Imusuoniston kehityshäiriö periytyvän turvotussairauden takana

Imusuonisto on verisuoniverkostosta erillinen suoniverkko, jonka tehtävä on säädellä elimistön nestetasapainoa, kuljettaa rasvoja ja osallistua elimistön immuunipuolustukseen. Imusuoniston kehitys on tarkkaan säädelty tapahtuma, mihin liittyy suonien päärunkojen ja niistä haarautuvien suonistojen kehitys ja ohjautuminen paikoilleen. Akatemiaprofessori Kari Alitalon tutkimusryhmä osoitti lukuisissa töissään 2000-luvun molemmin puolin, että suoniston endoteelin kasvutekijä C proteiini (VEGF-C) on imusuoniston kehityksen pääsäätelijä. Mikäli VEGF-C ei toimi, imusuoniston alkusolut eivät löydä paikoilleen, ja imusuoniverkosto ei kehity.

Imusuoniverkoston kehityshäiriöt johtavat nesteen kertymiseen elimistöön, mikä johtaa turvotukseen, lymfedeemaan.  Hennekamin oireyhtymä on yksi näistä peittyvästi periytyvistä harvinaisista sairauksista. Sen oireita ovat alaraajaturvotukset, nesteen kertyminen suolistoon, keuhkoihin ja sydänpussiin, sekä kehitysvammaisuus ja poikkeava kasvojen rakenne. Vuonna 2009 kansainvälinen tutkimusryhmä Raoul Hennekamin johdolla totesi taudin taustalla olevan CCBE1 (collagen and calcium binding egf-domain 1) proteiinia tuottavan geenin virheet. CCBE1:n osoitettiin olevan tärkeä imusuonten kehitykselle, mutta tarkka taudin syntymekanismi jäi tuntemattomaksi.

Nyt Circulation lehdessä julkaistussa työssä Alitalon tutkimusryhmä, tutkija Michael Jeltschin johdolla, käytti hyväksi  tietoa, että CCBE1 geenin virheet johtivat hyvin samantyyppisiin muutoksiin imusuonten kehityksessä kuin VEGF-C:n puutos. Endoteelisoluviljelmiä, geeninsiirtoa ja kudosten tutkimusta käyttäen tutkijat osoittivat, että CCBE1  lisää aktiivisen VEGF-C proteiinin määrää ja sitoutumista reseptoriinsa. CCBE1 ei kuitenkaan näyttänyt itse suoraan sitoutuvan tähän kasvutekijään, vaan se lisäsi VEGF-C:n pikkoutumista ADAMTS3 pilkkojaproteiinin toimesta, jolloin VEGF-C:n esimuodon määrä väheni. Tutkijat myös osoittivat että pilkkoutumattoman esimuodon läsnäolo suoraan häiritsi pilkotun, aktiivisen VEGF-C:n reseptoriin sitoutumista, ja siten imusuonten kehitystä.

Tämä tutkimus osoittaa, että Hennekamin oireyhtymän taustalla oleva imusuoniston häiriö liittyy CCBE1 proteiinin heikentyneeseen toimintaan, sen seurauksena VEGF-C:n tehottomaan pilkkoutumiseen ja siten imusuoniston kehitys- ja toimintahäiriöön. Tutkijat ehdottavat, että CCBE1 proteiini voisi toimia lääkityksen kohteena, koska sen avulla voidaan säädellä aktiivisen VEGF-C:n määrää.

Jeltsch M1, Jha SK, Tvorogov D, Anisimov A, Leppänen VM, Holopainen T, Kivelä R, Ortega S, Kärpanen T, Alitalo K. CCBE1 Enhances Lymphangiogenesis via ADAMTS3-Mediated VEGF-C Activation. Circulation. 2014 Feb 19. [Epub ahead of print]

Unohdettu X-kromosomi

Lukuisat genominlaajuiset assosiaatiotutkimukset (GWAS) ovat viime vuosina tunnistaneet genomistamme lähes 6000 lokusta, jotka liittyvät yli 500 monitekijäiseen fenotyyppiin. Näitä löydöksiä mainostettaessa ei yleensä ole muistettu mainita , että analyyseissa on suurelta osin unohdettu X-kromosomi, vaikka se sisältää n. 5% perimästä, yli 1500 geeniä. Päällimmäinen syy tähän on aivan ilmeisesti se, että autosomeille hyvin viilatut analyysimenetelmät eivät pysty käsittelemään X-kromosomia ongelmitta.

X-kromosomin ongelmallisuus perustuu tietysti siihen, että naisilla niitä on kaksi ja miehillä vain yksi. Kuten hyvin tiedetään, vain toinen X on naisilla aktiivinen ja toinen inaktivoitu, minkä olettaisi tasoittavan geeniannokset sukupuolten välillä. X-inaktivaatio ei kuitenkaan ole homogeeninen. Arviolta 15 % X-kromosomin geeniaineksesta välttyy inaktivaatiolta ja n. 10%:ssa inaktivaatio on osittainen.  Geenit, jotka sijaitsevat tällaisilla alueilla voivat siis naisilla vaikuttaa voimak­kaammin kuin miehillä ja selittää osaltaan sukupuolten välisiä fenotyyppieroja. Maallikollekin on selvää, että tilanne aiheuttaa huomattavia ongelmia bioinfor­maatikoille, jotka kartoittavat geenimerkkien yhteyksiä sairauksiin ja muihin merkkiominaisuuksiin.

Taru Tukiainen ja Samuli Ripatin johtama tutkimusryhmä ovat lähteneet metsästämään X-kromosomissa piileskelevää ”puuttuvaa perinnöllisyyttä” tässä PloS Genetics lehdessä julkaistussa artikkelissa. Suurten numeroiden filosofian mukaisesti analysoitavana oli kaikkiaan lähes 25000 suomalaisen ja ruotsalaisen DNA-näytteet, joista tutkittiin 404862 X-kromosin alueelle sijoittuvan polymorfismin yhteyttä 12 eri ominaisuuteen (mm. pituus, BMI, vyötärömitta, verenpaine, paastoverensokeri ja –insuliini sekä veren rasva-arvot).

Odotusten mukaan uusia selittäviä geenilokuksia mitatuille ominaisuuksille löytyi X-kromomista, ehkä kuitenkin jonkinverran vähemmän kuin tutkijat odottivat. Tulostensa perusteella tutkijat päätyvät olettamaan, että kaikkiaan n. 3% monitekijäisten ominaisuuksien periytyvyydestä piilee X-kromosissa. Selkeimmät uudet geenilokukset tässä tutkimuksessa löydettiin pituutta selittävien geenien osalta. Pituushan on selkeimpiä sukupuolten välillä eroavista ominaisuuksista, joten tulos on looginen. Nyt löydetty ruston synteesiin mahdollisesti estävästi liittyvä ITM2A geeni on esimerkki geenistä joka välttyy inaktivaatiolta, ja jonka ”yliannos” voisi osaltaan selittää miksi naiset ovat lyhyempiä kuin miehet.

Chromosome x-wide association study identifies Loci for fasting insulin and height and evidence for incomplete dosage compensation.  Tukiainen T, Pirinen M, Sarin AP, Ladenvall C, Kettunen J, Lehtimäki T, Lokki ML, Perola M, Sinisalo J, Vlachopoulou E, Eriksson JG, Groop L, Jula A, Järvelin MR, Raitakari OT, Salomaa V, Ripatti S.  PLoS Genetics 2014 Feb 6;10(2):e1004127. doi: 10.1371/journal.pgen.1004127.

Kasvutekijäreseptorit täsmähoidon kohteena – EGFR ja granuloosasolukasvain

Syöpägeeniä aktivoivan mutaation tai uudelleenjärjestymän tunnistaminen ovat syöpätautien täsmähoidon perusta. Täsmähoitopäätös perustuu siihen, että kuhunkin indikaatioon soveltuva lääke on tehokas vain, mikäli ko. syöpägeeniä aktivoiva muutos todetaan tai hoitoresistenttiyttä kuvaavaa muutosta ei todeta. Yksi keskeisimmistä täsmähoidon kohteista on epidermaalinen kasvutekijäreseptori (EGFR). Panitumumabi ja setuksimabi ovat EGFR vasta-aineita, joilla hoidetaan metastasoitunutta kolorektaalisyöpää, mutta vain niissä tapauksissa, joissa ei ole osoitettavissa hoitoresistenttiyttä kuvaavia KRAS tai NRAS syöpägeenejä aktivoivia mutaatiota. Hoito siis tehoaa vain ns. villin RAS-tyypin kasvaimissa. Mutaation välityksellä aktivoitunutta EGFR voidaan inhiboida myös pienimolekyylisillä tyrosiinikinaasiestäjillä erlotinibilla tai gefitinibillä, joita käytetään edenneessä ei-pienisoluisessa keuhkosyövässä.

Granuloosasolutuumori on harvinainen munasarjakasvain. Tämä sukupienan (sex cord stroma) soluista alkunsa saava kasvain on usein hormonaalisesti aktiivinen, ja oireena voivatkin olla mm. kuukautiskierron häiriöt ja hedelmällisyysongelmat. Taudin ennustetta on vaikea arvioida, ja hyvänlaatuisenakin pidetty kasvain voi uusia jopa vuosikymmenten päästä, jolloin taudin kulku on useimmiten letaali. Markku Heikinheimon ryhmä on nyt selvittänyt laajassa granuloosasolukasvain materiaalissa EGFR ilmentymistä ja monistumia. EGFR monistumat olivat kohtalaisen harvinaisia (viisi matalan tason ja yksi korkean tason muutos; n=83). Kaikki tutkitut tuumorit ilmensivät EGFR transkriptia (n=31). EGFR proteiinin ilmentyminen oli voimakasta tasoa 39-44% tuumoreista (n=90) riippuen siitä, että määritettiinkö fosforyloitunutta reseptoria vai totaaliproteiinimäärää. Yhtä kasvainta lukuun ottamatta EGFR monistumaan liittyi voimakasasteinen EGFR proteiinin ilmentyminen. Primaarituumorit eivät eronneet uusiutuneista tuumoreista EGFR ilmentymisen suhteen, eikä sillä näyttänyt olevan prognostista merkitystä. Pienimolekyylisten EGFR estäjien tehoa testattiin granuloosasolutuumorisoluissa in vitro, ja ne estivät EGFR aktivaatiota, mutta solun kasvua vain kohtalaisen suuria pitoisuuksia käytettäessä.

Tuloksia voidaan tulkita usealla eri tavalla. Vaikka pienimolekyyliset EGFR estäjät eivät olleet erityisen tehokkaita kasvun estäjiä in vitro, rohkaisevat tulokset selvittämään aggressiivisten tautivarianttien hoitoa lääkekombinaatioita hyödyntäen. Mahdollisia lääkekombinaatioita valittaessa olisi hyödyllistä tietää, esiintyykö granuloosasolutuumoreissa EGFR estäjien resistenssiä välittäviä mekanismeja (esim. RAS syöpägeenejä aktivoivia mutaatioita). Vaihtoehtoisesti EGFR vasta-ainehoito niissä harvinaisissa tapauksissa, joissa todetaan EGFR monistuma, voisi olla yksi hoitokokeen indikaatio.

Andersson NK, Anttonen M, Färkkilä A, Pihlajoki M, Bützow R, Unkila-Kallio L, Heikinheimo M. Sensitivity of human granulosa cell tumor cells to epidermal growth factor receptor inhibition. J Mol Endocrinol. 2014 Jan 24. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 24463098.