No abstract

Our findings further underline that fetal hemoglobin production is the result of a complex interplay in which several human globin gene cluster variants interact with protein factors encoded by modifier genes to produce the observed clinical outcome.

No abstract

Sickle cell disease (SCD), although a monogenic disease, exhibits a complex clinical phenotype that hampers optimum patient stratification and disease management, especially on hydroxyurea treatment. Moreover, theranostics, the combination of diagnostics to individualize and optimize therapeutic interventions, has not been firmly on the forefront of SCD research and clinical management to date. We suggest that if tailor-made theranostics in SCD is envisaged, pharmacogenomics is anticipated to be the way forward. Herein, we present the current key pharmacogenomic opportunities and challenges in SCD, considering population variation, ethics, and socioeconomic aspects. We focus on pharmacogenomics and pain management, genethics, and cost-effectiveness in SCD. We searched for and synthesized data from PubMed and Google Scholar, and the references from relevant articles, using the keywords "pharmacogenomics," "sickle cell disease," "hydroxyurea," "ethics," "pain management," "morphine metabolism," "opioids," "pharmacogenomics and chronic pain," "cost-effectiveness," and "economic evaluation." Only articles published in English were included. So far, when pharmacogenomics in SCD has been considered, interindividual variability in hydroxyurea response/toxicity has been of primary interest. We underscore the need to extend pharmacogenomic considerations on other therapeutic interventions currently present using a holistic patient-centric approach, and taking disease complications into account as well. Furthermore, we raise awareness toward socioeconomic, ethical, and population differences in the way sickle cell pharmacogenomics might unfold in the future. If pharmacogenomics in SCD is to be used in the clinic in an evidence-based manner, cost-effectiveness and population-specific empirical ethics data are urgently needed.

Aim: β-Type hemoglobinopathies are characterized by vast phenotypic diversity as far as disease severity is concerned, while differences have also been observed in hydroxyurea (HU) treatment efficacy. These differences are partly attributed to the residual expression of fetal hemoglobin (HbF) in adulthood. The Krüppel-like family of transcription factors (KLFs) are a set of zinc finger DNA-binding proteins which play a major role in HbF regulation. Here, we explored the possible association of variants in KLF gene family members with response to HU treatment efficacy and disease severity in β-hemoglobinopathies patients. Materials & methods: Six tag single nucleotide polymorphisms, located in four  KLF genes, namely KLF3, KLF4, KLF9 and KLF10, were analyzed in 110 β-thalassemia major patients (TDT), 18 nontransfusion dependent β-thalassemia patients (NTDT), 82 sickle cell disease/β-thalassemia compound heterozygous patients and 85 healthy individuals as controls. Results: Our findings show that a KLF4 genomic variant (rs2236599) is associated with HU treatment efficacy in sickle cell disease/β-thalassemia compound heterozygous patients and two KLF10 genomic variants (rs980112, rs3191333) are associated with persistent HbF levels in NTDT patients. Conclusion: Our findings provide evidence that genomic variants located in KLF10 gene may be considered as potential prognostic biomarkers of β-thalassemia clinical severity and an additional variant in KLF4 gene as a pharmacogenomic biomarker, predicting response to HU treatment.

Ο κλινικός φαινότυπος των ασθενών με β-αιμοσφαιρινοπάθειες ποικίλλει, γεγονός που οφείλεται αφενός στις μεταλλάξεις που εντοπίζονται στο γονίδιο που κωδικοποιεί τη β-αλυσίδα της αιμοσφαιρίνης HbΑ και αφετέρου σε τροποποιητικά γονίδια που κωδικοποιούν σημαντικούς μεταγραφικούς παράγοντες που δρούν in trans ως προς το σύμπλεγμα των γονιδίων της β-σφαιρίνης, ρυθμίζοντας την έκφραση των γονιδίων του. Μελέτες έχουν δείξει ότι η αυξημένη παραγωγή της εμβρυϊκής αιμοσφαιρίνης μπορεί να βελτιώσει την κλινική εικόνα των ενήλικων ασθενών με β-αιμοσφαιρινοπάθειες. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή προσδιορίστηκαν οι μεταλλάξεις και οι γενετικές παραλλαγές, αφ’ενός στο γονίδιο της β-σφαιρίνης και αφ’ετέρου στα τροποποιητικά γονίδια FLT1, ARG2, NOS2A, KLF10, MAP3K5, PDE7B, ASS1, NOS1 και TOX που δρουν in trans και εμπλέκονται και στη ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων της γ-σφαιρίνης σε ενήλικες ασθενείς με β-αιμοσφαιρινοπάθειες. Μελετήθηκαν ενήλικες ασθενείς ελληνικής καταγωγής και συγκεκριμένα, 38 ασθενείς με εξαρτώμενη μεταγγίσεων β-θαλασσαιμία, 7 ασθενείς με μη εξαρτώμενη μεταγγίσεων β-θαλασσαιμία, 42 ασθενείς με μικροδρεπανοκυτταρική αναιμία και 53 υγιή άτομα, ως μάρτυρες. Στους μικροδρεπανοκυτταρικούς ασθενείς χορηγείται υδροξυουρία προκειμένου να αυξήσουν τα επίπεδα της εμβρυϊκής τους αιμοσφαιρίνης και κατά συνέπεια να βελτιώσουν τον κλινικό τους φαινότυπο. Παρ’ όλα αυτά δεν ανταποκρίνονται όλοι οι ασθενείς σε αυτή τη φαρμακευτική αγωγή. Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη (φαρμακο)γονιδιωματικών δεικτών. Η παρουσία αυτών των δεικτών σχετίζεται με τη δυνατότητα α) των ασθενών με β-θαλασσαιμία να παράγουν υψηλά επίπεδα HbF, απουσία του HPFH συνδρόμου, εμφανίζοντας φαινότυπο μη εξαρτώμενης μεταγγίσεων β-θαλασσαιμίας–ενδιάμεση β-θαλασσαιμία ή ασθενών που δεν έχουν αυτή τη δυνατότητα εμφανίζοντας κλινικό φαινότυπο βαριάς β-θαλασσαιμίας εξαρτώμενη από μεταγγίσεις και β) των μικροδρεπανοκυτταρικών ασθενών να ανταποκρίνονται στη θεραπευτική αγωγή με υδροξυουρία. Απώτερος στόχος της παρούσας μελέτης ήταν και η επιβεβαίωση των συγκεκριμένων γενετικών παραλλαγών στα προαναφερθέντα τροποποιητικά γονίδια ως φαρμακογονιδιωματικών δεικτών, συμπεριλαμβάνοντας και αποτελέσματα προηγούμενων μελετών του εργαστηρίου Ε.Φ.Ε.Θ, προκειμένου να αυξηθεί το στατιστικό δείγμα και η εγκυρότητα των αποτελεσμάτων. Ο προσδιορισμός των μεταλλάξεων του γονιδίου της β-σφαιρίνης έγινε με ενίσχυση του γονιδίου με αλυσιδωτή αντίδραση της πολυμεράσης (PCR) και ακολούθως αλληλούχηση κατά Sanger. Οι γενετικές παραλλαγές προσδιορίστηκαν είτε με αλληλούχηση κατά Sanger, είτε με κατάτμηση με συγκεκριμένα ένζυμα περιορισμού ή με εφαρμογή της μεθόδου ανάλυσης των ετεροδιμερών (Heteroduplex Analysis, HDA), αφού είχε προηγηθεί ενίσχυση με PCR των συγκεκριμένων τμημάτων των τροποποιητικών γονιδίων που φέρουν τις συγκεκριμένες γενετικές παραλλαγές, είτε με την εφαρμογή της αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης ειδικής για το αλληλόμορφο (Allele Specific PCR).Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης ανέδειξαν σημαντική συσχέτιση μεταξύ της μικρής επαναλαμβανόμενης εν σειρά αλληλουχίας - STR-5’-GCGCG-3’ στον υποκινητή του MAP3K5 γονιδίου με την ανταπόκριση στη θεραπεία με υδροξυουρία των ασθενών με μικροδρεπανοκυτταρική αναιμία. Επίσης, σημαντική συσχέτιση βρέθηκε μεταξύ των μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών rs944725 στο NOS2A γονίδιο και rs10483801 στο ARG2 γονίδιο, με την ανταπόκριση στη θεραπεία με υδροξυουρία των ασθενών με μικροδρεπανοκυτταρική αναιμία. Επιπλέον, βρέθηκε ισχυρή συσχέτιση των μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών rs2182008 στο FLT1 γονίδιο, του rs3191333 στο KLF10 γονίδιο και του rs10483801 στο ARG2 γονίδιο με το φαινότυπο ενδιάμεσης β-θαλασσαιμίας που εμφανίζουν οι ασθενείς με μη εξαρτώμενη μεταγγίσεων β-θαλασσαιμία, οι οποίοι έχουν την ικανότητα να παράγουν αυξημένα επίπεδα εμβρυϊκής αιμοσφαιρίνης, απουσία του HPFH συνδρόμου, βελτιώνοντας τον κλινικό τους φαινότυπο.