Molekulare Charakterisierung der DNAH11-assoziierten primären ziliären Dyskinesie: eine weltweit bedeutsame, aber aufgrund der normalen ziliären Ultrastruktur unterrepräsentierte Diagnose

• Antragsteller: Professor Dr. Heymut Omran
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin ; Humangenetik ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555746761

Die Primäre Ziliäre Dyskinesie (PCD) ist gekennzeichnet durch dyskinetischen Zilienschlag insbesondere in den Atemwegen. Die daraus resultierende verminderte mukoziliäre Reinigung führt zu chronischen Infektionen der oberen und unteren Atemwege, zu dauerhaften Lungenschäden und Abnahme der Lungenfunktion. Die PCD-Diagnose wird durch Tests gestützt, die einen Defekt der Atemwegszilien nachweisen, und durch die Identifizierung pathogener Varianten in PCD assoziierten-Genen (derzeit >50). DNAH11-Mutationen in sind eine häufige, aber unterdiagnostizierte Ursache für die PCD. Traditionell wird die PCD-Diagnose mittels elektronenmikroskopischer Analysen gestellt. Wir konnten jedoch zeigen, dass DNAH11-Mutationen eine PCD mit normaler Ultrastruktur verursachen (Schwabe et al. 2008). Mit dem Nachweis eines subtilen hyperkinetisch abnormalen Schlagmusters von DNAH11-mutanten Zilien in der Hochfrequenzvideomikroskopie (HSVM) konnten wir bereits eine diagnostische Methode einführen. Mehr als 30 der >50 bekannten Gendefekte für PCD wurden von unserer Arbeitsgruppe identifiziert (Wallmeier et al. 2020). Bei ausgeprägter genetischer Heterogenität rückt daher die genetische Diagnostik in den Vordergrund; diese ist bei DNAH11 (82 Exone) jedoch erschwert, da funktionelle Tests zur Bewertung von Varianten mit unklarer Pathogenität fehlen und/oder die Identifizierung des zweiten krankheitsverursachenden Allels ein Problem darstellt. Daher sind DNAH11-Fälle, bei den meisten Ethnien das am häufigsten betroffene PCD-Gen (Hannah et al. 2022), wahrscheinlich unterdiagnostiziert und zusätzliche Untersuchungen auf Protein- und Genebene erforderlich. Unser Ziel ist es, die von uns eingeführte Immunfluoreszenzmikroskopie als diagnostischen Test zur Bestätigung der genetischen Diagnose PCD verursacht durch DNAH11-Mutationen zu etablieren (Dougherty et al. 2016). Es ist besonders wichtig, potenziell krankheitsverursachende Varianten von unbekannter Bedeutung (VUS) auf Proteinebene zu validieren, um die genetische Diagnose zu bestätigen. Weiterhin wollen wir die mukoziliäre Clearance mittels Partikeltransportanalysen auf air-liquid-interface- Kulturen von Betroffenen analysieren. Mittels proteinchemischer Analysen (Mass-Spec und Co-IPs) identifizieren wir weitere Interaktionspartner (Dougherty et al. 2020), um die zellulären Pathomechanismen zu verstehen. Mittels moderner Sequenzierverfahren werden tief intronische DNAH11-Mutationen wie auch Mutationen in Genen, die für von uns identifizierten Interaktionspartnern kodieren, identifiziert. Unsere genetischen (hypomorph vs. loss-of-function), zellulären (z.B. DNAH11 und DNAH9-Mislokalisation) und funktionellen (HSVM, Partikeltransport) werden mit klinischen Daten des internationalen ERN-LUNG PCD - Registers korreliert, um das Erkrankungsbild umfänglich zu verstehen. Wir gehen davon aus, dass die Ergebnisse dieses Projekts die genetische Diagnose von einer PCD verursacht durch DNAH11-Dysfunktion erheblich verbessern werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen