Onderzoeksgroep
Expertise
De genetische epilepsieën en epileptische encefalopathieën komen voor bij 1 op 1000 kinderen en worden veroorzaakt door defecten in een of meer genen. Meer dan tweehonderd genen zijn geïdentificeerd in deze aandoeningen, maar een specifieke genetische oorzaak kan slechts bij minder dan de helft van de patiënten worden vastgesteld. Onze groep gebruikt meerdere modaliteiten om nieuwe genetische oorzaken te identificeren, om moleculaire mechanismen verbonden aan eerder geïdentificeerde oorzaken te begrijpen en om potentiële therapeutische oplossingen te ontwikkelen. 1) Als medewerkers van het Epi25-consortium helpen we bij het recruiteren, fenotyperen en sequencen van patiënten met epileptische encefalopathieën, alsook bij de daaropvolgende data-analyse. In dit consortium hebben reeds meer dan 20.000 patiënten whole-exome sequencing ondergaan, waarbij talrijke genetische varianten zijn geïdentificeerd, waaronder kleine substituties, inserties, deleties en wijzigingen in het aantal kopieën. Onze groep zal het compendium van variantinformatie aanvullen door transponeerbare elementen te identificeren en “burden” tests uit te voeren om te bepalen of deze elementen ook kunnen bijdragen aan epilepsie. Daarnaast ontwikkelen we een pijplijn om lineaire modellering uit te voeren van zeldzame en veel voorkomende varianten in de Epi25-dataset om de statistische kracht van variante lastenanalyse te verbeteren. 2) We werken rechtstreeks samen met de epilepsiekliniek van UZA om nieuwe genetische oorzaken van epilepsie te identificeren bij patiënten waarvoor conventionele middelen geen moleculaire diagnose bieden. We analyseren momenteel datasets voor sequentiebepaling van het hele exoom en het hele genoom voor enkele tientallen patiënten. 3) Onze groep heeft uitgebreide studies uitgevoerd naar KCNQ2 epileptische encefalopathieën. Hiertoe voeren we uitgebreide moleculaire fenotypering uit (elektrofysiologie, immunocytologie) en transcriptomics (bulk RNAseq, single-cell RNA seq) voor iPSC-afgeleide neuronen van KCNQ2-patiënten. Later zullen we deze technieken ook toepassen voor andere epileptische encefalopathieën. Specifieke expertise: Ik zal mijn expertise in statistiek, computationele genomics en ervaring met de verschillende analytische methodes omtrent DNA/RNA/methylatie-sequentiebepaling, toepassen op de computationele aspecten van deze beschreven projecten.
Detectie van somatische mutaties in hersenweefsel en cerebrospinaal vocht bij patiënten met niet-verworven therapieresistente epilepsie.
Abstract
Somatische (niet-overgeërfde) mutaties worden steeds meer ekend als oorzaak van epilepsie en ontwikkelingsstoornissen (NDDs). Zo worden somatische mutaties frequent gevonden in de "mTOR pathway" genen in hersenweefsel van personen met focale epilepsie met corticale malformaties. Bovendien zijn er recente aanwzijngen die tonen dat somatisch mozaïcisme in de hersenen waarschijnlijk ook een rol speelt bij epilepsie en NDDs zonder corticale malformaties. Het vaststellen van de genetische diagnose is een curciale stap naar betere zorg voor patiënten. Bij slechts ~30% van de patiënten kan heden een genetische diagnose worden gesteld. Een genetische diagnose kan leiden tot een beter en gerichter gebruik van therapieën en ook de familie van de patiënt kan worden geïnformeerd over de prognose en de te verwachten comorbiditeit. Daarnaast bevordert de ontdekking van de genen en mutatiemechanismen die betrokken zijn bij epilepsie en neurologische ontwikkelingsstoornissen onze kennis over deze ziekten en vormt de basis voor de ontwikkeling van nieuwe gerichte therapieën. Somatische mutaties werden tot hiertoe steeds geïndentificeerd in hersenweefsel, maar voor de meeste epilepsie- en NDD-patiënten is het niet mogelijk om toegang te krijgen tot hersenweefsel. Verschillende studies hebben getracht dit probleem op te lossen door het analyseren van celvrij DNA (cfDNA) in cerebrospinaal vocht (CSV). In deze eerdere studies werd gebruik gemaakt van droplet digitale PCR (ddPCR) om met succes gekende somatische mutaties in deze aandoeningen op te sporen. Echter, in de meeste epilepsie en NDD patiënten met een mogelijke mozaïekbijdrage, is hersenweefsel niet beschikbaar en is de specifieke pathologische somatische verandering onbekend, zodat ddPCR protocols niet toegepast kunnen worden. In dit project zullen we een nieuw protocol ontwikkelen dat in staat is somatische pathogene varianten in cfDNA in CSV agnostisch op te sporen, gebruik makend van een deep-sequencing strategie. Dit protocol zal gevalideerd worden op CSV van individuen met gekende somatische mutaties die eerst geïdentificeerd werden in post-chirurgisch hersenweefsel. Eenmaal gevalideerd, zal dit protocol de basis vormen voor toekomstig onderzoek waar CSV, maar geen hersenweefsel beschikbaar is. Vervolgens zullen we dit protocol toepassen op een cohort van patiënten met specifieke klinische kenmerken van vermoedelijk genetische epilepsie die niet adequaat verklaard kan worden door kiembaanmutaties. Dit is een belangrijke onderzoeksinspanning die nog nooit eerder is ondernomen. Wij verwachten dat door het identificeren van somatische hersenvarianten met behulp van onze nieuwe en agnostische benadering, nauwkeuriger en meer gepersonaliseerde genetische counseling en behandeling kan worden geboden.Onderzoeker(s)
- Promotor: Niranjan Tejasvi
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject