Originalartikel
Vorhersage des Myopierisikos bei verschiedenen ethnischen Gruppen mithilfe von genetischen Risikoscores
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Autoren
1School of Optometry and Vision Science, University of Bradford, Bradford, UK, Wolfson centre for applied health research, Bradford Teaching Hospitals, Bradford, UK
2Kazan State Medical University, Kazan, Russland
3School of Population Health, Bristol University, Bristol, UK
4School of Optometry and Vision Sciences, Cardiff University, Cardiff, UK
Schlüsselwörter
Myopie
genetische Vorhersage
Berechnungsfehler
polygener Risikoscore
Keywords
Myopia
Genetic Prediction
Refractive Error
polygenic risk score
Zusammenfassung
Zweck:
Es ist belegt, dass bei Myopie ein komplexer Vererbungsmodus vorliegt, bei dem sowohl genetische Faktoren als auch Umwelteinflüsse eine Rolle spielen. Es folgt eine Einleitung in die Genetik der Myopie, in der auf die Schwachstellen und Unzulänglichkeiten der derzeit verwendeten genetischen Vorhersagemodelle für die Entwicklung einer Myopie eingegangen wird; zu diesen zählt die unverhältnismäßig begrenzte Anzahl an Studien mit Teilnehmern nichteuropäischer Abstammung. Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde ein früher entwickelter genetischer Risikoscore, der aus einer Stichprobe von Teilnehmern europäischer Abstammung abgeleitet wurde, bei Teilnehmern nichteuropäischer Herkunft verwendet und dessen Aussagekraft bewertet.
Methoden:
Jene Teilnehmer aus der UK Biobank, die eigenen Angaben zufolge „asiatischer”, „chinesischer” oder „schwarzer“ Abstammung waren, einen Brechungsfehler hatten und für die erhobene genetische Daten vorlagen, wurden in die Studie eingeschlossen. Mittels Hauptkomponentenanalyse wurde die genetische Homogenität der Vorfahren überprüft. Es ergaben sich folgende Stichproben: 3.500 Teilnehmer asiatischer Herkunft, 444 Teilnehmer chinesischer Abstammung und 3.132 Teilnehmer schwarzer Herkunft. Es wurde eine publizierte GWAS-Metaanalyse zu Brechungsfehlern mit 711.984 Teilnehmern verwendet, um ein Modell mit gewichteten genetischen Risikoscores zu entwickeln, mit dem dann die Teilnehmer der drei ethnischen Gruppen analysiert wurden. Zur Schätzung der Modellgenauigkeit bei der Vorhersage von Brechungsfehlern wurde der Anteil der erklärten Varianz ermittelt. Es wurden ROC-Kurven erstellt, um die Vorhersagegüte des Modells für folgende drei Schwellenwerte schätzen zu können: jeder Myopiegrad (≥ −0,75 dpt), moderate Myopie (zwischen −3,0 dpt und −4,99 dpt) und hochgradige Myopie (≥ −5,0 dpt). Für die Teilnehmer, die im oberen 10. oder 5. Perzentil der Verteilung des genetischen Risikoscores lagen, wurden Odds Ratios für Myopie berechnet und diese dann mit den restlichen Teilnehmern der Stichprobe verglichen.
Ergebnisse:
Der erklärte Varianzanteil für Brechungsfehler betrug für die Teilnehmer asiatischer, chinesischer beziehungsweise schwarzer Herkunft 6,4 %, 6,2 % beziehungsweise 1,5 % (verglichen mit 11,2 % bei Teilnehmern europäischer Abstammung). Die Odds Ratios für jeden Myopiegrad und moderate Myopie wurden bei jenen Teilnehmern berechnet, die im oberen 10. und 5. Perzentil der Verteilung des genetischen Risikos lagen; sie waren für alle ethnischen Gruppen signifikant (p < 0,05). Außer bei den Teilnehmern chinesischer Herkunft (p < 0,05) war es jedoch nicht möglich, mit dem genetischen Risikoscore jene Personen zuverlässig zu identifizieren, die ein hohes Myopierisiko hatten.
Fazit:
Die Vorhersagegenauigkeit für Brechungsfehler bei den Teilnehmern asiatischer, chinesischer beziehungsweise schwarzer Abstammung betrug im Vergleich zu den Teilnehmern europäischer Herkunft ~ 57 %, 55 % beziehungsweise 13 %. Zur Verbesserung der prognostischen Genauigkeit sind weitere Studien mit verschiedenen ethnischen Populationen erforderlich.
Abstract
Background:
Myopia has been shown to have a complex mode of inheritance, being influenced by both genetic and environmental factors. Here, an introduction into myopia genetics is given, with the shortcomings of current genetic prediction for myopia discussed, including the proportionally limited research on genetic prediction in people of non-European ancestry. A previously developed genetic risk score derived from European participants was evaluated in participants of non-European ancestry.
Methods:
Participants from UK Biobank who self-reported their ethnicity as “Asian”, “Chinese”, or “Black” and who had refractive error and genetic data available were included in the analysis. Ancestral homogeneity was confirmed using principal component analysis, resulting in samples of 3500 Asian, 444 Chinese, and 3132 Black participants. A published refractive error GWAS meta-analysis of 711,984 participants of European ancestry was used to create a weighted genetic risk score model which was then applied to participants from each ethnic group. Accuracy of genetic prediction of refractive error was estimated as the proportion of variance explained (PVE). Receiver operating characteristic (ROC) curves were developed to estimate myopia prediction performance at three thresholds: any myopia (equal to or more than 0.75D), moderate myopia (between -3.00D and -4.99D) and high myopia (equal to or more than -5.00D). Odds ratios for myopia were calculated for the participants in the top 10th or 5th percentile of genetic risk score distribution, comparing them to the remainder of the population.
Results:
The PVE value for refractive error was 6.4%, 6.2%, and 1.5% for those with Asian, Chinese and Black ethnicity, respectively (compared to 11.2% in Europeans). Odds ratios for any myopia and moderate myopia development for those within the top 10th and 5th percentile of genetic risk were significant in all ethnic groups (P<0.05). However, the genetic risk score was not able to reliably identify those at risk of high myopia, other than for participants of Chinese ethnicity (P<0.05).
Conclusion:
Prediction of refractive error in Asian, Chinese and Black participants was ~57%, 55% and 13% as accurate in comparison to prediction in European participants. Further research in diverse ethnic populations is needed to improve prediction accuracy.
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