docPCDH19 - Forskning - Epilepsihospitalet
download 
Report Transcription
PCDH19 - Forskning - Epilepsihospitalet
Den genetiske baggrund Rikke Steensbjerre Møller, Post. Doc. Oversigt • Lynkursus i cellebiologi og genetik • Arvegangen ved PCDH19 • Vore erfaringer med PCDH19 • Hvad er PCDH19? • Hvorfor giver mutationer i PCDH19 epilepsi? • Hvorfor bliver drenge ikke syge? • Hvorfor er der kvindelige anlægsbærere der ikke bliver syge? • Forskningsprojekter www.epilepsihospitalet.dk Baggrund • Genetiske faktorer spiller en stor rolle i udviklingen af epilepsi • Idiopatiske epilepsier (IE) antages at udgøre omkring halvdelen af alle epilepsier • Traditionelt opfattes IE som epilepsi af ukendt ætiologi og patogenese, men nu også mere som epilepsi med en genetisk baggrund • Det lykkes kun at finde en genetisk årsag hos 2-5% www.epilepsihospitalet.dk Cellen • Celler er de strukturelle og funktionelle enheder som alle levende organismer består af • Mennesket består af op til 100,000,000,000,000 celler Røde blodlegemer Ægcelle www.epilepsihospitalet.dk Sædceller Cellen • Hver celle er en hel verden for sig • Den kan: – Optage næring – Omdanne denne til energi – Udføre specialiserede opgaver – Reproducere sig selv – Hver celle indeholder forskrifter for hvordan disse aktiviteter skal udføres www.epilepsihospitalet.dk Cellens enkeltdele • Det genetiske materiale i en kerneholdig celle er opdelt i små enheder – generne • Hos mennesket er det genetiske materiale primært inddelt i lineære DNA-molekyler – kromosomerne www.epilepsihospitalet.dk Kromosomer www.epilepsihospitalet.dk • Kromosomer kan sammenlignes med kogebøger • 46 kromosomer • 23 par – 1-22 + 1 sæt kønskromosomer • XX for en kvinde • XY for en mand Kromosomer og gener kromosomer gener www.epilepsihospitalet.dk DNA og gener • Ca. 25.000 gener (opskrifter) • DNA består af 4 forskellige baser (bogstaver) A (adenin), T (thymin), C (cytosin) og G (guanin) • 3 baser i træk svarer til én bestemt aminosyre (ord) • Flere aminosyrer på rad svarer til ét bestemt protein (færdig ret) www.epilepsihospitalet.dk Mutationer • Mutation: forandring i en celles arvemateriale • En genmutation er en ændring i et gens DNA Mor er fed siger far • Udskiftningen af én base (bogstav) med en anden (punkt-mutation), medfører, at proteinet, bliver ændret i én aminosyre (ord) (missense-mutation) Mor er fed siger far – Indiske gæs, der i stor højde passerer Himalaya under trækket, har pga. en enkelt punktmutation - hæmoglobinmolekyler med betragtelig øget iltbindingsevne • Hvis en base falder ud, eller en ny kommer til, vil aflæsningen forskydes, og proteinet ændres i de følgende aminosyrer, en såkaldt frame shiftmutation Mor ryger fed siger far Mor er fed Mso re rfe dsige rfa www.epilepsihospitalet.dk r Missense mutation Genet koder for: • Missense mutation makron www.epilepsihospitalet.dk Tilfældighedernes spil • Alle nyfødte har ca. 10 nyopståede mutationer • I langt de fleste tilfælde har disse mutationer ingen betydning – Rammer udenfor gener – Gener uden vigtig betydning – Tavse mutationer • Fører til sygdom hvis mutationen sidder et uheldigt sted i et vigtigt gen, feks PCDH19 • Mutationer i PCDH19 blev associeret med epilepsi i 2008 www.epilepsihospitalet.dk Stamtræer • Rask kvinde • Rask mand • Syg kvinde • Rask mandlig anlægsbærer www.epilepsihospitalet.dk www.epilepsihospitalet.dk PCDH19 • Protocadherin 19 • X-kromosomet • Koder for et transmembrant protein der formodes at være involveret i calcium afhængig celle-celle adhesion og /eller celle-celle signalering • Den biologiske rolle er ukendt • Hovedsageligt udtrykt i central nerve systemet www.epilepsihospitalet.dk Arvegang • Piger har 2 X-kromosomer • Drenge har 1 X-kromosom • Kun piger bliver syge • Mænd kan være raske anlægsbærere • Kvindelige anlægsbærere vil have 50% risiko for at give mutationen videre til sine børn • Mandlige anlægsbærere vil give mutationen videre til alle sine piger og aldrig til drengebørn www.epilepsihospitalet.dk Arvegang - mosaicisme • Ved nyopståede mutationer, anses gentagelsesrisikoen i reglen for at være negligeabel • Gonade mosaicisme: tilstedeværelse af to genetisk forskellige kønscellelinjer hos den ene af i øvrigt raske forældre • Er beskrevet hos få familier med PCDH19 mutationer • Prenatal diagnostik Ingen Ingen mutation mutation www.epilepsihospitalet.dk PCDH19 familier • > 120 piger med PCDH19 mutationer er blevet rapporteret • Nyopstået i 30 piger • Nedarvet hos 42 • Mosaicisme er set hos 2 familier • Nedarvningen hos de resterende er ukendt www.epilepsihospitalet.dk Vore erfaringer med PCDH19 • Vi har testet 18 piger med epilepsi – 6 har en mutation i genet Mor er fed siger far • Dvs en hit-ratio på (6/18) ca 30% Mor ryger fed siger far • Mellem 2 og 18 år – 4 er familiære – 2 de novo (nyopståede) Mor www.epilepsihospitalet.dk far Vore erfaringer med PCDH19 • I de 6 danske PCDH19 familier er der – 12 piger der har eller har haft epilepsi • 4 er voksne velfungerende og anfaldsfri – 3 raske kvindelige bærere – 3 mandlige bærere www.epilepsihospitalet.dk PCDH19 - kendetegn • Gns. Alder ved anfaldsdebut var 14 måneder (fra 6mdr –6 år) • Første anfald var en feberkrampe (3/12, 25%) • Ophobning af anfald (11/12, 92%) • Status epileptikus (5/12, 42%) • Normal udvikling før anfaldsdebut (12/12, 100%) • Udviklingshæmning efter anfaldsdebut (8/12, 67%) • Aggressiv adfærd (8/12, 67%) • Autistisk adfærd (5/12, 42%) • Initielle EEG’er var normale (10/12, 83%) www.epilepsihospitalet.dk Anfaldsfrekvens og outcome • Anfaldstyper: febrile og afebrile hemikloniske, GTK, myoklonier, toniske, kloniske, absencer og fokale anfald • Anfaldsfrekvensen var størst i de første år • Hovedparten havde klynger af anfald • Større tendens til ophobning af anfald under febril sygdom • Over tid er anfaldsfrekvensen faldet til årlige klynger af anfald hos 8/12 (67%) - 4/12 har været anfaldsfri i mere end 10 år • 4/12 (25%) har månedlige klynger af anfald www.epilepsihospitalet.dk Hvad er PCDH19? www.epilepsihospitalet.dk PCDH19 • Et af flere cellulære adhæsionsmolekyler • Er med til at binde nervecellerne sammen og er involveret cellecelle kommunikation www.epilepsihospitalet.dk • 66 forskellige mutationer i genet er beskrevet på verdensplan • Hver familie har sin egen mutation 2 Exon 1 3 4 5 6 ―COOH NH2― 1 SP 23 238 239 129 130 EC1 EC2 453 454 346 350 EC3 EC4 563 EC5 569 672 EC6 EXTRACELLULAR L25P K26NX4 S28X E48X L81R Q85X E118X K120RfsX3 D121N D124N S139_A141dup A142PfsX70 T146R Y154X Y166X T169SfsX43 T169_L173del E172GfsX54 L190R E199Q H203P;F206C F206Y I208AfsX15 D233X P236S Y243X S246G E249D D266H E267K S276P E287X D320GfsX22 N340S D341E N347KfsX23 Y366LfsX10 D377H E398X T404I E414Q L433P Q434EfsX11 V441E I508HfsX15 G513R L543P N557K P561R P567L 1148 679 700 CP TM INTRACELLULAR D618N L640R S671X S674LfsX2 L677FfsX41 Y713X www.epilepsihospitalet.dk c.2617–1GA (splice site) F878TfsX5 R886X c.2675–6AG (splice site) E900RfsX8 D968EfsX18 Hvorfor giver mutationer i PCDH19 epilepsi? Hvorfor bliver drenge ikke syge? www.epilepsihospitalet.dk X-inaktivering • Den genetiske forskel på hunkøn og hankøn udgøres af de såkaldte kønskromosomer • Piger har 2 X-kromosomer, mens drenge har et Xog et Y-kromosom • X-kromosomet er meget genrigt, mens Ykromosomet kun indeholder få gener. Et af disse er ansvarlig for, at der anlægges testikler • I hver af en piges celler er kun det ene X-kromosom aktivt fungerende, mens det andet er inaktivt • Hvilket der er aktivt i en bestemt celle, afgøres allerede i fostertilstanden og ændres ikke i løbet af livet www.epilepsihospitalet.dk X-inaktivering • Normalt er det ene X-kromosom aktivt i ca. halvdelen af legemets celler, og det andet aktivt i den anden halvdel af cellerne • Man siger, at inaktiveringen er tilfældig • Hvis en pige har en PCDH19 mutation på det ene X-kromosom, vil den altså kun blive udtrykt i den halvdel af cellerne, hvor dette X-kromosom er aktivt • Den anden halvdel af cellerne med det normale X-kromosom vil fungere normalt • Hos drenge, der jo kun har ét X-kromosom, vil sygdomsgenet udtrykkes i alle cellerne www.epilepsihospitalet.dk Mænd vs. kvinder med PCDH19 Kvinde med PCDH19 mutation Celle 1 Celle 2 Mand med PCDH19 mutation Celle 1 www.epilepsihospitalet.dk Celle 2 Mænd vs. kvinder med PCDH19 • Eksistensen af både PCDH19 protein- Kvinde med PCDH19 mutation positive og negative celler i kvinder menes at forstyrre den PCDH19 medierede celle-celle kommunikation • Den forstyrrede celle-celle kommunikation menes at føre til epilepsi • Ved mænd forventes det at kroppen finder alternative signaleringsveje • Evt kompenserer PCDH11Y for PCDH19 Celle 1 www.epilepsihospitalet.dk Celle 2 Hvorfor er der kvindelige anlægsbærere der ikke bliver syge? Kvinde med PCDH19 mutation og random X-inaktivering Celle 1 Celle 2 Kvinde med PCDH19 mutation og skæv X-inaktivering Celle 1 www.epilepsihospitalet.dk Celle 2 Opsummering • PCDH19 sidder på X-kromosomet • Koder for et adhæsionsmolekyle der spiller en rolle i celle-celle adhæsion samt cellecelle kommunikation • Piger har 2 X-kromosomer, mens drenge har et X- og et Y-kromosom • I hver af en piges celler er kun det ene X-kromosom aktivt fungerende, mens det andet er inaktivt • Eksistensen af både PCDH19 protein-positive og negative celler i kvinder menes at forstyrre den PCDH19 medierede celle-celle kommunikation • Piger med mutation i genet har øget risiko for at få epilepsi m.m. • Mænd kan være raske anlægsbærere • Kvindelige anlægsbærere vil have 50% risiko for at give mutationen videre til sine børn • Mandlige anlægsbærere vil give mutationen videre til alle sine piger og aldrig til drengebørn www.epilepsihospitalet.dk Forskningsprojekter • Tidligere diagnostik • Hvad er funktionen af PCDH19 i hjernen • Hvorfor får man epilepsi • Bedre behandlingsmuligheder • Vektorterapi www.epilepsihospitalet.dk
