Genetisk og epi-genetisk studie af børn fra ekstrem fede mødre baseret på. den danske fødselskohorte Bedre Sundhed for Mor og Barn

Transkript

1 Genetisk og epi-genetisk studie af børn fra ekstrem fede mødre baseret på den danske fødselskohorte Bedre Sundhed for Mor og Barn Protokol, juni 2013 Thorkild IA Sørensen, Ellen Aagaard Nøhr og Camilla Schou Andersen I samarbejde med George Davey Smith og Caroline Relton 1

2 Kort beskrivelse af det oprindelig GOYA projekt Dette projekt bygger videre på et allerede eksisterende projekt kaldet GOYA som tidligere er blevet godkendt af BSMB s styregruppe (ref.nr ). GOYA er et case-kohorte studie udtaget fra BSMB, indeholdende 2451 ekstremt fede kvinder som cases, samt en tilsvarende gruppe tilfældigt udvalgte kvinder som kohorte gruppe. Baggrund Den globale forekomst af fedme hos børn er eksploderet indenfor de sidste årtier (1, 2) og øger risikoen for mange helbredskomplikationer både i barndommen, ungdommen og voksenlivet (3, 4). Dog har meget få studier haft succes med langtidsvirkende effekter af forebyggelse og behandling (5, 6). Udover den meget velkendte genetiske påvirkning (7), er der også flere miljømæssige faktorer i fostertilstanden som muligvis influerer på senere risiko for udvikling af fedme (8, 9), inklusiv moderens ernæring og livsstilfaktorer. Der er dog stadig et meget stort og udækket behov for at få afklaret genetiske varianter for udviklingen af fedme, samtidig med at få en bedre forståelse for hvordan epi-genetik (et mål for hvordan generne bliver udtrykt), genetik og miljøfaktorer spiller sammen, for på den måde at blive bedre til at identificere individer i højrisikogruppe og udføre mere effektive forebyggelsesindsatser. Formål I det aktuelle projekt, ønsker vi at udføre genetiske og epi-genetiske analyser (methyleringsanalyser) på børnene fra mødrene med genotyping. Dette vil muliggøre identifikation af mulige gener og livsstilfaktorer (inkl. kost, motion, rygning) hos moren under graviditeten, som i samspil med barnets genetiske og epigenetiske profil ved fødslen, samt vækst og ernæring i det første leveår, enten op- eller nedregulerer genudtryk og derved sænker eller øger risikoen for fedme i spædbarns-alderen, barndommen og pre-puberteten. Fedme vil blive undersøgt ved brug af både BMI samt taljeomfang når denne information er tilgængelig. Da vi har morens DNA og forhåbentlig også får barnets DNA til rådighed er det yderligere muligt at importere formodet information om farens genetiske profil og på den måde få en dybdegående viden om hvordan samspillet mellem forældrenes gener indvirker på barnets genetiske profil og dets risiko for udvikling af fedme. Formål 1 At udføre et genetisk associationsstudie, hvor genomet hos en gruppe børn af ekstremt overvægtige mødre og en gruppe børn af tilfældigt udvalgte mødre sammenlignes for at påvise almindelige genetiske polymorfier associeret med udvikling af fedme i det første leveår, omkring skolealderen (7 år) og pre-pubertet (11-12 år). Publikation: The genetic predisposition for obesity development in infancy, childhood and pre-puberty Formål 2 At undersøge den genetiske sammenhæng mellem forældre og børns genetiske disponering for at udvikle fedme i det første leveår, omkring skolealderen (7 år) og pre-pubertet (11-12 år). 2

3 Publikation: The parental genetic influence on the child s genetic profile and risk of obesity development in infancy, childhood and pre-puberty. Formål 3 At undersøge samspillet mellem morens genetiske profil (og farens genetiske profil når dette bliver muligt), forskellige miljømæssige faktorer under graviditeten (moderens kost, rygning, og fysiske aktivitet, inklusiv ændringer af disse når data tillader det), og barnets epigenetiske profil ved fødslen i forhold til risikoen for udvikling af fedme i det første leveår, omkring skolealderen (7 år) og pre-pubertet (11-12 år). Publikationer: Maternal gene-diet interactions, the child s methylation status at birth and obesity development in infancy, childhood and pre-puberty. Maternal gene-smoking interactions, the child s methylation status at birth and obesity development in infancy, childhood and pre-puberty. Interactions between maternal genes and physical activity during pregnancy, the child s methylation status at birth and obesity development in infancy, childhood and pre-puberty. Parental genes, maternal lifestyle factors during pregnancy (diet, smoking and physical activity), the child s methylation status at birth and obesity development in infancy, childhood and pre-puberty. Metode: Population Studiet tager udgangspunkt i det allerede eksisterende GOYA studie. Inklusionskriterierne for GOYA var fødsel af et levendefødt barn samt kendt prægravid BMI. Kvinder med sjældne fedmerelaterede sygdomme blev ekskluderet. Herefter blev følgende stikprøve bestående af en case- og en kohorte-gruppe udtaget: Cases: 2451 kvinder udvalgt som gruppen med det højeste prægravide BMI (gennemsnits BMI var 36.9 kg/m 2 ), hvor der samtidig blev taget hensyn til den generelle alders- og paritetsfordeling i kohorten. Kontroller: 2450 tilfældigt udvalgte kvinder fra den resterende kohorte. Da nogle af disse kvinder manglede DNA, var genotyping muligt på 1960 cases og på 1948 kvinder fra kohorten og på disse kvinder er der udført en genome-wide genotyping (GWAS). Fra GOYA kvinderne med genotyping, ønsker vi at udtrække børnene med tilgængeligt navlesnor, og udføre en GWAS på disse børn. Derudover ønsker vi at udføre epigenetiske analyser på de samme børn men hvor der samtidig er information om barnets vægt og højde ved 7 år, samt farens vægt og højde fra det 4. interview, hvilket giver os 901 cases og 996 3

4 kohorte børn. Liste med lbgravnr i forhold til de epi-genetiske analyser er blevet sendt afsted til Inger Kristine Meder, for at tjekke om disse antal passer. Analyser Økonomiske midler til udførelse af en GWAS vil blive søgt igennem fondsmidler, og en ansøgning er allerede sendt afsted til Det Strategiske Forskningsråd. Det er endnu ikke planlagt hvor disse analyser vil foregå. De epigenetiske analyser (methylerings analyser) er allerede planlagt til at blive betalt og udført af vores britiske samarbejdspartnere i Bristol, Professor George Davey Smith og Professor Caroline Relton, School of Social and Community Medicine, Bristol Universitet, når godkendelse fra VEK, Datatilsynet, samt BSMB s ledelses- og styregruppe er opnået. Til de epigenetiske analyser, vil DNA fra navlesnorsprøverne efter aftale blive ekstraheret, opmålt og gjort klar til afsendelse ude på Statens Serum Instituttet. Det mest økonomiske og hensigtsmæssige er at bruge 200µl navlesnorsblod til ekstrahering, da man derved opnår det bedste resultat og da det også er minimumsmængden til de fleste analyse kit. En buffy coat per barn vil blive transporteret til Bristol. Der forventes at skulle bruges 1µl ekstraheret DNA. Overskydende DNA vil blive returneret til BSMB s biobank, så det kan blive brugt i andre studier. Tilsvarende procedure vil blive anvendt til de fremtidige genetiske analyser (GWAS) af børnene. Materiale Data fra moderens GWAS og barnet genetiske og epi-genetiske profil i samspil med informationer om relevante miljømæssige faktorer under graviditeten samt i barnets første leveår inddrages. Yderligere ønsker vi at inddrage information om barnets antropometri ved fødsel, i det første leveår, ved 7 år, samt ved 11 år. Datasikkerhed Da alle deltagerne i BSMB er tildelt et uigennemskueligt, krypteret løbenummer, som kun kan kobles sammen med deres CPR-nummer ved hjælp af en speciel datafil, og også alle biologiske prøver er identificeret via dette løbenummer, vil det efter afsendelse til Bristol ikke være muligt at bryde koden. Når resultaterne af de epigenetiske analyser foreligger, vil data i krypteret form transporteres til Danmark samt forblive i Bristol, til de videre statistiske analyser. En kopi af datamaterialet vil samtidig anbringes i BSMB s databank samt i Dansk Data Arkiv. Samme procedure vil naturligvis blive brugt når de genetiske analyser bliver mulige, uafhængigt af om analyserne bliver kørt i Bristol, eller med andre fremtidige samarbejdspartnere. Alle implicerede partnere i dette projekt er fra forskningsinstitutioner med indgående kendskab til fastelagte regler for dataopbevaring og sikkerhed. Alle forholdsregler vil blive taget, for at sikre den enkelte kvindes og hendes barns anonymitet samt at data ikke kommer i uretmæssige hænder. Afdelingen i Bristol har yderligere stor ekspertise i epi-genetiske analyser og alle anvendte metoder vil være af nyeste teknologi og af højeste kvalitet. Etiske overvejelser 4

5 De planlagte analyser baseres på allerede indsamlede blodprøver samt oplysninger, der allerede findes i BSMB. Hverken kvinderne eller børnene skal derfor kontaktes igen. Retur omkostninger af evt. overskydende DNA er planlagt til at blive betalt af Institut for Sygdomsforebyggelse. Der vil ikke blive udført analyser som ligger ud over ansøgningen. Alle oplysninger behandles fortroligt og med de registerforskrifter, der gælder for BSMB. Projektet er samtidig blevet anmeldt til Videnskabs Etisk Komité og Datatilsynet, hvorfra vi venter på godkendelse. Projektdeltagere og institutionstilknytning Projektet er et internationalt samarbejdsprojekt, med danske og engelske partnere. Ingen af de deltagende partnere har økonomiske interesse i forskning af fedme. Danske samarbejdspartnere: Professor Thorkild IA Sørensen, Institut for Sygdomsforebyggelse, Bispebjerg og Frederiksberg Hospitaler, en del af Københavns Universitet, Region H. Ph.d. Camilla Schou Andersen, Institut for Sygdomsforebyggelse, Bispebjerg og Frederiksberg Hospitaler, en del af Københavns Universitet, Region H. Professor Ellen Aagaard Nøhr, Syddansk Universitet og Odense Universitets Hospital. Engelske samarbejdspartnere: Professor George Davey Smith, School of Social and Community Medicine, University of Bristol, UK Professor Caroline Relton, School of Social and Community Medicine, University of Bristol, UK and Institute of Genetic Medicine, Newcastle University, UK. References 1. World Health Organisations - Population-based prevention strategies of childhood obesity. Report of the WHO Forum and Technical Meeting Available from. 2. de OM, Blossner M, Borghi E. Global prevalence and trends of overweight and obesity among preschool children. Am J Clin Nutr 2010;92(5): Baker JL, Olsen LW, Sørensen TIA. Childhood body-mass index and the risk of coronary heart disease in adulthood. N Engl J Med 2007;357(23): Reilly JJ, Kelly J. Long-term impact of overweight and obesity in childhood and adolescence on morbidity and premature mortality in adulthood: systematic review. Int J Obes (Lond) 2011;35(7):

6 5. Monasta L, Batty GD, Macaluso A, Ronfani L, Lutje V, Bavcar A, van Lenthe FJ, Brug J, Cattaneo A. Interventions for the prevention of overweight and obesity in preschool children: a systematic review of randomized controlled trials. Obes Rev 2011;12(5):e107-e Summerbell CD, Douthwaite W, Whittaker V, Ells LJ, Hillier F, Smith S, Kelly S, Edmunds LD, Macdonald I. The association between diet and physical activity and subsequent excess weight gain and obesity assessed at 5 years of age or older: a systematic review of the epidemiological evidence. Int J Obes (Lond) 2009;33 Suppl 3:S Silventoinen K, Rokholm B, Kaprio J, Sørensen TIA. The genetic and environmental influences on childhood obesity: a systematic review of twin and adoption studies. Int J Obes (Lond) 2010;34(1): Gluckman PD, Hanson MA, Cooper C, Thornburg KL. Effect of in utero and early-life conditions on adult health and disease. N Engl J Med 2008;359(1): Junien C, Nathanielsz P. Report on the IASO Stock Conference 2006: early and lifelong environmental epigenomic programming of metabolic syndrome, obesity and type II diabetes. Obes Rev 2007;8(6):