Sequenzierplattform
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In den letzten drei Jahren konnten mit der Sequenzierplattform "LMU Platform for Rare Diseases Sequencing" am Dr. von Haunerschen Kinderspital über 750 Proben analysiert werden. Der Schwerpunkt lag dabei in der Aufklärung der genetischen Ursachen von seltenen Erkrankungen mittels Gesamt-Exom-Sequenzierung (whole exome sequencing (WES)) von Patienten und deren Familienmitgliedern. Allein im letzten Jahr konnte bei 70 Patienten ein bereits bekannter Gendefekt als Ursache der Krankheit identifiziert werden. Darüber hinaus wurden in den letzten Jahren mehrere unbekannte Gene als Grund für eine schwere pädiatrische Erkrankung neu erkannt werden. Darunter befindet sich das Gen VPS45, homozygote Mutationen in diesem Gen konnten in mehreren Familien mit schwerer angeborener Neutropenie identifiziert werden. Homozygote Varianten in mehreren Familien in dem Gen für Vacuolar Protein Sorting 45 (VPS45) führen hier dazu, daß die Expression von beta-1 Integrin auf der Zelloberfläche vermindert und die gerichtete Migration von neutrophilen Granulozyten, beeinträchtigt ist. Der zugrunde liegende Mechanismus wird auch mit der Hilfe von Zebrafischmodellen untersucht, die in knockdown Experimenten eine ähnliche Neutropenie zeigten wie die Patienten, wodurch sich in der Zukunft möglicherweise neue Therapieoptionen ergeben werden. Ein weiteres ebenfalls Neutropenie verursachendes Gen wurde mit JAGN1 identifiziert. Der Pathomechanismus konnte soweit aufgeklärt werden, dass Veränderungen im Protein Jagn1 die Sekretion von membranständigen Proteinen verhindern, welche für die Funktion von Neutrophilen unabdingbar sind. Dies führt zu Neutrophilen mit eingeschränkter Funktion und letztendlich zum Absterben dieser Zellen bevor sie Krankheitserreger effektiv bekämpfen können. Somit unterstreicht auch die Identifikation dieses Gendefekts die Notwendigkeit einer funktionierenden Sekrektionsmaschinerie für Neutrophile. Im Rezeptor für den Granulozyten-Kolonie-stimulierenden Faktor G-CSF (CSF3R) konnten wir in zwei Familien zwei neue homozygote Varianten identifizieren. Diese Mutationen führen zu einer gestörten Expression dieses wichtigen Rezeptors an der Zelloberfläche und damit zu einer Blockade bei der Reifung der Neutrophilen. Für die Patienten bedeutet dies eine schwere angeborene Neutropenie, die auch nicht durch die Gabe von G-CSF behandelt werden kann. Mit dem IL10 Rezeptor wurden ein weiteres Gene untersucht, das für die Entstehung von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (Inflammatory Bowel Disease, IBD) bei Kindern verantwortlich ist. In der untersuchten Familie wurden Mutationen gefunden, die zu einem veränderten Splicing der Transkripte führen. Dadurch wird ein Rezeptor synthetisiert der mehrere zusätzliche Aminosäuren enthält und aus diesem Grund nicht korrekt gefaltet werden kann. Neben diesen pädiatrischen Schwerpunkten konnte die Sequenzierplattform auch bei mikrobiologischen Fragestellungen neue Erkenntnisse generieren. Das Bakterium Enterococcus faecalis kann bei der Infektion des Menschen Phagen nutzen um Virulenzfaktoren an andere Stämme zu übertragen. Im Mausstamm C57BL/6 konnten wir eine spontane Deletion im Gen für das Protein Artemis identifizieren. Im Menschen sind ähnliche Varianten in SCID Patienten (Schwerer kombinierter Immundefekt) bekannt. In der Maus fehlen ebenso wie bei Patienten die T und B Zellen während andere Zellen der myeloischen Reihe normal gebildet werden. Mit diesem Mausstamm eröffnen sich neue Möglichkeiten und die Hoffnung auf neu Therapien von SCID im Menschen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- A congenital neutrophil defect syndrome associated with mutations in VPS45. N Engl J Med. 2013 Jul 4;369(1):54-65
Vilboux T, Lev A, Malicdan MC, Simon AJ, Järvinen P, Racek T, Puchalka J, Sood R, Carrington B, Bishop K, Mullikin J, Huizing M, Garty BZ, Eyal E, Wolach B, Gavrieli R, Toren A, Soudack M, Atawneh OM, Babushkin T, Schiby G, Cullinane A, Avivi C, Polak- Charcon S, Barshack I, Amariglio N, Rechavi G, van der Werff ten Bosch J, Anikster Y, Klein C, Gahl WA, Somech R
(Siehe online unter https://doi.org/10.1056/NEJMoa1301296) - Novel spontaneous deletion of artemis exons 10 and 11 in mice leads to T- and B-cell deficiency. PLoS One. 2013 Sep 17;8(9):e74838
Barthels C, Puchałka J, Racek T, Klein C, Brocker T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0074838) - Inherited biallelic CSF3R mutations in severe congenital neutropenia. Blood. 2014 Jun 12;123(24):3811-7
Triot A, Järvinen PM, Arostegui JI, Murugan D, Kohistani N, Dapena Díaz JL, Racek T, Puchałka J, Gertz EM, Schäffer AA, Kotlarz D, Pfeifer D, Díaz de Heredia Rubio C, Ozdemir MA, Patiroglu T, Karakukcu M, Sánchez de Toledo Codina J, Yagüe J, Touw IP, Unal E, Klein C
(Siehe online unter https://doi.org/10.1182/blood-2013-11-535419) - JAGN1 deficiency causes aberrant myeloid cell homeostasis and congenital neutropenia. Nat Genet. 2014 Sep;46(9):1021-7
Boztug K, Järvinen PM, Salzer E, Racek T, Mönch S, Garncarz W, Gertz EM, Schäffer AA, Antonopoulos A, Haslam SM, Schieck L, Puchałka J, Diestelhorst J, Appaswamy G, Lescoeur B, Giambruno R, Bigenzahn JW, Elling U, Pfeifer D, Conde CD, Albert MH, Welte K, Brandes G, Sherkat R, van der Werff Ten Bosch J, Rezaei N, Etzioni A, Bellanné-Chantelot C, Superti- Furga G, Penninger JM, Bennett KL, von Blume J, Dell A, Donadieu J, Klein C
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ng.3069) - Mutations in tetratricopeptide repeat domain 7A result in a severe form of very early onset inflammatory bowel disease. Gastroenterology. 2014 Apr;146(4):1028-39
H, Zhao Z, Elkadri A, Dhillon S, Murchie R, Fattouh R, Huynh H, Walker JL, Wales PW, Cutz E, Kakuta Y, Dudley J, Kammermeier J, Powrie F, Shah N, Walz C, Nathrath M, Kotlarz D, Puchaka J, Krieger JR, Racek T, Kirchner T, Walters TD, Brumell JH, Griffiths AM, Rezaei N, Rashtian P, Najafi M, Monajemzadeh M, Pelsue S, McGovern DP, Uhlig HH, Schadt E, Klein C, Snapper SB, Muise AM
(Siehe online unter https://doi.org/10.1053/j.gastro.2014.01.015) - Very early onset inflammatory bowel disease associated with aberrant trafficking of IL-10R1 and cure by T cell replete haploidentical bone marrow transplantation. J Clin Immunol. 2014 Apr;34(3):331-9
Murugan D, Albert MH, Langemeier J, Bohne J, Puchalka J, Järvinen PM, Hauck F, Klenk AK, Prell C, Schatz S, Diestelhorst J, Sciskala B, Kohistani N, Belohradsky BH, Müller S, Kirchner T, Walter MR, Bufler P, Muise AM, Snapper SB, Koletzko S, Klein C, Kotlarz D
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10875-014-9992-8) - Phage-mediated dispersal of biofilm and distribution of bacterial virulence genes is induced by quorum sensing. PLoS Pathog. 2015 Feb 23;11(2):e1004653
Rossmann FS, Racek T, Wobser D, Puchalka J, Rabener EM, Reiger M, Hendrickx AP, Diederich AK, Jung K, Klein C, Huebner J
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1004653) - Variants in TRIM22 That Affect NOD2 Signaling Are Associated With Very-Early-Onset Inflammatory Bowel Disease. Gastroenterology. 2016 Feb 4. pii: S0016- 5085(16)00123-2
Li Q, Lee CH, Peters LA, Mastropaolo LA, Thoeni C, Elkadri A, Schwerd T, Zhu J, Zhang B, Zhao Y, Hao K, Dinarzo A, Hoffman G, Kidd BA, Murchie R, Al Adham Z, Guo C, Kotlarz D, Cutz E, Walters TD, Shouval DS, Curran M, Dobrin R, Brodmerkel C, Snapper SB, Klein C, Brumell JH, Hu M, Nanan R, Snanter-Nanan B, Wong M, Le Deist F, Haddad E, Roifman CM, Deslandres C, Griffiths AM, Gaskin KJ, Uhlig HH, Schadt EE, Muise AM
(Siehe online unter https://doi.org/10.1053/j.gastro.2016.01.031)
