Genetic factors associated with coronary heart disease and analysis of their predictive capacity

Abstract

The main expansion of the discovery of genetic variants associated with complex diseases has occurred during the last decade. This expansion has been accompanied, and in some sense motivated, by the desire to use this information to improve the predictive capacity of many diseases with an unidentified familial component, including coronary heart disease (CHD), with the aim of translating this genetic knowledge into clinical practice. This doctoral thesis is structured in two lines of investigation that address distinct aspects of this issue, first to evaluate the possible role of genetic variation in a candidate gene in modulating CHD risk, and second to evaluate whether genetic information can be used to improve risk assessment tools used in clinical practice.

In the first research line (described in Part I), we investigate the contribution of genetic variation in one of the most widely-studied genes in cardiovascular genetics, ESR1, which encodes the Oestrogen receptor α protein. We provide a solid meta-analysis of evidence regarding the most widely-studied variant in this gene and we further explore the role of a broad range of common and uncommon variants in this gene in CHD risk. Using these approaches, we find no evidence of association between the genetic variants studied and CHD risk. However, although we can confidently accept that common genetic polymorphisms are not associated with cardiovascular disease, we cannot discard the possibility that other types of variation in this gene (for instance epigenetic variation) could modify susceptibility to cardiovascular disease, or that other elements of this pathway are associated with an increased risk of CHD. In this research I have provided a reliable answer to this long running unanswered question in cardiovascular genetics, allowing research to re-focus on other elements of this system or other pathways.

In the second line, we explored the possible utility of genetic information obtained from genome-wide association studies (GWAS) in prediction of 10-year risk of CHD events by adding this information to cardiovascular risk functions. We have followed the recommendations proposed by the American Heart Association for evaluating the utility of novel biomarkers in clinical practice, and have demonstrated that although the magnitudes of the effects of these genetic variants on CHD risk are modest, there is a tendency towards improvement in the capacity of the risk functions to predict future CHD events. The translation of genetic information into clinical practice was one of the main motivations for the investment in genome-wide association studies, and my research represents one of the first efforts to explore this possibility.

L’expansió principal pel que fa al descobriment de variants genètiques associades amb malalties complexes s’ha dut a terme durant la última dècada. Aquesta expansió ha estat acompanyada, i d’alguna forma motivada, pel desig d’usar aquesta informació per millorar la capacitat de predicció d’aquelles malalties on hi és present un cert component familiar però en les que no es coneixien les variants que conferien un major risc de patir la malaltia, entre elles la cardiopatia isquèmica (CI). La present tesis doctoral està estructurada en dues línies d’investigació que avaluen el possible rol d’un gen candidat en la susceptibilitat de la CI i també avalua la millora en la capacitat de predicció d’un esdeveniment coronari de les eines usades habitualment en la pràctica clínica mitjançant la inclusió d’informació genètica. Més concretament, la primera línea d’investigació es centra en la contribució de la variació genètica en un dels gens més estudiats en relació amb CI: el gen que codifica pel receptor d’estrogens alfa (ESR1). En aquesta línea hem proveït un sòlid meta-anàlisis entre la variant més àmpliament estudiada d’aquest gen i risc coronari i també hem explorat el paper de la majoria de les variants comunes descrites en aquest gen i risc de CI. Mitjançant cap dels anàlisis hem trobat evidència d’associació entre les variants genètiques en aquest gen i el risc de CI. No obstant això, i encara que podem acceptar que les variants genètiques comunes d’aquest gen no estan associades amb esdeveniments coronaris, no podem descartar que altres tipus de variació en aquest gen (com per exemple variació epigenètica) pugui estar modificant la susceptibilitat a patir un esdeveniment coronari, ni tampoc que altres elements de la mateixa cadena de senyalització estiguin associats amb la malaltia. En la segona línea d’investigació, hem explorat el possible paper de les variants genètiques, obtingudes mitjançant estudis d’associació global del genoma (GWAS), en la millora de la capacitat de predicció a 10 anys dels esdeveniments coronaris, mitjançant la seva addició en les funcions de risc cardiovascular clàssiques. Hem seguit les recomanacions proposades per la American Heart Association per l’avaluació en la pràctica clínica de nous biomarcadors, i hem demostrat que, tot i que la magnitud de l’associació d’aquestes variants és modesta, hi ha una tendència cap a la millora de la capacitat de predicció de les funcions de risc.