Translasjonell øyeforskning

I dette prosjektet har vi utredet individer med arvelige øyeforandringer klinisk og genetisk, og vi har undersøkt konsekvensene av påviste mutasjoner både på protein- og cellenivå, samt i transgene organismer. Prosjektet er nært knyttet til Cecilie Bredrup sitt prosjekt og det vises til hennes rapport for mer utfyllende detaljer om sykdommer som har vært utedet og hvilke genfunn som har vært gjort. Her er en kort liste av de som er publisert: 1) Sensenbrenner sykdom - assosiert med mutasjoner i WDR19 genet (Am J Hum Genet 2011) 2) Fremre avsnitt dysgenese - assosiert med mutasjoner i COL4A1 genet (Am J Ophthalmol 2013) 3) "High myopia - excavated optic disc anomaly" - assosiert med mutasjoner i MYCBP2 genet (Am J Ophthalmol 2015) 4) Retinitis pigmentosa og nephronophthise i samme familie - assosiert med mutasjoner i PDE6A genet og MAPKBP1 genet (Am J Hum Genet in press 2017) Undersøkelse av konsekvenser av mutasjoner har vært konsentrert omkring to tilstander. 1) Medfødt stromal hornhinnedystrofi. Dette er en sjelden forandring som kjennetegnes av små uklarheter i hornhinnen. Vi har tidligere vist at denne tilstanden skyldes mutasjoner i genet som koder for decorin. Decorin-proteinet har betydning bl.a. for hvordan collagenfibrillene bygges opp. Som følge av mutasjonen dannes det en forkortet variant av decorin. Vi har tidligere vist at forkortet decorin har en tendens til å aggregere og at det hos pasientene finnes en opphopning av decorin i avgrensede områder i hornhinnen tilsvarende områdene med uklarheter. I dette prosjektet har vi i samarbeid med et fransk firma, Genoway, fått laget en transgen mus hvor mutasjonen hos en norsk familie har blitt introdusert inn i arvestoffet hos musene. Håpet var at vi kunne benytte en musemodell til å utrede mulige behandlingsformer. Imidlertid viste det seg at musene ikke fikk uklarheter i hornhinnen. Dette fant vi skyldtes at forkortet decorin ikke ble eksportert ut av cellene, men ble holdt tilbake i endoplasmisk retikulum. Dermed ble det ikke dannet aggregater av decorin utenom cellene. Det viste seg også at det forkortede decorin hos musene hadde en litt annen aminosyrerekkefølge i "halen". De tre siste aminosyrene utgjør en signalsekvens for retensjon av proteiner i endoplasmisk retikulum. Selv om musene ikke kunne brukes til terapiforsøk så viser arbeidet at eksport av decorin ut av cellene er en forutsetning for at uklarhetene i hornhinnen skal oppstå. Dersom man skal lage en modell av sykdommen hos mus så tror vi at det vil være fornuftig å introdusere hele det humane genet for decorin slik at man sikrer eksport også av det trunkerte decorin-proteinet. 2) Brittle cornea syndrome. Dette er også en sjelden tilstand. Den kjennetegnes av at affiserte individer får ekstremt tynn hornhinne. I tillegg får de systemiske forandringer, vanligst skoliose, samt nedsatt hørsel, tannforandringer og osteoporose. Vi har vist at tilstanden i en norsk familie skyldes mutasjoner i ZNF469 genet. ZNF469 er et sink-finger protein med har ukjent funksjonen. Mutasjonen i den norske familien medfører at en av sink-fingrene blir endret. ZNF469 koder for et stort protein med 3925 aminosyrer. Sink-fingerproteiner kan binde både til DNA, RNA og andre proteiner, og har ulike funksjoner. Vi har fått laget antistoffer mot to peptidfragmenter fra proteinet og dessuten klonet genet både med og uten mutasjonen som vi fant i den norske familien. Vi arbeider nå med å kartlegge hvor i cellen det er lokalisert og hvilken funksjon det kan ha. Vi er nå i avslutningsfasen, men det gjenstår å undersøke om proteinet prosesseres på noen måte, og vi vil også undersøke hva som skjer i celler der proteinet ikke blir uttrykt. Relevante eksperimenter vil bli gjennomført i løpet av 2017. Genfunnene har betydning for pasientene og behandlende lege som har fått en forklaring på sykdomstilstanden. Som følge av et mangeårig samarbeid med Senter for medisinsk genetikk og molekylærmedisin har vi fått etablert diagnostisk eksomsekvensering av pasienter med genetisk betinget netthinnesykdom. Dette vil gi mulighet for presis diagnostikk av arvelige nettthinnesykdommer, og er helt sentralt når genterapi blir et etablert behandlingstilbud. Dessverre førte ikke forsøket med å lage en transgen musemodell for medfødt stromal hornhinnedystrofi frem. Imidlertid ga arbeidet en innsikt i mekanismer for hvordan denne formen for hornhinnedystrofi oppstår. Dels gjelder dette betydningen av ekstracellulær eksport, dels at det forkortede proteinet aggregerer og at sykdommen således utgjør en tilstand hvos misfolding av et protein er essensielt. Studiene av ZNF469 har gitt ny innsikt i en mulig funksjon til dette proteinet. Tidligere har man postulert at det kan ha en betydning som trasnkripsjonsfaktor alternativt en strukturell funksjon, men våre data peker mer i retning av en rolle i forbindelse med celledeling. Vi har etterhvert skaffet verktøyet vi trenger for å fullføre denne delen av prosjektet.