Aufdeckung der Rolle von seltenen und low-frequency Mutationen bei Schlaganfall mittels eines „polygenic risk score“ – informierten Sequenzieransatzes – Implikationen für die Risikoprädiktion

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Dichgans; Dr. Rainer Malik
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497256604

Schlaganfall ist weltweit die häufigste Ursache für Behinderung und die zweithäufigste Todesursache. Mittels genetischer Analysen konnten in den letzten Jahren wesentliche Aufschlüsse zur Ätiologie von Herz-Kreislauf-Erkrankungen gewonnen und neue drug targets identifiziert werden. Genomweiten Assoziationsstudien beim Schlaganfall haben 35 Risikolozi identifiziert, die häufige Risikovarianten beherbergen. Diese erklären jedoch gesamthaft nur einen kleinen Teil der phänotypischen Varianz. Angesichts des erwarteten Potentials zur Entwicklung neuer Therapeutika und verbesserten Risikoprädiktion besteht Bedarf an einer genomweiten Feinkartierung, um Varianten mit starken Effekten auf das Schlaganfallrisiko zu identifizieren und deren funktionelle Nachverfolgung zu ermöglichen. Ziel des beantragten Projektes ist die Identifizierung von Genen, die seltene und niederfrequente Varianten mit starken Effekten auf das ischämische Schlaganfallrisiko beherbergen. Dazu haben wir für eine Whole-Exome-Sequenzierung (WES) ein neues Kollektiv von 4.000 ischämischen Schlaganfallfällen mit verfügbaren GWAS Daten zusammengestellt, die gemeinsam mit Daten von 6.000 bereits verfügbaren Kontrollen analysiert werden. Zur Steigerung der Teststärke der WES Experimente werden die zu sequenzierenden Fälle und auszuwählenden Kontrollen über einen von den Antragstellern kürzlich publizierten polygenen Risikoscore (PRS) selektiert (extreme sampling). Individuen in den oberen 0,25% der PRS-Verteilung weisen ein >3x erhöhtes Risiko für ischämischen Schlaganfall auf. Mittels der individuell berechneten PRS werden alle Studienteilnehmer in einem kontinuierlichen Risikospektrum platziert. Durch Auswahl der Fälle (2.000 von 4.000) aus der unteren Hälfte der Risikoverteilung und Auswahl der Kontrollen (3.000 von 6.000) aus der oberen Hälfte der Risikoverteilung wird die statistische Aussagekraft erhöht und die Wahrscheinlichkeit der Identifizierung neuer seltener Risikovarianten und Gene durch Einzelvariantentests und Gen-basierten Tests maximiert. Um die Aussagekraft weiter zu erhöhen, werden die Analysen durch externe, öffentlich zugängliche Kontrollen supplementiert. Die Ergebnisse werden in internationalen Sequenzierstudien (UK Biobank Exome Project, deCode Genetics, TOPMed) repliziert und in einen neuen zur Risikoprädiktion optimierten PRS integriert. Ausgewählte Varianten und Gene werden für die Genom-Editierung in humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) und anschließende funktionelle Charakterisierung in zellulären Modellen herangezogen. Die Ergebnisse dieses Projekts werden neue Stoffwechselwege und molekulare Targets in der Pathogenese des Schlaganfalls definieren, Ausgangspunkte für funktionelle Untersuchungen liefern sowie eine verbesserte Risikovorhersage für Schlaganfall ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen