Resultate des englischen Q&As mit Dr. Bohn vom 10.07.2016


Q&A mit Dr. Markus Bohn zum Thema Genetik von Bindegewebserkrankungen (mit Schwerpunkt Tenascin X)

Teil 2 – Ergebnisse des englischen Q&As vom 10.07.16

1

Frage

Ich habe mich bisher nicht wirklich mit TNXB und TNX beschäftigt deshalb könnte das hier eine schlechte Frage sein. In welcher Beziehung stehen TNXB und TNX spezifisch zu EDS? Es macht Sinn dass diese Hand in Hand gehen aber haben alle Menschen mit EDS wahrscheinlich eine TNXB Variante? Oder kann man auch EDS ohne TNXB Faktor haben?

Antwort

Es gibt mehrere Beziehungen zwischen EDS und TNXB. Es sieht im Moment so aus dass ca. 10 Prozent der Menschen mit EDS vom hypermobilen Typ eine TNXB Variante tragen. 9 Prozent aller CAH Patienten haben ein defektes TNXB Allel und leiden unter CAH-X was einen separaten Typen darstellt. Patienten mit TNX Mangel (kein TNX im Serum erfassbar) erscheinen wie der klassische Typ des EDS. Das heisst nicht dass jeder mit EDS notwendigerweise eine TNXB Variante oder einen Protein Mangel hat.

2

Frage

Was genau sind denn die Rohdaten vom Genetik-Labor? Sind diese wichtig und ich sollte sie haben? Oder sind diese etwas was nur ein Genetiker braucht?

Antwort

Der Datentyp ist stark von der Testmethode abhängig. Lass uns davon ausgehen es geht um eine Art der Sequenzierung. Die echten „Rohdaten“ sind verschiedene Farbintensitäten die mit einzelnen Nukleotidpositionen korrespondieren (aufgrund der Sequenziertechnik). Diese Farbwerte werden in die tatsächliche Nukleotidsequenz übersetzt. Jede dieser Lesesequenzen ist nur wenige hundert Basen lang. Ein längeres Gen kann über 70000 Basen lang sein (wie TNXB) weshalb es mehrere überlappende „reads“  braucht um komplett abgedeckt zu sein.

Aber Sequenzierung ist nicht perfekt. Es ist tatsächlich sehr einfach ein Nukleotid falsch zu lesen oder mehrere „reads“ falsch zu assemblieren weshalb es viele Wiederholungen braucht. Normalerweise werden heutzutage zwischen 50 und 100 Wiederholungen als gut angesehen.

Genetische Testung kann ausserdem auch etwas anderes meinen als sequenzieren. Allel- spezifische Hybridisation oder SNP (single nucletoid polymorphism) Microarrys sind Formen der Genotypisierung die abhängig von spezifischen Sonden für bekannte Varianten sind.

Wenn du dich Genotypisieren lässt könnten die möglichen Rohdaten die du mit nach Hause nehmen kannst eine Liste von 500000 genetischen Varianten die du hast, oder eben nicht hast sein (zum Beispiel bei Verwendung des Affymetrix Human SNP 5.0 GeneChip).

Sprechen wir von einem Gen/Exome/Whole Genome Sequenzierung dann kannst du eine Liste von allen Stellen bekommen die sich von der Referenzsequenz unterscheiden. Der Vorteil vom Sequenzieren ist, dass auch unbekannte, nie zuvor gesehene Dinge gefunden werden können.

Sorry, das war etwas lang aber ich dachte das wäre auch für andere von Interesse. Ich musste gerade selbst nachsehen wie viele Varianten vom Affymetrix System gefunden werden können. Wenn ich einen Gentest machen lassen würde, würde ich mir immer eine Liste von allen gefundenen Varianten geben lassen oder wenn möglich, die eigentliche Sequenz. Diese werden sich in deinem ganzen Leben nicht ändern und damit hast du die Möglichkeit diese zu jedem weiteren Spezialisten oder neuen Tests die in der Zukunft existieren mitzubringen.

3

Frage

Ich habe eine Punktmutation auf TNXB. Mir wurde gesagt diese wurde nie zuvor gesehen. Ich bin hypermobil aber zeige hauptsächlich Symptome einer vaskulären Beteiligung. Ich habe Arterienrupturen von kleinen und mittleren Gefässen, mehrere Aneurysmen in großen Gefässen wie Aorta und Arteria carotis interna, Schlängelung der Ilium Arterie, Aorta und der Carotis interna und starke Stenose der Halswirbelsäulen Arterien durch die Schlängelung. Es gibt keinen anderen Grund für diese Dinge ausser eine BG Erkrankung. Die vaskulären Probleme entstanden in meinen 40ern. Es gibt eine Familiengeschichte von 2 plötzlichen Toden aber keine Hypermobilität in der Familie. Kann es möglich sein dass meine TNXB Variante diese Probleme verursacht oder ist dies ausgeschlossen?

Es wurde Marfan, Loeys-Dietz und vEDS ausgeschlossen. Könnte es einen anderen genetischen Defekt geben der diese vaskulären Probleme auslöst?

Antwort

Das hängt stark von der eigentlichen Mutation ab, manche können sehr zerstörerisch sein (Einsetzen oder Deletieren von Cysteinen oder großen Aminosäuren) andere können neutral sein (zum Beispiel ein Austausch von Valin mit Leucin in einem Teil der keine Interaktion mit anderen hat). Zudem findet sich TNX auch um Blutgefässe herum und wir wissen dass es ein Organisator des BG ist, insofern könnte dies einer der Schlüssel sein.

Aber Vorsicht: TNXB ist eines der wenigen Gene für die wir diese Art von Zusammenhängen erstellen können (und ich habe damit gearbeitet deswegen ist es das Erste was mir einfällt). Es wird sicherlich andere in Frage kommende Gene geben und vielleicht sogar andere Typen von CTDs die auf deine Beschreibung passen.

4

Frage

Haben EDS Betroffene  die unter Neuropathie leiden immer einen Small Fiber Neuropathie? Und sollte eine Biopsie positiv für SFN sein?

Antwort

Hmmm, ich weiss nicht warum Neuropathien limitiert auf SFN sein sollten. TNX wird auch in peripheren Nerven gefunden und es gab Spekulation über TNX Beteiligung an Muskel-Nervübergängen. Ich wäre nicht überrascht wenn es eine ursächliche Verbindungen zwischen EDS (bei TNX Defekten) und peripheren Neuropathien gäbe.

5

Frage

Ich habe mich gefragt ob CRISPR Technologie eines Tages genutzt werden könnte um TNXB Mutationen zu korrigieren?

Antwort

Ich habe tatsächlich ein CRISPR Experiment in einem anderen Projekt und ich liebe die Technologie. Die Hoffnung ist (glaube ich) dass eines Tages die genetische Urasche einer Erkrankung aus dem Gen editiert werden kann. Aber das würde vermutlich weit vor der Geburt passieren müssen denn nur dann könnte man sicher gehen dass man das Zielgen in jeder einzelnen Zelle trifft.

6

Frage

Was ist der einfachste Weg um TNXB Mutationen festzustellen? Bluttest, Hautbiopsie?

Antwort

Aktuell in Mode dafür ist Exon Sequenzierung. Es gibt viele kommerzielle Angebote für Whole Exome Sequencing. Caveat: Wenn 2 oder mehr Exons eine hohe Sequenzidentität zeigen (z. B. durch Pseudogene) kann das zu Fehlern führen (wie es schon bei einigen Menschen passiert ist die ihr TNXB sequenzieren lassen wollten).

Frage

Also führt das Whole Exome Sequencing möglicherweise zu Fehlern? Gibt es andere/bessere Optionen?

Antwort

Die Fehler die andere bekamen waren z. B. „Exon 40 konnte aufgrund von Pseudogenen nicht sequenziert werden“. Zumindest würdest du damit nicht fehlgeleitet werden von einer falsch positiven Mutation. Wenn dich ausschliesslich TNXB interessiert dann ist ein Einzelgentest die beste Option. Wenn du mehrere Gene abgedeckt wissen willst dann Whole Genome Sequencing.

7

Frage

Wie spielt Tenascin X eine Rolle in Liquor Leaks oder Chiari?

Antwort

Da TNX Bindegewebe beeinflusst und Liquor Leaks und Chiari eine klare BG Komponente haben könnte da eine tatsächliche Verbindung bestehen. Es gibt dafür keine Daten (wie für die meisten EDS Komorbiditäten) aber wenn es welche gäbe könnten die ähnlich aussehen wie in anderen BG Erkrankungen.

8

Frage

Gibts es mögliche Ideen ob TNXB und andere Kollagen-Mutationen die Zell-zu-Zell Kommunikation beeinflussen können?

Antwort

Extrazelluläre Matrixproteine haben Signalfunktion und Kollagen, zum Beispiel, ist involviert in der Überleitung des Epithel-zu-Mesenchym Übergangs.  TNX ist involviert im TGFbeta Signalweg. Ich weiss nicht in wie weit einzelne Mutationen im Kontext des Zell-Signalwegs beschrieben wurden aber das ist definitiv etwas was in der Zukunft passieren wird.

9

Frage

Was bringt biomedizinische Forschung?

Antwort

Man sieht nicht nur dass ein besonderer Genotyp mit einem Krankheitsbild assoziiert ist, sondern man ist in der Lage ursächliche Zusammenhänge herzustellen und neue diagnostische und therapeutische Möglichkeiten zu finden.

10

Frage

Kannst du uns einen kurzen Einblick in dein neues TNXB paper geben?

Antwort

CAH-X Betroffene leiden unter  einer TNX Haploinsuffizienz weil eines der beiden Allele nicht funktionsfähig ist. Doch trotzdem war der Phänotyp des EDS bei allen Betroffenen unterschiedlich ausgeprägt . Die These war dass Punktmutationen in dem verbleibenden TNXB Allel zum unterschiedlichen Phänotyp des EDS beitragen.

11

Frage

Was ist der Unterschied zwischen einem Wissenschaftler und einem Arzt?

Antwort

Die Aufgabe von Ärzten ist aktuelles Wissen und Kenntnis anzuwenden. Wissenschaftler müssen neue allgemein gültige Erkenntnisse finden die dann anwendbar sind für den praktizierenden Arzt.

12

Frage

Was ist ein Protein und wie verändert eine Mutation ein Protein?

Antwort

Gene codieren für Proteine die eine Funktion haben. Gen ist nur Information, wohingegen das Protein dann die Funktion ausführt. Mutationen können zu unterschiedlichen Mengen an Protein führen wenn sie nicht im codierenden Teil sind oder sie können die Funktion des Proteins verändern.

13

Frage

Welche TNX EDS Typen gibts denn?

Antwort

TNX Deficiency: Gar kein nachweisbares TNX im Serum (homozygot)

TNX Haploinsuffzienz: Die Hälfte von dem was Gesunde TNX im Serum haben (heterozygot)

CAH-X: Haploinsuffizient; CAH + EDS

Mutationen von denen man nicht weiss was sie genau tun (Funktionsstörung?) Volle Menge TNX. Haben ein Protein mit anderen Eigenschaften.

14

Frage

Wie führt eine genetische Veranlagung zu einem Phänotyp?

Antwort

Bsp. TNX: C>G in Exon 40

Das Cystein wird durch Tryptophan ersetzt. Der Austausch des Cysteins durch ein Tryptophan führt zum Aufbruch einer Disulfidbrücke wodurch die Faltung der Sekundärstruktur gestört wird. Dies führt wiederum zu Fehlern in der Organisation der Fibrillinfasern im Gewebe und zum EDS Gewebstyp.

15

Frage

Wie genau und aussagekräftig sind Gentests und welche Methode ist die Beste?

Antwort

Exome Sequencing hat das Potential Fehler im proteincodierenden Teil (Exone) aufzudecken aber nicht in regulatorischen Bereichen z. B. Promotor und Intronsplicesites.

Whole Genome Sequencing untersucht die komplette DNA mit allen regulatorischen Elementen.

Beide weisen eine hohe Fehlerquote auf wenn man nach einem einzelnen Basenaustausch sucht. Große Deletionen zu finden ist einfacher. Viele Mutationen sind ausserdem stille Mutationen die  keinen Einfluss haben.

Paneldiagnostik und Einzelgentests sind genau aber limitiert auf Dinge die man bereits kennt.

16

Frage

Wenn ich mich richtig erinnere kann man einige genetische Erkrankungen anhand metabolischer Marker im Blut und Urin diagnostizieren (z. B. Hypophosphatasie, bei der einige Werte zu niedrig und andere zu hoch sind weil es zu einer metabolischen Blockade kommt). Wäre es möglich durch abnormale Blut oder Urinwerte Rückschlüsse auf die Art der metabolischen Blockade zu ziehen auch ohne die Mutationen und deren Lokalisation zu kennen? Wäre es möglich sich systematisch die verschiedenen metabolischen Regelkreise anzusehen die abnormale Laborergebnisse zeigen und dann aufgrund dieser Resultate Rückschlüsse zu ziehen in welchem genetischen Bereich die Mutation liegt? Ist das ein Weg den die Forschung einschlägt? Gibt es einen möglichen Zusammenhang zwischen niedriger alkalischer Phosphatase und EDS (hypermobiler Typ, unklare Mutation).

Antwort

Es gibt viel spannende Forschung  die versucht metabolische Marker mit genetischen Ursachen in Verbindung zu bringen. Zum Beispiel gibt es eine spektakuläre neue Technik die während Tumoroperationen Gewebe verdampft und direkt am Skalpell metabolische Tumormarker analysiert. Dies geschieht in Echtzeit während der Arzt den Tumor entfernt, damit weiss er wo gesundes Gewebe anfängt und der Tumor endet. Diese Daten (spezifische Tumormarker) werden mit deep sequencing Daten (mRNA Level jedes Patienten) kombiniert um neue Verbindungen oder ganze Netzwerke an voneinander abhängigen Faktoren die am Krankheitsverlauf beteiligt sein könnten zu finden. Also ja, es gibt starke Forschung in die Richtung.

Betreffend der alkalischen Phosphatase und EDS: Mir ist derzeit kein klarer Zusammenhang zwischen niedrigen Enzymleveln und EDS bekannt. Aber die individuelle Rolle von Enzymen, die an vielen Stoffwechselfunktionen beteiligt sind, sind bei einer vielschichtigen Erkrankung wie EDS schwer einzuordnen.

17

Frage

Meine Mutter, beide Töchter und ich sind mit EDS vom hypermobilen Typ diagnostiziert. Vor kurzem stellte sich heraus dass ich und eine meiner Töchter die genetische Variante die mit dem Stickler Syndrom assoziiert ist trage (COL11A2) und wir sind heterozygot für AMPD1 welches mit Myopathie in Verbindung steht (wir waren die einzigen zwei Familienmitglieder die genetisch getestet wurden). Der Genetiker sagte diese Resultate wären „von unklarer klinischer Signifikanz“. Da bisher kein klares ursächliches Gen für EDS HT identifiziert werden konnte frage ich mich ob möglicherweise multiple, ziemlich häufig auftretende Varianten wie diese in Kombination mit Umweltfaktoren auslösend sein könnten? Weisst du von Forschung auf diesem Gebiet?

Antwort

Ich arbeite nicht in der Diagnostik aber so weit ich verstanden habe kann „klinische Signifikanz“ nur dann gewährleistet werden wenn diese spezielle Mutation bereits als korrelierend mit dem Krankheitserscheinungsbild in der Literatur beschrieben wurde. Es ist sehr schwer bis unmöglich vorherzusagen wie der individuelle Phänotyp einer Mutation aussehen wird. Mehrere Gruppen arbeiten sehr hart die genetischen Varianten zu finden die für EDS auslösend sind, die Anzahl der Mutationen mit „klinischer Signifikanz“ sollte also weiter steigen.

Bezüglich der Kombination an häufigen/nicht signifikanten Varianten: Kleine Veränderungen an verschiedenen Teilen von komplexen Netzwerken können sich in der Tat summieren oder synergistischen Effekt haben (was zu einem Sturm führt). Zell/Gewebsfunktionen bilden ein ausserordentlich kompliziertes Netzwerk.

Forschung beginnt meistens mit einer klaren genetischen Variante – einer kaputten Beziehung. Wenn das nicht funktioniert gehen wir zum nächsten Schritt über. Am Ende wird dann nicht mehr  nach spezifischen Varianten geschaut sondern es werden alle Varianten verglichen. Ein aktuelles Beispiel wäre die Suche nach der genetischen Basis von Schizophrenie, was sich als sehr komplex herausstellt. Gruppen suchten im ganzen Genom nach Korrelationen mit Einzelnukleotid-Varianten. Diese Methode würde tatsächlich nachweisen ob Kombinationen von häufigen Varianten mit einem Phänotyp korrelieren. ich glaube nicht dass das im moment für EDS gemacht wird.

Umweltfaktoren: Ohne eine klare Ursache-Wirkung Beziehung ist es schwer anwendbare Einblicke zu bekommen aber es scheint als gäbe es in manchen EDS Fällen hormonelle oder immunologische Einflüsse die den Krankheitsbeginn bzw. Verlauf beeinflussen. Ich würde das als Umweltfaktoren zählen, kenne aber nichts umsetzbares das für die Diagnostik genutzt werden könnte.

18

Frage

Wie akkurat und verlässlich sind Gentest für vEDS?

Antwort

Im moment können >95 Prozent aller pathogenen Varianten von vEDS nachgewiesen werden mittels Sequenzanalyse (und es gibt andere Gentests für seltenere Varianten). Aber das sind nach wie vor keine 100 Prozent und es gibt immer eine Chance das vEDS Symptome auftreten ohne identifizierbares Gen. Das ist weshalb der klinische Phänotyp ausschlaggebend ist, gefolgt von Gewebserscheinungsbild und genetischen Varianten.

Es gibt ausserdem überlappende EDS Typen die mit Symptome einhergehen die dem vaskulären Typen ähneln z. B. COL3A1 Mutationen die zu einer Überlappung zwischen klassischem und vEDS führen.

De Paepe A, Malfait F. The Ehlers-Danlos Syndrome, a disorder with many faces. Clin Genet 2012; 82; 1-11.

19

Frage

Denkst du dass für alle hEDS Typen genetische Mutationen ursächlich sind? Versus autoimmun?

Antwort

Im Moment ist die Arbeitstheorie dass es direkte genetische Ursachen für verschiedene EDS Typen gibt.  Es gibt auch kein klares versus wie in deiner Frage formuliert, denn einige Autoimmunerkrankungen haben einen ursächlichen genetischen Auslöser (z. B. gibt es epidemiologische Studien die eine 65-prozentige Chance beschreiben an Osteoarthritis der Hände zu erkranken), aber diese deuten meist eine Polygene Vererbung an.

20

Frage

Glaubst du dass Heilung oder bessere Therapien gefunden werden können durch deine Forschungsergebnisse?

Antwort

Davon ausgehend dass du Punktmutationen auf TNXB meinst die den Schweregrad des EDS Phänotyps betreffen dann ist die Antwort nein. Die genetische Ursache einer Erkrankung zu finden heisst leider nicht dass dies zu heilenden Massnahmen führt. Sonst wäre es ziemlich einfach mit negativen Konsequenzen von Aneuploidien (z. B. Trisomie) umzugehen. Im Fall von strukturellen extrazellulären Matrixproteinen wie TNX ist es extrem schwierig an therapeutische/heilende Massnahmen zu denken weil es ein Protein ist das seine Funktion erfüllt in dem es zur richtigen Zeit, am richtigen Ort, in der richtigen Menge auftritt.

Hier gibt es kein Enzym das man mittels kleinen Molekülen blockieren kann oder ein Rezeptor der aktiviert werden muss und damit fällt es im moment nicht in den Bereich in dem pharmazeutische Intervention möglich ist. Ein „kaputtes“ TNX zu reparieren, oder ein „fehlendes“ im ganzen Bindegewebe zu supplementieren ist nichts wofür momentan eine Technologie existiert.