Integrativna analiza izbranih genomskih in ekspozomskih dejavnikov tveganja za multiplo sklerozoVidmar, Lovro (Avtor)
Peterlin, Borut (Mentor)
multipla sklerozasekvenciranje nove generacijeinflamasommutacijsko bremeredke genetske različicehumani endogeni retrovirusiHERVkajenjeEpsteinBarrmolekularna genetikaekspozomMultipla skleroza (MS) je kronična vnetna demielinizacijska in nevrodegenerativna bolezen centralnega živčnega sistema (CŽS). Velja za neozdravljivo bolezen in predstavlja enega izmed poglavitnih vzrokov za invalidnost mladih odraslih v razvitem svetu. Etiologija MS še ni poznana, znano pa je, da gre za multifaktorsko bolezen, ki se razvije kot posledica prispevka dednih dejavnikov, dejavnikov okolja in njihovega medsebojnega vplivanja. Dosedanje raziskave dednih dejavnikov so odkrile številne pogoste genetske različice, ki pa skupaj pojasnijo le manjši delež heritabilitete MS. Možne kandidate za pojasnitev manjkajoče heritabilitete pri multifaktorskih boleznih predstavljajo v populaciji redke genetske različice, katerih preučevanje nam je v zadnjem času omogočila tehnologija sekvenciranja naslednje generacije (NGS). V luči naših preteklih odkritij in ostalih dokazov za pomembnost inflamasoma za MS smo postavili hipotezo, da redke kodirajoče genetske različice vplivajo na funkcionalnost in interakcije proteinov vpletenih v regulacijo inflamasoma, kar pri posamezniku poviša tveganje za MS.
MS je znano povezana z izražanjem humanih endogenih retrovirusov (HERV), ki predstavljajo 8 % celotnega človeškega genoma. Nedavno so v znanstveni literaturi objavili več lokusov, na katerih so insercije HERV zaporedij prisotne pri le določenih posameznikih. Te predstavljajo do sedaj neraziskano genetsko raznolikost pri človeku, ki je zanimiva v kontekstu s HERV-povezanimi boleznimi, kot je MS. Med okoljskimi dejavniki tveganja za MS je najvidnejša okužba s herpes virusom 4, poznanim tudi kot virus Epstein-Barr (EBV). Med dokazano pomembne dejavnike pa prištevamo še kajenje. Cilj naše raziskave je predstavljalo iskanje manjkajoče heritabilitete MS in integracija na novo odkritih genomskih dejavnikov tveganja z znanimi ekspozomskimi.
V raziskavo smo vključili preiskovance, ki so bili razvrščeni v eno izmed treh skupin: preiskovanci s sporadično obliko MS (skupina MSS), preiskovanci z družinsko oziroma familiarno obliko MS (MSFAM), kontrolni preiskovanci (skupina KONTR). Osnovno metodo v raziskavi je predstavljala metoda sekvenciranja celotnega eksoma (WES), ki temelji na tehnologiji NGS. WES nam je omogočila odkrivanje izjemno redkih različic v panelu 62 genov, ki znano vplivajo na regulacijo inflamasoma, ter genotipizacijo HLA lokusov DRB1*15:01 in HLA-A*02:01 pri 319 preiskovancih. Pri primerjavi mutacijskega bremena med skupinami preiskovancev smo upoštevali obtežitev različic na podlagi njihove frekvence v podatkovni bazi “gnomAD” ter njihove ocene z algoritmom za napovedovanje njihove funkcijske pomembnosti CADD. V prvi fazi smo na 102 preiskovancih z v ta namen razvito ciljano NGS metodo sistematično določili frekvenco HERV insercij na 20 znano polimorfnih lokusih in za dva, ki sta dosegla značilno obogatitev med bolniki z MS, preiskavo razširili na 253 preiskovancev z uporabo PCR dolgega dosega. Zanje smo z metodo realno-časovne kvantitativne PCR določili tudi prisotnost oziroma število kopij genoma EBV v DNA izolirane iz celotne periferne krvi preiskovancev. Epigenetske analize stopnje metilacije znano s kajenjem povezanih CpG lokusov smo opravili na 102 preiskovancih.
Glavne rezultate raziskave predstavljajo: Odkritje statistično značilno povišanega mutacijskega bremena redkih funkcijskih različic v inflamasomski poti pri preiskovancih z MS, pri čemer se breme med skupinama MSS in MSFAM ni razlikovalo. S sistematično genotipizacijo v populaciji nefiksiranih insercij endogenih retrovirusov smo identificirali inserciji v genih PTPRN2 in RASGRF2 kot dedna dejavnika tveganja za MS, pri čemer je bila povišana prisotnost insercije v RASGRF2 značilna le za skupino MSFAM. Na preiskovancih vključenih v raziskavo smo potrdili povezanost alela HLA-DRB1*15:01 z MS in odkrili njegov sinergični učinek z odsotnostjo protektivnega alela HLA-A*02:01. V krvi bolnikov z družinsko obliko MS smo v primerjavi s kontrolnimi preiskovanci statistično značilno pogosteje odkrili virus Epstein-Barr in v isti skupini preiskovancev dokazali povišano število kopij virusa v krvi. Povezav med preiskovanimi genomskimi dejavniki tveganja in EBV viremijo nismo zaznali. Vsak preiskovani dejavnik je ob njegovi vključitvi v model zgrajen z učnimi drevesi izboljšal njegovo napovedno vrednost statusa MS.
Na podlagi pregleda znanstvene literature smo prikazali učinek kajenja na vsakega izmed preučevanih dejavnikov tveganja in vse najvidnejše okoljske in genomske dejavnike tveganja za MS umestili v inflamasomko regulatorno pot. Na podlagi dokazane povezanosti inflamasoma z vsemi preučevanimi dejavniki, predlagamo inflamasom kot osrednje stičišče posameznih dejavnikov tveganja za MS in izpostavljamo njegov pomen za etiopatogenezo MS.20202020-11-13 07:15:02Doktorsko delo/naloga121968VisID: 16269COBISS_ID: 41241347sl