Author: Timo P J Otonkoski

Posted on

Uusi progressiivisen myoklonusepilepsian aiheuttajageeni löytyi

Progressiiviset myoklonusepilepsiat (PME) ovat kliinisesti ja geneettisesti heterogeenisia sairauksia, joiden taudinkuvaan kuuluu vaikea etenevä myoklooninen kohtausoireisto. Useat PME-alatyypit kuuluvat suomalaiseen tautiperintöön ja niiden väistyvästi periytyvät aiheuttajageenit on tunnistettu jo hyvän aikaa sitten. Valtaosalla suomalaisista potilaista PME:n etiologia siis on tiedossa. Maailmanlaajuisesti tilanne on kuitenkin toinen.

Anna-Elina Lehesjoki on tehnyt pitkäjänteistä työtä PME:n genetiikan ja patofysiologian parissa. Selvitettyään Suomessa esiintyvien tautimuotojen salat hän on päättänyt selvittää muunkin maailman tapaukset. Nature Genetics lehdessä nyt ilmestynyt viikon julkaisu perustuu 84 enimmäkseen sporadisen potilaan eksomisekvensointiin. Ilmeinen aiheuttajamutaatio löytyi 26 tapauksessa (31%). Merkittävin löytö oli peräti 11 potilaalta löytynyt sama pistemutaatio KCNC1 geenissä, jota ei aiemmin ole yhdistetty mihinkään sairauteen. Mutaatio oli ilmeisesti syntynyt de novo kaikissa tapauksissa. Tämän spesifin mutaation ilmaantuvuudeksi arvioidaan 1:5700000 hedelmöitystä, eli Suomessa riski olisi nykyisen syntyvyyden mukaan kutakuinkin 1 tapaus / 90 vuotta ja koko ihmiskunnassa potilaita voisi olla muutamia satoja.

Aiemmin tunnistetut PME-geenit liittyvät lähinnä lysosomien toimintaan. Onkin hyvin mielenkiintoista, että KCNC1 koodaa solukalvon kaliumkanavaproteiinia. Tutkijaryhmä osoittaa kauniisti nyt löydetyn Arg320His mutaation dominantin luonteen; kun sammakon munasolussa ilmennettiin 50% normaalia ja 50% mutatoitunutta proteiinia, saatiin aikaan 80% häiriö solukalvon elektro-fysiologisissa ominaisuuksissa.

Tämä tutkimus on jälleen yksi esimerkki siitä, miten uudet sekvensointi-mahdollisuudet edistävät sairausmekanismien ymmärtämistä ja sen kautta antavat toivoa spesifisten hoitokeinojen kehittämiselle. Kliinisesti identtisen sairauden takana voi yhtä hyvin olla lysosomaalinen kertymä kuin solukalvon ionikanavan häiriö. Täsmälääkkeen kehittämisen kannalta tilanteet ovat kuitenkin hyvin erilaiset. Ionikanavathan ovat tunnetusti kiitollisia lääkehoidon kohteita. Vaikka PME on yksilötasolla kammottava sairaus, on sen kansanterveydellinen merkitys pieni. Haaste on sama kuin muissakin harvinaissairauksissa, joiden syntymekanismit on opittu ymmärtämään. Strategia lääkekehittelylle saattaa olla selkeä, mutta mistä löytyvät resurssit sen toteuttamiseen, jos hoidettavia potilaita on vain kourallinen?

Muona M, Berkovic SF, Dibbens LM, Oliver KL, Maljevic S, Bayly MA, Joensuu T, Canafoglia L, Franceschetti S, Michelucci R, Markkinen S, Heron SE, Hildebrand MS, Andermann E, Andermann F, Gambardella A, Tinuper P, Licchetta L, Scheffer IE, Criscuolo C, Filla A, Ferlazzo E, Ahmad J, Ahmad A, Baykan B, Said E, Topcu M, Riguzzi P, King MD, Ozkara C, Andrade DM, Engelsen BA, Crespel A, Lindenau M, Lohmann E, Saletti V, Massano J, Privitera M, Espay AJ, Kauffmann B, Duchowny M, Møller RS, Straussberg R, Afawi Z, Ben-Zeev B, Samocha KE, Daly MJ, Petrou S, Lerche H, Palotie A, Lehesjoki AE. A recurrent de novo mutation in KCNC1 causes progressive myoclonus epilepsy. Nat Genet. 2014 Nov 17. doi: 10.1038/ng.3144. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 25401298.

Posted on

Aktivoivat STAT3 mutaatiot ja LGL-leukemia: autoimmuniteetin ja maligniteetin kohtauspaikka.

LGL (large granular lymphocytic) leukemia on krooninen sairaus jota karakterisoi sytotoksisten lymfosyyttien klonaalinen proliferaatio. Sairauteen liittyy ilmeisiä autoimmuunipiirteitä, usein nivelreuma, ja sen synnyn oletetaan liittyvän antigeenispesifisen T-soluvasteen häiriötilaan. Hoitovaste immunosuppressiiviselle hoidolle ei yleensä ole kovin hyvä. Satu Mustjoen tutkimusryhmä on tehnyt tämän sairauden parissa uraauurtavaa työtä. Pari vuotta sitten ryhmä osoitti, että valtaosassa tapauksista on patologisesti kasvavissa soluissa osoitettavissa toiminnallisesti aktivoiva somaattinen STAT3-geenin mutaatio (Koskela ym. NEJM 2012).

Nyt julkaistussa työssä Mustjoen ryhmä osoittaa suurella potilasmateriaalilla (213 LGL-leukemiapotilasta, joista valtaosa USA:sta) , että monilla potilailla onkin yllättäen useampia erilaisia STAT3 mutaatioita jotka muodostavat lymfosyyttiklooneja. Mutaatioiden esiintymisellä ja lukumäärällä oli myös selkeä yhteys potilaan kliinisiin oireisiin. Tutkimus tehtiin käyttäen uusimman sukupolven tehosekvensointia (deep sequencing), joka osoittautui herkäksi ja luotettavaksi menetelmäksi mutatoituneiden kloonien tunnistamiseksi.

Tämä tutkimus on jälleen yksi esimerkki siitä miten kehittyvien geneettisten työkalujen avulla opitaan ymmärtämään sairauksien syntymekanismeja ja sen myötä hoitoja. Ei ole ihme, että tavanomainen immunosuppressiivinen lääkehoito ei ole oikein toiminut LGL-leukemiassa. Jatkossa toiveet on syytä asettaa patogeneettisen mekanismin ytimeen pureutuviin STAT-inhibiittoreihin. Tutkimus lisää myös mielenkiintoisella tavalla ymmärtämystämme autoimmuunisairauksien mekanismeista.

Rajala HL, Olson T, Clemente MJ, Lagström S, Ellonen P, Lundan T, Hamm DE, Uz Zaman SA, Lopez Marti JM, Andersson EI, Jerez A, Porkka K, Maciejewski JP, Loughran TP, Mustjoki S. The analysis of clonal diversity and therapy responses using STAT3 mutations as a molecular marker in large granular lymphocytic leukemia. Haematologica. 2014 Oct 3. pii: haematol.2014.113142. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 25281507

Posted on

Suolen kantasolumallit auttavat ymmärtämään paksusuolisyövän syntymekanismeja

Kolorektaalisyöpä saa alkunsa suolen epiteelin kryptien pohjalla sijaitsevista kantasoluista, joiden normaali säätely häiriintyy johtaen adenooman kehittymiseen. Adenooman eteneminen pahanlaatuiseksi kasvaimeksi on monivaiheinen tapahtuma, jonka tarkka ymmärtäminen on tärkeää pyrittäessä kehittämään tehokkaampia hoitoja tähän tavalliseen syöpään. Viimeaikainen kantasoluteknologioiden kehitys on mahdollistanut suolen fysiologiaa hyvin mallintavien kudosviljelmien tuottamisen. Kari Alitalon tutkimusryhmä, etunenässä Zoltan Wiener ja Arja Band, on nyt julkaissut elegantin kokeellisen työn, jossa suoliviljelmiä on tehokkaasti hyödynnetty kolorektaalisyövän keskeisten mekanismien selvittämiseksi.

Adenooman syntyyn johtava primaarinen häiriö liittyy yleensä APC (adenomatous polyposis coli) geenin mutaatioihin, jotka johtavat kantasolujen tuman beetakateniini tason nousuun. Terveestä suolesta otettujen kantasolujen ylläpitäminen vaatii spesifisen kasvutekijän (R-Spondin) lisäämistä kasvatusnesteeseen. APC-mutatoituneen suolen kantasolut sensijaan pystyvät jakautumaan ja ylläpitämään ”minisuoli” viljelmiä ilman R-spondinin vaikutusta. Tämä tarjoaa erinomaisen kokeellisen mallin, jonka avulla voidaan tutkia malignisoitumistapahtumaa vaiheittain ja etsiä siihen vaikuttavia lääkkeitä. Tässä työssä on erityisesti paneuduttu TGF-beeta kasvutekijöiden aiheuttamaan solukuolemaan, jonka sammumisen tiedetään olevan tärkeä osa pahanlaatuista kehitystä. Tutkimuksessa käytettiin siirtogeenisten hiirten suolesta tuotettuja suoliviljelmiä. Vastaavanlaisia kudosviljelmiä tuotettiin myös ihmisen paksusuoliadenoomista.

Tulokset osoittavat, että varhaisessa adenoomavaiheessa solujen Lgr5+ kantasolut ovat hyvin herkkiä TGF-beeta kasvutekijöiden aiheuttamalle kuolemalle, joka välittyy proapoptoottisen BIM-proteiinin lisääntymisen kautta. Myöhemmässä vaiheessa Kras-onkogeenin aktivoituminen selvästi vähentää malignisoituvien solujen herkkyyttä TGF-beeta välitteiselle kuolemalle. BIM-proteiinin vaikutusta matkivat molekyylit ovat potentiaalisia lääkekehityksen aihioita.

Wiener Z, Band AM, Kallio P, Högström J, Hyvönen V, Kaijalainen S, Ritvos O, Haglund C, Kruuna O, Robine S, Louvard D, Ben-Neriah Y, Alitalo K. Oncogenic mutations in intestinal adenomas regulate Bim-mediated apoptosis induced by TGF-β. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 May 13. pii: 201406444. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 24825889.

Abstract

Posted on

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.