Abstract
COL4A1- en COL4A2-gerelateerde aandoeningen veroorzaken een breed spectrum aan verschijnselen, zoals afwijkende hersenontwikkeling, hersenbloedingen of alle leeftijden, aneurysmata (lokale verwijdingen) van de hersenbloedvaten, maar ook oog- en nierafwijkingen. Ook werd COL4A1 recent geïdentificeerd als een genetische modifier in Marfan syndroom. We bestudeerden daarom de aanwezigheid van varianten in COL4A1 en COL4A2 in twee patiëntcohorten: een cerebrale parese cohort (CP) en een TAA (thoracaal aora aneurysma) cohort. Dit leidde tot een specifieke interesse in het COL4A2 NC1-domein. Een burden analyse een statistisch significante overrepresentatie van COL4A2 NC1-domein varianten in ons CP-cohort. Verder identificeerden we de COL4A2 variant p.Arg1662His, gelegen in het NC1-domein, in 3 TAA patiënten en 3 CP patiënten van Marokkaanse afkomst, 5 maal in combinatie met de variant p.Met1355Thr, gelegen in het triple helix domein. Deze bevinding suggereert dat dit mogelijk een "risico haplotype" is. De p.Arg1662His variant bleek tevens significant overgerepresenteerd in de Marokkaanse patiënten in onze cohorten in vergelijking met een Marokkaanse controlecohort.
We zullen de cellulaire effecten van NC1-varianten bestuderen in fibroblasten van patiënten om (1) de aanwezigheid van endoplasmatisch reticulum stress en de activatie van de unfolded protein response te bestuderen en (2) veranderingen in de Akt-FAK-mTOR signaling en expressie van procaspase 8 en 9 te bestuderen. De fibroblasten werden verzameld van patiënten met (1) de COL4A2 variant p.Arg1662His, (2) de COL4A2 variant p.Arg1662His in combinatie met de COL4A2 variant p.Met1355Thr en (3) de pathogene COL4A2 p.Gly1353Ala variant als positieve controle. Drie wildtype fibroblastenlijnen worden meegenomen als negatieve controles.
Ten tweede zullen we een zebravismodel ontwikkelen om de effecten van COL4A2 NC1 varianten te bestuderen. We beginnen met het inbrengen van de pathogene COL4A2 p.Gly1353Ala variant gebruikmakend van CRISPR/ Cas9 technologie. We zullen het effect op de ontwikkeling van de zebravis bestuderen in een vis met fluorescerende bloedvaten om abnormale bloedvatvorming gemakkelijk te visualiseren. We zullen de aanwezigheid van hersenbloedingen, veranderingen in bewegingspatroon en in de basale membraan, een structuur die de bloedvatwand stabiliseert, bestuderen, alsook de diameter van de aorta meten. Wanneer een betrouwbare read-out wordt geïdentificeerd, zullen we het effect van de COL4A2 NC1 varianten in het zebravismodel bestuderen.
Dit project is het eerste dat de bijdrage van specifieke COL4A2 NC1-domein varianten aan humane ziektebeelden bestudeerd. Wanneer functionele studies een pathogeen effect zouden ondersteunen, zou dit het eerste risico-haplotype in COL4A2 zijn dat geassocieerd is met cerebrale en vasculaire pathologie. Dit is een belangrijke bevinding in het tijdperk van gepersonaliseerde geneeskunde.
Ook nieuw is de ontwikkeling van een zebravismodel om functionele effecten van COL4A2 varianten te bestuderen gebruik makend van CRISPR/Cas9 technologie. Met dit model zouden aanvullende varianten van onbekende betekenis in COL4A2 in cerebrovasculaire aandoeningen en TAA bestudeerd kunnen worden. Ook kan het gebruikt worden voor het bestuderen van pathogene mechanismen in verschillende typen COL4A2-mutaties. Dit draagt bij aan het identificeren van potentiële therapeutische strategieën. Verder zou het model geschikt zijn om potentiële therapeutische strategieën in vivo te testen, waarbij het therapeutisch effect gemonitord kan worden en ongewenste bijwerkingen kunne worden bestudeerd.
Onderzoeker(s)
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)