Molekylærbiologisk undersøkelse av araknoidale cyster
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 911475
- Ansvarlig person
- Christian A. Helland
- Institusjon
- Helse Bergen HF
- Prosjektkategori
- Korttidsprosjekt
- Helsekategori
- Neurological
- Forskningsaktivitet
- 1. Underpinning
Rapporter
Intrakraniale, araknoidale cyster er medfødte misdannelser i en av hjernehinnene (araknoidea). Hvorfor cystene oppstår, og hvorfor/hvordan de vokser er usikkert. I denne studien benyttes molekylærbiologiske teknikker (microarray, proteomikk, immungull elektronmikroskopi) for å kartlegge dette nærmere.Intrakraniale, araknoidale cyster er medfødte misdannelser i en av hjernehinnene (araknoidea). Araknoidale cyster utgjør ca 5% av alle intrakraniale romoppfyllende prosesser, og en MR-studie har vist at forekomsten i den voksne del av befolkningen er 1.1%.
De fleste av disse cystene (2/3) ligger i midtre skallegrop, hvor hjernens tinninglapp skulle ha ligget, og må derfor antas å affisere tinninglappens funksjoner på den aktuelle side. Hvorfor cystene oppstår, og hvorfor/hvordan de vokser er usikkert. Det er foreslått mekanismer som væskeproduksjon fra cysteveggen, enveisventilmekanisme, eller unormal dannelse av hjernehinnene. Ingen av de eksisterende teoriene for cystogenese kan fullt forklare de mange aspektene ved araknoidale cyster, som familiær opphopning og sameksistens med andre tilstander hvor cystedannelse i et eller flere organer er et kjennetegn på tilstanden (for eksempel autosomal dominant polycystisk nyresykdom (ADPKD)).
Vi har i dette prosjektet gjort en global genekspresjonsstudie av araknoidale cyster, og i tillegg detaljert undersøkelse av kromosomene i cellene som disse cystene er bygget opp avved hjelp av mikromatriseteknologi, DNA copy number analyse og kvantitativ real time PCR. Vi har med dette arbeidet funnet enkelte gener som kan være avgjørende for dannelsen av disse cystene. Videre har vi funnet nye varianter i kromosomene i celler fra araknoidale cyster som ikke er beskrevet tidligere.Ved å finne ut hvordan cystene skiller seg fra normal araknoidea, kan vi lete nærmere etter biologiske prosesser som er av betydning for dannelse og opprettholdelse av araknoidale cyster. Som ledd i dette har vi undersøkt mekanismer som er kjente fra væsketransport i sentralnervesystemet, herunder produksjonen av cerebrospinalvæske (CSF). Vi har bl.a. funnet en væsketransporter (NKCC1) som er meget interessant i så måte. Cystevæsken er i tillegg undersøkt med proteomikk; forskning på proteiner i form av analyse av proteinkonsentrasjon med kartlegging av peptid- og proteinprofil, og studier av proteiners struktur og funksjon. For forståelsen av væskedynamikken ved araknoidale cyster er det essensielt å kjenne sammensetningen av cystevæsken. Denne er tilsynelatende meget lik cerebrospinalvæsken (CSF) i kjemisk sammensetning, men vi har påvist forskjeller som peker mot en aktiv prosess i dannelsen av cystevæsken og ikke en passiv transport som har vært gjeldende oppfatning hittil.
Prosjektet er nå i en fase hvor vi kartlegger cystevæske ved hjelp av proteomikk, og sammenlikner dette med normal CSF for å se om dette kan gi forklaring på mekanismer som bidrar til å opprettholde araknoidale cyster.
Intrakraniale, araknoidale cyster er medfødte misdannelser i en av hjernehinnene (araknoidea). Hvorfor cystene oppstår, og hvorfor/hvordan de vokser er usikkert. I denne studien benyttes molekylærbiologiske teknikker (microarray, proteomikk, immungull elektronmikroskopi) for å kartlegge dette nærmere.Intrakraniale, araknoidale cyster er medfødte misdannelser i en av hjernehinnene (araknoidea). Araknoidale cyster utgjør ca 5% av alle intrakraniale romoppfyllende prosesser, og en MR-studie har vist at forekomsten i den voksne del av befolkningen er 1.1%.
De fleste av disse cystene (2/3) ligger i midtre skallegrop, hvor hjernens tinninglapp skulle ha ligget, og må derfor antas å affisere tinninglappens funksjoner på den aktuelle side. Hvorfor cystene oppstår, og hvorfor/hvordan de vokser er usikkert. Det er foreslått mekanismer som væskeproduksjon fra cysteveggen, enveisventilmekanisme, eller unormal dannelse av hjernehinnene. Ingen av de eksisterende teoriene for cystogenese kan fullt forklare de mange aspektene ved araknoidale cyster, som familiær opphopning og sameksistens med andre tilstander hvor cystedannelse i et eller flere organer er et kjennetegn på tilstanden (for eksempel autosomal dominant polycystisk nyresykdom (ADPKD)).
Vi har i dette prosjektet gjort en global genekspresjonsstudie av araknoidale cyster, og i tillegg detaljert undersøkelse av kromosomene i cellene som disse cystene er bygget opp avved hjelp av mikromatriseteknologi, DNA copy number analyse og kvantitativ real time PCR. Vi har med dette arbeidet funnet enkelte gener som kan være avgjørende for dannelsen av disse cystene. Videre har vi funnet nye varianter i kromosomene i celler fra araknoidale cyster som ikke er beskrevet tidligere.Ved å finne ut hvordan cystene skiller seg fra normal araknoidea, kan vi lete nærmere etter biologiske prosesser som er av betydning for dannelse og opprettholdelse av araknoidale cyster. Som ledd i dette har vi undersøkt mekanismer som er kjente fra væsketransport i sentralnervesystemet, herunder produksjonen av cerebrospinalvæske (CSF). Vi har bl.a. funnet en væsketransporter (NKCC1) som er meget interessant i så måte. Cystevæsken er i tillegg undersøkt med proteomikk; forskning på proteiner i form av analyse av proteinkonsentrasjon med kartlegging av peptid- og proteinprofil, og studier av proteiners struktur og funksjon. For forståelsen av væskedynamikken ved araknoidale cyster er det essensielt å kjenne sammensetningen av cystevæsken. Denne er tilsynelatende meget lik cerebrospinalvæsken (CSF) i kjemisk sammensetning, men vi har påvist forskjeller som peker mot en aktiv prosess i dannelsen av cystevæsken og ikke en passiv transport som har vært gjeldende oppfatning hittil.
Intrakraniale, araknoidale cyster er medfødte misdannelser i en av hjernehinnene (araknoidea). Hvorfor cystene oppstår, og hvorfor/hvordan de vokser er usikkert. I denne studien benyttes molekylærbiologiske teknikker (microarray, proteomikk, immungull elektronmikroskopi) for å kartlegge dette nærmere.Intrakraniale, araknoidale cyster er medfødte misdannelser i en av hjernehinnene (araknoidea). Araknoidale cyster utgjør ca 5% av alle intrakraniale romoppfyllende prosesser, og en MR-studie har vist at forekomsten i den voksne del av befolkningen er 1.1%.
De fleste av disse cystene (2/3) ligger i midtre skallegrop, hvor hjernens tinninglapp skulle ha ligget, og må derfor antas å affisere tinninglappens funksjoner på den aktuelle side. Hvorfor cystene oppstår, og hvorfor/hvordan de vokser er usikkert. Det er foreslått mekanismer som væskeproduksjon fra cysteveggen, enveisventilmekanisme, eller unormal dannelse av hjernehinnene. Ingen av de eksisterende teoriene for cystogenese kan fullt forklare de mange aspektene ved araknoidale cyster, som familiær opphopning og sameksistens med andre tilstander hvor cystedannelse i et eller flere organer er et kjennetegn på tilstanden (for eksempel autosomal dominant polycystisk nyresykdom (ADPKD)).
Vi har i dette prosjektet gjort en global genekspresjonsstudie av araknoidale cyster, og i tillegg detaljert undersøkelse av kromosomene i cellene som disse cystene er bygget opp avved hjelp av mikromatriseteknologi, DNA copy number analyse og kvantitativ real time PCR. Vi har med dette arbeidet funnet enkelte gener som kan være avgjørende for dannelsen av disse cystene. Videre har vi funnet nye varianter i kromosomene i celler fra araknoidale cyster som ikke er beskrevet tidligere.Ved å finne ut hvordan cystene skiller seg fra normal araknoidea, kan vi lete nærmere etter biologiske prosesser som er av betydning for dannelse og opprettholdelse av araknoidale cyster. Som ledd i dette har vi undersøkt mekanismer som er kjente fra væsketransport i sentralnervesystemet, herunder produksjonen av cerebrospinalvæske (CSF). Vi har bl.a. funnet en væsketransporter (NKCC1) som er meget interessant i så måte. Cystevæsken er i tillegg undersøkt med proteomikk; forskning på proteiner i form av analyse av proteinkonsentrasjon med kartlegging av peptid- og proteinprofil, og studier av proteiners struktur og funksjon. For forståelsen av væskedynamikken ved araknoidale cyster er det essensielt å kjenne sammensetningen av cystevæsken. Denne er tilsynelatende meget lik cerebrospinalvæsken (CSF) i kjemisk sammensetning, men vi har påvist forskjeller som peker mot en aktiv prosess i dannelsen av cystevæsken og ikke en passiv transport som har vært gjeldende oppfatning hittil.
Intrakraniale, araknoidale cyster er medfødte misdannelser i en av hinnene (araknoidea – spindelvevshinnen) som omgir hjernen. Hvorfor cystene oppstår, og hvorfor/hvordan de vokser er usikkert.Intrakraniale, araknoidale cyster er medfødte misdannelser i en av hinnene (araknoidea – spindelvevshinnen) som omgir hjernen. Araknoidale cyster utgjør ca 5% av alle intrakraniale romoppfyllende prosesser, og en MR-studie har vist at forekomsten i den voksne del av befolkningen er 1.1%; således er slike cyster relativt hyppig forekommende.
De fleste av disse cystene (2/3) ligger i midtre skallegrop, hvor hjernens tinninglapp skulle ha ligget, og må derfor antas å affisere tinninglappens funksjoner på den aktuelle side. Hvorfor cystene oppstår, og hvorfor/hvordan de vokser er usikkert. Det er foreslått mekanismer som væskeproduksjon fra cysteveggen, enveisventilmekanisme, eller unormal dannelse av hjernehinnene. Ingen av de eksisterende teoriene for cystogenese kan fullt forklare de mange aspektene ved araknoidale cyster, som familiær opphopning og sameksistens med andre tilstander hvor cystedannelse i et eller flere organer er et kjennetegn på tilstanden (for eksempel autosomal dominant polycystisk nyresykdom (ADPKD)).
Forskning på kliniske aspekter ved araknoidale cyster har vært et hovedsatningsområde ved Nevrokirurgisk avdeling, Haukeland Universitetssykehus. Vi har gjennom årene samlet et unikt pasientmateriale, som antakeligvis er verdens største og som har resultert i et stort antall publikasjoner utgående fra avdelingen.
Det aktuelle prosjektet, Molekylærbiologisk undersøkelse av intrakraniale, araknoidale cyster, har blitt til som en naturlig videreutvikling av et PhD-prosjekt (C.A.Helland: Intrakraniale, araknoidale cyster hos voksne – En klinisk, radiologisk, nevropsykologisk og molekylærbiologisk studie) finansiert av Helse Vest 2004-2007. Under arbeidet med PhD-prosjektet gjorde vi flere interessante observasjoner, bl.a. et tilfelle av ”speilbilde-cyster” hos eneggede tvillinger. Dette tror vi kan indikere at en genetisk mekanisme ligger bak dannelsen av araknoidale cyster.
Vi har ved Nevrokirurgisk avdeling etablert en tumorbank (NSD nr 9634), hvor vi rutinemessig fryser ned vev fra ulike nevrokirurgiske tilstander som opereres, og hvor vev fra araknoidale cyster inngår.
Vi ønsker på bakgrunn av våre kliniske observasjoner å foreta en global genekspresjonsstudie av araknoidale cyster, og i tillegg å gjøre en detaljert undersøkelse av kromosomene i cellene som disse cystene er bygget opp av. I dette arbeidet ønsker vi å benytte flere ulike molekylærbiologiske metoder, bl.a. mikromatriseteknologi, DNA copy number analyse og kvantitativ real time PCR, i tillegg til proteomikk-analyser. Hensikten med studien er å kartlegge hvilke gener som er aktive og styrer proteinproduksjonen i cystene, og dermed finne ut hvordan cystene skiller seg fra normal araknoidea. Målet blir dermed å avdekke hvilke biologiske prosesser som er av betydning for dannelse og opprettholdelse av araknoidale cyster.
Siden araknoidale cyster er væskefylte prosesser, er det svært relevant å undersøke mekanismer som er kjente fra væsketransport i sentralnervesystemet, herunder produksjonen av cerebrospinalvæske (CSF).
Problemstilling og hypoteser
Del 1
Global genekspresjonsstudie av araknoidale cyster
Studien er gjennomført, og artikkel er sendt inn til tidsskrift for publikasjon
Del 2
Ekspresjonstudie av CSF-produksjonsgener i araknoidale cyster
Studien er gjennomført, og artikkel er sendt inn til tidsskrift for publikasjon
Prosjekt 3.
Proteomikkstudier av væske og vev fra intrakraniale araknoidalcyster
Denne delen av studien består av flere separate problemstillinger. Væske fra cystene er samlet inn, og analyser starter våren 2010.
Vitenskapelige artikler
Berle Magnus, Kroksveen Ann C, Haaland Oystein A, Aye Thin T, Opsahl Jill A, Oveland Eystein, Wester Knut, Ulvik Rune J, Helland Christian A, Berven Frode S
Protein profiling reveals inter-individual protein homogeneity of arachnoid cyst fluid and high qualitative similarity to cerebrospinal fluid.
Fluids Barriers CNS 2011;8():19. Epub 2011 mai 20
PMID: 21599959
Berle Magnus, Wester Knut G, Ulvik Rune J, Kroksveen Ann C, Haaland Oystein A, Amiry-Moghaddam Mahmood, Berven Frode S, Helland Christian A
Arachnoid cysts do not contain cerebrospinal fluid: A comparative chemical analysis of arachnoid cyst fluid and cerebrospinal fluid in adults.
Cerebrospinal Fluid Res 2010;7():8. Epub 2010 jun 10
PMID: 20537169
Torgersen Johan, Helland Christian, Flaatten Hans, Wester Knut
Reversible dyscognition in patients with a unilateral, middle fossa arachnoid cyst revealed by using a laptop based neuropsychological test battery (CANTAB).
J Neurol 2010 Nov;257(11):1909-16. Epub 2010 jul 4
PMID: 20602236
Helland Christian A, Aarhus Mads, Knappskog Per, Olsson Lisa K, Lund-Johansen Morten, Amiry-Moghaddam Mahmood, Wester Knut
Increased NKCC1 expression in arachnoid cysts supports secretory basis for cyst formation.
Exp Neurol 2010 Aug;224(2):424-8. Epub 2010 mai 21
PMID: 20471979
Aarhus Mads, Helland Christian A, Lund-Johansen Morten, Wester Knut, Knappskog Per M
Microarray-based gene expression profiling and DNA copy number variation analysis of temporal fossa arachnoid cysts.
Cerebrospinal Fluid Res 2010;7():6. Epub 2010 feb 26
PMID: 20187927
Helland Christian A, Lund-Johansen Morten, Wester Knut
Location, sidedness, and sex distribution of intracranial arachnoid cysts in a population-based sample.
J Neurosurg 2010 Nov;113(5):934-9. Epub 2010 jan 22
PMID: 20095787
Berle M, Kroksveen AC, Ulvik R, Berven F, Helland CA
Proteomics in neurosurgery - can this give better insight in one of your problems?
Proceeding of the Norwegian Neurosurgical Society Vol 3 - 2012
Berle M, Kroksveen A, Wester K, Ulvik R, Berven F, Helland C
Arachnoid cysts - Fluid analyses exploring filling mechanisms
Proceeding of the Norwegian Neurosurgical Society Vol 2 - 2011
Berle M, Helland C, et al.
Proteomikk og karakterisering av araknoidale cyster
Nevrokirurgisk høstmøte 2010
Doktorgrader
Mads Aarhus
Transcriptome analysis of meningiomas, vestibular schwannomas, and arachnoid cysts
- Disputert:
- november 2010
- Hovedveileder:
- Knappskog P, Lund-Johansen M
Christian Helland
PhD
- Disputert:
- oktober 2009
- Hovedveileder:
- Knut Wester
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til Faglig rapportering, Helse Vest