Een internationale genstudie

30-01-2014

C9orf72 GGGGCC repeat expansie mutaties in ALS:
een internationale genexpressie studie

Recent werd een expansie van een GGGGCC hexanucleotide in het C9orf72 gen geïdentificeerd als een belangrijke oorzaak van amyotrofische laterale sclerose (ALS). C9orf72 is een slecht gekarakteriseerd eiwit met onbekende functie. Hoe de expansie neurodegeneratie veroorzaakt is ongekend. Verlies van expressie van het mutante allel en een toxische "gain-of-function" van RNA of dipeptide eiwitten, afkomstig door transcriptie of translatie, respectievelijk, van de expansie werden voorgesteld als ziektemechanismen. Het C9orf72 gen codeert voor tenminste 3 verschillende mRNA transcripten (figuur). Een verschil in transcriptie-initiatie en alternatieve splicing resulteert in drie C9orf72 mRNA transcript varianten. Voor transcript variant 1 (V1) is de GGGGCC expansie gelegen in de promotor regio, in transcript variant 2 (V2) en variant 3 (V3), is het gelegen in intron 1 (figuur).

Het doel van deze studie is om transcriptspecifiek de C9orf72 mRNA expressie te bestuderen in sporadische en familiale ALS-patiënten die als dan niet drager zijn van de repeat expansie mutatie.

Door gezamenlijke inspanningen met het UMC Utrecht, Nederland en de Universiteit van Brescia, Italië, zijn in Leuven stalen beschikbaar van gezonde controlepersonen, sporadische ALS-patiënten, ALS-patiënten met eenC9orf72 repeat expansie mutatie en presymptomatische individuen met een C9orf72 GGGGCC expansie mutatie. Assays die specifiek C9orf72 V1, V2 en V3 en alle theoretische transcripten van C9orf72 kunnen meten, werden ontwikkeld en uitgebreid gevalideerd met betrekking tot hun specificiteit en efficiëntie.

Deze assays kunnen gebruikt worden om kwantitatieve polymerase ketten reacties (PCR) uit te voeren, wat ons toelaat om:

(i) de correlatie na te gaan tussen de expressie van de verschillende C9orf72 transcripten en de leeftijd van controle personen,

(ii) de correlatie te bestuderen tussen de expressie van de verschillende C9orf72 transcripten en het begin van de ziekte en overleving bij sporadische ALS-patiënten,

(iii) de invloed van de GGGGCC expansie na te gaan op de expressie van de verschillende C9orf72 transcripten bij ALS-patiënten en

(iv) bij presymptomatische personen met een C9orf72 GGGGCC expansie na te gaan of de mutatie de expressie reeds aantast vooraleer de ziekte zich manifesteert.

Validatie van de resultaten zal worden uitgevoerd door gebruik te maken van de allernieuwste technologie inzake polymerase ketting reacties, genaamd ‘druppel digitale PCR’.

Geen enkele studie werd reeds gedaan om de exacte transcript- specifieke expressie van C9orf72 te bepalen, met of zonder de GGGGCC expansie mutatie, in een groot cohort van ALS-patiënten en controles. De resultaten zullen ons leren of er verlies is van expressie van het mutante allel door aanwezigheid van de mutatie. Bijgevolg zal dit aangeven of C9orf72 haploïnsufficientie een mogelijke oorzaak is van neurodegeneratie in ALS. Dit heeft belangrijke implicaties inzake (i) het ontwikkelen van diermodellen voor onderzoeksdoeleinden en (ii) het gebruik van C9orf72als ALS-biomarker in de kliniek, niet alleen bij de definitieve diagnose van ALS, maar ook als ALS-predictor.

Dit onderzoek is door A cure for ALS gesponsord. 
 

Louis De Muynck
Vesalius Research Center, VIB ‐ KULeuven

Share