Ausnahme werden.

Neben der Beachtung der Regeln der guten epidemiologischen Praxis erfordern genetische Assoziationsstudien eine nach plausiblen biologischen Prinzipien erfolgende Auswahl geeigneter Kandidatengene. Zum Zeitpunkt der Durchführung unserer hier zusammengefassten und bereits publizierten Arbeiten war die Untersuchung eines oder weniger Einzelnukleotidpolymorphismen in großen Assoziationsstudien Stand der wissenschaftlichen Technik. Durch die Verbesserung der Genotypisierungstechniken ist heute die gleichzeitige Untersuchung einer wesentlich größeren Anzahl von Polymorphismen in großen Populationen möglich geworden.

Innerhalb einzelner Gene scheint das beobachtete Kopplungsungleichgewicht von polymorphen Markern ausgeprägte Unterschiede aufzuweisen. Dies erschwert die Vorhersage, ob ein ausgewähltes Panel an polymorphen Markern die genetische Variabilität innerhalb eines Genes ausreichend widerspiegelt ¹⁸² . Es ist daher wünschenswert, die gesamte genetische Variabilität eines Kandidatengens zum Beispiel durch direkte Sequenzierung zu untersuchen.

Solange dies wegen technischer oder finanzieller Begrenzungen nicht möglich ist, kommt der Auswahl der zu untersuchenden Polymorphismen für die Studienqualität entscheidende Bedeutung zu, zumal die Sequenzvariabilität in den bisher untersuchten Genen sich als sehr hoch erwiesen hat. Für die europäische Population ist für die exonischen Genbereiche sowie für die 5’- und 3’-angrenzenden Bereiche mit ca. einem Polymorphismus pro 2.300 Basenpaaren zu rechnen ^183-185 . Für die Auswahl einzelner Polymorphismen sind bereits Strategien zur Priorisierung vorgeschlagen worden, die auf der Einteilung der Polymorphismen nach ihrer Lokalisation, dem Typ des Polymorphismus und dessen Populationsfrequenz beruhen und dessen potentielle Auswirkungen auf das Protein und die Genexpression berücksichtigen ^{13, 176} .

Dies ist für genetische Assoziationsstudien bedeutsam, da es zunehmend Hinweise gibt, dass die Untersuchung genomischer Haplotypen, verglichen mit der Analyse einzelner Polymorphismen, bestehende Assoziationen effizienter nachweist und dass Haplotyp-basierte Assoziationsstudien möglicherweise weniger häufig zu zufälligen und teilweise widersprüchlichen Studienergebnissen führen könnten ^{8, 186, 187} . Auch eigene, noch vorläufige Daten deuten darauf hin, dass die Analyse von Haplotypen des thrombozytären Glycoproteins Ibα , die neben der beschriebenen Kozak-Sequenz-Variante auch andere funktionelle Polymorphismen des Gens einschließen, zu einer verbesserten Risikoprädiktion koronarer Ereignisse im Vergleich zur Analyse der Einzelvarianten führen könnte.

Untersuchungen zur genomischen Variabilität und zur Verteilung des Kopplungsungleichgewichts haben gezeigt, dass Teile des menschlichen Genoms eine Haplotyp-Blockstruktur aufzuweisen scheinen, die es erlaubt, das Genom in diskrete chromosomale Sequenzbereiche unterschiedlicher Länge aufzuteilen, innerhalb derer es nur eine geringe Anzahl verschiedener Haplotypen gibt. Diese Haplotypblöcke stellen Sequenzbereiche mit nur geringer Rekombination dar und scheinen nach gegenwärtigem Kenntnisstand populationsspezifisch zu sein ^188-193 . Eine Analyse des gesamten Chromosoms 21 zeigte, dass die durchschnittliche Länge eines Haplotypblocks 7,8 kb beträgt (der größte Block umfasste 115 kb), und dass 80% der gesamten genomischen Variabilität des humanen Chromosoms 21 durch die Genotypisierung von nur 3 SNPs pro Haplotypblock definiert werden konnte ¹⁹⁰ .

Bisher ist die Organisation des menschlichen Genoms in dieser Blockstruktur für die Chromosomenregion 5q31¹⁹⁴ sowie die gesamten Chromosomen 21 ¹⁹⁰ und 22 ¹⁹⁵ belegt. Sollte sie sich für das humane Genom insgesamt bestätigen, könnte sich für die Identifizierung von Erkrankungsgenen für komplexe Erkrankungen durch genetische Assoziationsstudien die Möglichkeit des haplotype tagging ergeben: die Detektion häufiger genetischer Varianten, die bei komplexen Erkrankungen beteiligt sind, durch die Genotypisierung von relativ wenigen, einen definierten Haplotyp „anzeigender“ SNPs ¹⁹⁶ . Als eine wichtige Voraussetzung hierfür wird neben der systematischen Sammlung von Polymorphismen in öffentlich zugänglichen Datenbanken, die z.B. durch das TSC (The SNP Consortium) ¹⁹⁷ erfolgt, die genomweite Kartierung häufiger Haplotypblöcke im sogenannten HapMap -Projekt derzeit von den Amerikanischen National Institutes of Health mit sehr hohen Beträgen gefördert ¹⁹⁸ . Während seltene Haplotypen durch das HapMap-Projekt nicht kartiert werden dürften, könnte der Anteil komplexer Erkrankungen, der durch häufige Allele verursacht wird, einem haplotype tagging zugänglich sein, und damit ein genomweites Mapping von Erkrankungsgenen für komplexe Erkrankungen mit vertretbarem Genotypisierungsaufwand erleichtern ¹⁹⁹ .

Die Fortschritte der letzten Jahre sowie die rasch fortschreitende Entwicklung auf dem Gebiet molekular-epidemiologischer und genomischer Forschung lässt es für die Zukunft möglich erscheinen, dass die Abschätzung des individuellen Erkrankungs- und Komplikationsrisikos unter Einbeziehung genetischer Suszeptibilitätsfaktoren passgenauer erfolgen kann. Dies wäre ein weiterer wichtiger Schritt zu einer Patienten-individualisierten, präventionsorientierten Medizin.