Identifizierung und funktionelle Charakterisierung von neuen Krankheitsgenen in einem Kollektiv von ungelösten Fällen mit neuromuskulären Erkrankungen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Brunhilde Wirth
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417989143

Bei ca. 45 % der Patienten mit nicht-5q spinaler Muskelatrophie (SMA)/lower motor neuron disorders (LMND) wurde das ursächliche Gen aufgedeckt. Im Rahmen des von der EU geförderten NeurOmics-Projektes (2012-2017) haben wir 214 neue nicht-5q SMA/LMND sowie 216 Familienangehörige rekrutiert. Klinische Daten wurden mittels HPO-Termini in PhenoTips gespeichert. Wir haben ein NMD-Genpanel mit allen bekannten 479 neuromuskulären Genen etabliert und 91 Patienten mittels NGS getestet. In 40/91 (44 %) wurde die ursächliche Variante gefunden. Parallel wurden 52 neu rekrutierte Fälle sowie 24 der nach NMD-Panel-Analyse nicht gelösten Fälle als Trios/Quattros einer Exom- oder Genom-Analyse (Illumina Techologie) unterzogen. In 27/76 (35 %) Fällen wurde die krankheitsverursachende Variante identifiziert. Alle Exom-/Genomdaten wurden in EGA gespeichert und sind allgemein zugänglich. Besonders hervorzugeben ist, dass wir 6 neue NMD-Gene (BICD2, VAMP1, PIEZO2, CHP1, PRUNE and MCM3AP) aufgedeckt, zum Teil ausgiebig funktionell charakterisiert und publiziert haben. 2 weitere Kandidatengene sollen im Rahmen des Antrages untersucht werden.Um die restlichen nach NMD-Panel/WES ungelösten Fälle aufzudecken, sollen 43 interessante Fälle als Trio/Quattro-Genom (N=129) bzw. auf RNA-Ebene (N=16 als Triplikate) sequenziert werden. Die bioinformatische Analye wird von uns mit Hilfe der VarBank bzw. mit neu am WGGC entwickelten Algorithmen durchgeführt.In der Routine-Diagnostik werden alle nicht-5q SMA/LMND-Patienten mittels des NMD-Panels getestet. Weiterhin haben wir exzellente Zusammenarbeiten mit Neurologen aus der Türkei und dem Iran aufgebaut und erhalten regelmäßig klinisch sehr gut charakterisierte, vorwiegend konsanguine Familien mit NMD-Phänotyp. Aus beiden Ressourcen werden wir 40 ungelöste Fälle Trio-Exom sequenzieren (N=120, SureSelect V7), um neue krankheitsrelevante Gene zu identifizieren. Wir werden die Schlagkraft dieser Strategie testen und, wenn zuverlässig, in die Routinediagnostik übertragen.Wie bereits in Vergangenheit mehrfach bewiesen, werden wir die neuen Kandidaten-Varianten in der erweiterten Familie auf Segregation testen und sowohl unsere NGS Datensätze als auch die weltweit zugänglichen Datenbanken auf potentielle Varianten im selben Gen untersuchen. Wichtig ist, wir werden alle neuen Krankheitsgene sowie 2 bereits im NeurOmics gefundene Kandidatengene, GBF1 und CAPRIN1, funktionell ausgiebig charakterisieren. Basierend auf unserer langjährigen Erfahrung können wir biochemische, molekulare und zelluläre in vitro Analysen, aber auch verschiedene Modellsysteme wie IPS Zellen oder Tiermodelle (Zebrafisch, Fliege oder Maus) etablieren, um die zugrundeliegenden Pathomechanismen besser zu verstehen.Mit jedem neuen Gen, werden wir unser Verständnis zur Funktion der Neuronen vertiefen und somit neue Möglichkeiten zur Behandlung der Erkrankung aber auch von komplex-genetischen Prozessen besser verstehen und mögliche Therapierstrategien entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen