Linkage analysis using DNA markers on chromosome 11 in primary angle-closure glaucoma

Abstract

Several studies were carried out with the aim to identify candidate genes for glaucoma since genetic contribution has been suspected to be a risk factor for glaucoma development. Despite candidate genes for other types of glaucoma having been identified, the gene responsible for primary angle-closure glaucoma (PACG) has not been described. Nanophthalmos is an eye disorder, characterized by a small eye in absence of any systemic abnormalities. Nanophthalmos was found to associate with angle-closure glaucoma. Genome-wide scan showed NNO1 locus on chromosome 11 linked to nanophthalmos with a maximum LOD score of 5.92 at D11S903. This work aims to study the linkage of PACG using microsatellite (STR) markers spanning NNO1 locus based on the association between angle-closure glaucoma and nanophthalmos. Six unrelated families with affected PACG individuals were included in this study. Genomic DNAs were isolated from blood samples. Five STR markers spanning NNO1 locus namely D11S905, D11S903, D11S1313, D11S4191 and D11S987 were amplified by polymerase chain reaction, followed by size determination by automated DNA sequences. All DNA markers of 66 subjects could be amplified and allele sizes of 63 subjects were obtained. The haplotypes showed that D11S903 was not informative in three families and D11S1313 was not informative in one family. Four families were used to calculate LOD scores at different recombination fractions (0) by LINKAGE and MENDEL programs. Under two penetrance patterns, complete penetrance and age-onset function, LOD scores less than -2 (0 = 0.01) of 5 STR markers were obtained. In addition, no evidence of linkage between NNO1 locus and PACG including occludable angle were observed. From the results, linkage between PACG and NNO1 locus was not demonstrated suggesting that the affected families in this study may have genetic heterogeneity of PACG. Nonparametric linkage or linkage analysis using other locus will be required to identify the linked locus for PACG.

ปัจจัยทางพันธุกรรมเป็นปัจจัยหนึ่งที่อาจเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคต้อหิน งานวิจัยส่วน ใหญ่ จึงมุ่งที่จะค้นหายืนที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคนี้ ปัจจุบันได้มีการศึกษายืนที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคต้อหินชนิดมุมเปิดและโรคต้อหินชนิดที่เป็นแต่กำเนิด แต่ยืนที่เกี่ยวข้องกับการเกิดต้อหินชนิดมุมปิด (PACG) ยังไม่มีผู้ศึกษาในรายละเอียด จากการศึกษาในผู้ที่มีขนาดลูกตาเล็กกว่าปกติ แต่ขนาดโครงสร้างภายในลูกตาปกติ หรือที่เรียกว่า nanophthalmos พบว่าสามารถเกิดโรคต้อหินชนิดมุมปิดได้ง่ายกว่าคนปกติ การวิเคราะห์โดยใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอซึ่งอยู่บนโครโมโซมคู่ที่ 11 ที่ครอบคลุมบริเวณที่ให้ชื่อว่า NNO1 locus พบว่า D11S903 ให้ค่า LOD score มากที่สุดเท่ากับ 5.92 งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ linkage โดยใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอบนโครโมโซมคู่ที่ 11 ที่ครอบคลุม NNO1 locus ในโรคต้อหินชนิดมุมปิด เพื่อเป็นแนวทางในการค้นหายืนที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคต้อหินชนิดนี้ การวิเคราะห์ linkage เริ่มจากการสกัดดีเอ็นเอจากตัวอย่างเลือดของสมาชิกในครอบครัวที่มีประวัติเป็นโรคต้อหินชนิดมุมปิด จำนวน 66 คน จาก 6 ครอบครัว จากนั้นเครื่องหมายดีเอ็นเอ 5 ตำแหน่งบนโครโมโซมคู่ที่ 11 ได้แก่ D11S905 D11S903 D11S1313 D11S4191 และ D11S987 จะถูกเพิ่มปริมาณโดยวิธี polymerase chain reaction ในหลอดทดลอง และ นำมาวิเคราะห์เพื่อหาความยาวของดีเอ็นเอที่เพิ่มจำนวนขึ้นโดยใช้เครื่องอัตโนมัติ (automated DNA sequencer) ขนาดเครื่องหมายดีเอ็นเอที่ได้จะนำมาวิเคราะห์ haplotype และคำนวณค่า LOD score โดยใช้โปรแกรมสำเร็จรูปคือ LINKAGE และ MENDEL ผลของ haplotype พบว่า D11S903 ใน 3 ครอบครัว และ D11S1313 ใน 1 ครอบครัว ไม่สามารถให้ข้อมูล (non- informative) การคำนวณค่า LOD score ทำเฉพาะใน 4 ครอบครัวที่ได้กำหนดให้มีลักษณะการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโรคต้อหินชนิดมุมปิดแบบ autosomal dominant ภายใต้การแสดงออกอย่างสมบูรณ์ (complete penetrance) และ การแสดงออกที่ขึ้นกับอายุ (age-dependent penetrance) ผลการศึกษานี้ไม่พบ linkage ของเครื่องหมายดีเอ็นเอบนโครโมโซมคู่ที่ 11 ที่ครอบคลุม NNO1 locus ในโรคต้อหินชนิดมุมปิด อย่างไรก็ดีตัวอย่างดีเอ็นเอที่ได้จากการศึกษานี้ สามารถนำไปใช้เพื่อค้นหายืนที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคต้อหินชนิดมุมปิดด้วยวิธีอื่นๆต่อไปในอนาคต