Bakgrunn
Diagnostiske undersøkelser i pasienter med alvorlige nevrologiske sykdommer benytter i våre dager sekvensering av hele arvestoffet (genomet) i blodprøver fra pasientene, men kun data fra gener som er kjent assosiert med sykdommer blir analysert. Færre enn 50% av de undersøkte pasientene får en molekylær diagnose etter disse analysene, noe som ikke bare understreker det sterke behovet for forbedrede diagnostiske tilbud til disse pasientene, men som også synliggjør den manglende kunnskapen om disse sykdommene.
Problemstillinger
I vårt prosjekt rekrutterer vi på pasienter med nevrologiske sykdommer med debut i barnealder og som ikke har fått en molekylær diagnose etter diagnostiske genomundersøkelser. Det er svært sannsynlig at mutasjoner i enkeltgener er årsak til sykdommene i disse pasientene idet de fleste har et progressivt sykdomsforløp, metabolske avvik, affiserte søsken og/eller beslektede foreldre. Dessuten har ikke-genetiske årsaker, slik som infeksjon, traume eller hypoksi, blitt ekskludert. De fleste av pasientene har også funn ved billeddiagnostikk av hjernen (MR).
I prosjektet analyserer vi data fra hele arvestoffet, dvs de mer enn 15 000 genene som ikke tidligere har vært vist assosiert med sykdommer, samt de 98% av genomet som ikke koder for proteiner (ikke-kodene DNA). Effekten av antatt sykdomsgivende genetiske varianter undersøkes videre i cellelinjer, celler fra pasientene og i modellorganismer, primært sebrafisk. I tillegg til å påvise den molekylære diagnosen i mange av de inkluderte pasientene, avdekker vi viktig ny humanbiologisk kunnskap igjennom karakteriseringen av nye sammenhenger mellom gendefekter og deres cellefysiologiske effekter, og videre hvordan disse gir opphave til de kliniske utslagene i pasientene.
Mål og metode
- For å identifisere de molekylære årsakene til den enkelte pasients sykdom, analyserer vi alle gener genomdata fra pasienter med komplekse hjernemisdannelser.
- Vi analyserer også det globale genuttrykket i celler fra pasientene ved RNA-sekvensering (RNA-seq)
- For å studere strukturelle og funksjonelle defekter forårsaket av de identifiserte mutasjonene, manipulerer vi genuttrykk i cellelinjer og i fibroblaster fra pasientene (RNAi og ekspresjonskonstrukter).
- For å undersøke effekten av potensielle sykdomsgivende genetiske varianter, manipulerer vi uttrykk av homologe gener i sebrafisk og evaluerer hvilke resultater dette gir hjernen i sebrafisklarver.
- For å identifisere flere pasienter med mutasjoner i genene vi studerer, screener våre internasjonale samarbeidspartnere våre kandidatgener i sine pasientkohorter.
- For å studere sammenhengen mellom påviste mutasjoner og de kliniske konsekvensene, vil vi i noen tilfeller studere CRISPR/CAS-muterte sebrafisk-modeller og karakterisere deres hjernefenotyper i modellen. Dette vil strekke seg over en tidsperiode som går ut over et forskerlinjeprosjekt.
Studentens arbeidsoppgaver
Avhengig av studentens interesser, vil studentprosjektet kunne bidra i noen av de følgende delprosjektene:
- Analysere genomdata: 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 data-analyse og vil utføre dette arbeidet i nært samarbeid med medlemmer av forskningsgruppen.
- Utforske hypoteser om de genetiske variantenes molekylære konsekvenser: Gjennomføre in vitro-eksperimenter i celler etablert fra pasientene, i celler som er tilgjengelige gjennom samarbeids-partnere, og/eller etablerte cellelinjer.
- Studere potensielle nye sykdomsgener i sebrafiskembryo.
- Systematisere klinisk informasjon: 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 prof. E. Frengens forskningsgruppe ved Avdeling for medisinsk genetikk (AMG, UiO/OUS). Studenten vil bli veiledet av Frengen og Dr. Misceo (co-PI), og jobbe tett sammen med medlemmene i forskningsgruppen: PhD-, MSc- og forskerlinjestudenter og en forskningstekniker.
Avanserte cellebiologiske analyser, inkludert “state-of-the-art imaging” gjennomføres i samarbeid med gruppen til Professor Cinzia Progida (Institutt for biovitenskap, UiO). Zebrafiskarbeid gjennomføres i samarbeid med gruppen til Professor Camila Esguerra (Centre for Molecular Medicine, UiO).
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 sjeldne nevrologiske sykdommer.
AMG har et godt læringsmiljø. For tiden jobber mer enn 30 P.docs, PhD-, MSc- og forskerlinjestudenter ved AMG. Vårt miljø er tverrfaglig, internasjonalt, ungt og ambisiøst. Vi ser frem til å veilede nye studenter.
Her finner du mer informasjon om Frengens forskningsgruppe.