C9orf72 GGGGCC Repeat-Expansionsmutationen in ALS:
Eine internationale Genexpressionsstudie

Kürzlich wurde eine Expansion eines GGGGCC-Hexanukleotids im C9orf72-Gen identifiziert als Hauptursache für amyotrophe Lateralsklerose (ALS). C9orf72 ist ein schlecht charakterisiertes Protein mit unbekannter Funktion. Wie die Expansion Neurodegeneration verursacht ist unbekannt. Verlust der mutierten Allelexpression und eines toxischen „Gain-of-function“ von RNA- oder Dipeptidproteinen durch Transkription oder Translation, bzw. der Erweiterung, wurden als Krankheitsmechanismen vorgeschlagen. Das C9orf72-Gen kodiert für mindestens 3 verschiedene mRNA-Transkripte (Abbildung). Ein Unterschied in der Transkriptionsinitiierung und dem alternativen Spleißen führt zu drei C9orf72-mRNA-Transkriptvarianten. Für Transkriptvariante 1 (V1) befindet sich die GGGGCC-Erweiterung in der Promotorregion, in Transkriptvariante 2 (V2) und Variante 3 (V3) befindet sie sich in Intron 1 (Abbildung).

Ziel dieser Studie ist es, die transkriptspezifische C9orf72-mRNA-Expression bei sporadischen und familiären ALS-Patienten die keine Träger der wiederholten Expansionsmutation sind, zu untersuchen .

Durch gemeinsame Anstrengungen mit dem UMC Utrecht, Niederlande, und der Universität Brescia,  Italien, sind in Leuven Proben von gesunden Kontrollpersonen, sporadischen ALS-Patienten, ALS-Patienten mit einer C9orf72-Wiederholungsexpansionsmutation und präsymptomatischen Personen mit einer C9orf72-GGGGCC-Expansionsmutation erhältlich. Assays, die C9orf72 V1, V2 und V3 spezifisch messen können, sowie alle theoretischen Transkripte von C9orf72 wurden entwickelt und hinsichtlich ihrer Spezifität und Effizienz umfassend validiert.

Diese Assays können verwendet werden, um quantitative Polymerase-Kettenreaktionen (PCR) durchzuführen, die uns ermöglichen:

i) die Korrelation zwischen dem Ausdruck der verschiedenen C9orf72-Transkripte und dem Alter der Kontrollpersonen zu untersuchen,

ii) die Korrelation zwischen der Expression der verschiedenen C9orf72-Transkripte und dem Krankheitsbeginn und -Überleben bei sporadischen ALS-Patienten zu untersuchen;

(iii) den Einfluss der GGGGCC-Expansion auf die Expression der verschiedenen C9orf72-Transkripte bei ALS-Patienten zu untersuchen und

(iv) bei präsymptomatischen Personen mit c9orf72 GMGGCC-Expansion festzustellen, ob die Mutation die Expression beeinflusst, bevor sich die Krankheit manifestiert.

Die Validierung der Ergebnisse erfolgt unter Verwendung der neuesten Technologie für Polymerase-Kettenreaktionen, die als „Drop Digital PCR“ bezeichnet wird.

Es wurden noch keine Studien durchgeführt, um die genaue transkriptspezifische Expression von C9orf72 mit oder ohne die GGGGCC-Expansionsmutation in einer großen Kohorte von ALS-Patienten und -Kontrollen zu bestimmen. Die Ergebnisse werden herausstellen ob es aufgrund des Vorhandenseins der Mutation zu einem Verlust der Expression des mutierten Allels kommt.

Folglich wird dies zeigen, ob C9orf72-Haploinsuffizienz eine mögliche Ursache für Neurodegeneration bei ALS ist. Dies hat wichtige Auswirkungen auf:

(i) die Entwicklung von Tiermodellen für Forschungszwecke und

(ii) die Verwendung von C9orf72 als ALS-Biomarker in der Klinik, nicht nur bei der definitiven Diagnose von ALS, sondern auch als ALS-Vorhersagewert.

Diese Forschung wird von „A cure for ALS“ gesponsert.
 

Übersetzung: Marijke Praet

Louis De Muynck
Vesalius Forschungszentrum, VIB ‐ KU Leuven