Medfødte hjernemisdannelser-gener og molekylære mekanismer

Vårt fokus er pasienter med spesifikke hjernemisdannelser med ukjent genetisk årsak. I vårt arbeid påviser vi sykdomsgivende mutasjoner i gener som hittil ikke er kjent å forårsake sykdom («nye sykdomsgener»), og benytter modellorganismer og in vitro cellemodeller for å studere mekanismer som fører til pasientenes kliniske fenotyper.

Bakgrunn

Nesten alle humane celler har en primærcilie og denne er sentral i mange signalveier i cellen. Den registrerer signaler fra det ytre miljøet, koordinerer cellens respons og er viktig blant annet i fosterutviklingen. Ciliedefekter forårsaker ciliopatier, en sykdomsgruppe som kan påvirke de fleste organer og vev i kroppen. Hjernemisdannelsene beskrevet i ciliopatier er mangfoldige og kan omfatte migrasjonsforstyrrelser eller fravær av store hjernestrukturer.

Problemstilling

Vi fokuserer på pasienter med hjernemisdannelser som mest sannsynlig er forårsaket av mutasjoner som gir defekte cilier, men hvor ingen sykdomsgivende mutasjoner ble påvist ved diagnostiske undersøkelser. Slike diagnostiske undersøkelser analyserer kun gener som er dokumentert å forårsake ciliopatier når de er mutert.

  • Vi analyserer alle kjente gener for å påvise potensielle sykdomsgivende varianter i Whole exome/genome sequencing (WES/WGS)-data fra pasientene.
  • Vi karakteriserer strukturelle og funksjonelle ciliedefekter forårsaket av de påviste genetiske variantene.
  • Vi studerer hjernefenotyper i CRISPR/Cas9-muterte sebrafisk.

Vår multidisisplinære tilnærming legger til rette for å identifisere nye sykdomsmekanismer som forårsaker medfødte hjernemisdannelser og gir ny kunnskap om hvordan ciliedefekter forårsaker de kliniske fenotypene.

Mål og metode

  • For å identifisere "nye sykdomsgener", analyserer vi alle gener i WES/WGS-data fra pasienter med komplekse hjernemisdannelser.
  • For å verifisere patogenisitet av nye genetiske varianter, manipulerer vi uttrykk av homologe gener i sebrafisk og evaluerer hjernefenotyper i sebrafisklarver.
  • For å studere strukturelle og funksjonelle ciliedefekter forårsaket av de identifiserte mutasjonene, manipulerer vi genuttrykk i fibroblaster fra pasientene (RNAi og ekspresjonskonstrukter).
  • For å identifisere flere pasienter med mutasjoner i genene vi studerer, screener våre internasjonale samarbeidspartnere våre kandidatgener i sine kohorter av pasienter med ciliopatier.
  • For å studere sykdomsmekanismer innfører vi mutasjoner i sebrafisk-ortologer til nye sykdomsgen-kandidater og karakteriserer hjernefenotyper i sebrafisk.

Studentenes arbeidsoppgaver

Avhengig av interessene til studenten, vil studentprosjektet følge en av to alternative veier (1-2A-3 eller 1-2B-3):

1) Analysere WES/WGS-data:

  • På grunn av det høye antallet genetiske varianter som påvises ved denne tilnærmingen, er sammenligningen av data fra pasient og foreldre viktig for de bioinformatiske analysene. Studenten vil få opplæring i WES/WGS-data analyse og utføre dette arbeidet i nært samarbeid med medlemmer av forskningsgruppen.
  • Studere funn i pasientmaterialet in silico (prediksjon av patogenisitet og struktur)

2A) Utforske hypoteser om de genetiske variantenes molekylære konsekvenser:

  • In vitro-eksperimenter gjennomføres i celler etablert fra pasientene, i celler som er tilgjengelige gjennom samarbeids-partnere, og/eller etablerte cellelinjer

2B) Verifisere potensielle nye sykdomsgener:

  • Screening i sebrafiskembryo (CRISPR/Cas9)
  • Studere hjernemisdannelser i CRISPR/Cas9-mutert sebrafisk

3) Bidra i tolkningen av resultater fra kliniske, biokjemiske, nevrofysiologiske og nevroimaging-undersøkelser for å opparbeide en fullstendig beskrivelse av pasientens kliniske fenotype.

Om forskningsmiljøet

Prosjektet gjennomføres i professor Eirik  Frengens forskningsgruppe ved Avdeling for medisinsk genetikk (AMG, UiO/OUS). Studenten vil bli veiledet av Frengen og  Doriana Misceo (medveileder), og jobbe tett sammen med medlemmene i forskningsgruppen: Ph.d.-kandidater, master- og forskerlinjestudenter og en forskningstekniker.

Den kliniske sammenstillingen og evalueringen av pasientene utføres av klinikere ved OUS, og videre kliniske undersøkelser blir koordinert av dem. I tillegg er det etablert samarbeid med verdensledende eksperter på ciliopatier.

AMG har et godt læringsmiljø. For tiden jobber mer enn 30 fostdoktorer, ph.d.-kandidater, master- og forskerlinjestudenter ved AMG. Vårt miljø er tverrfaglig, internasjonalt, ungt og ambisiøst. Vi ser frem til å veilede nye studenter.

Har du spørsmål? Ta gjerne kontakt med Eirik Frengen eller Doriana Misceo.

Kontakt

Eirik Frengen 

Emneord: Laboratorieprosjekt, Translasjonsforskning, Arv og gener, Celler og molekyler, Hjernen og nervesystemet, Livsvitenskap, Sykdommer
Publisert 20. sep. 2021 14:42 - Sist endret 20. sep. 2021 14:42