Positionelle Identifizierung der Krankheitsgene bei idiopathisch generalisierten Epilepsien

In dieser Arbeit wurden durch eine VAPSE (variants affecting protein structure or expression)- basierte Strategie acht Kandidatengene für die Untersuchung der neurologischen Krankheitsgruppe „idiopathische Epilepsien“ sequenziert. Die hierbei identifizierten Variationen wurden mittels in silico Analysen bewertet und gegenüber häufigen Sequenzvarianten in der Population abgegrenzt. Bei der anschließenden familiären Kosegregationsanalyse konnte eine neue nicht-synonyme Variante (c.920G>A, p.Arg307His) im Gen CACNA1I identifiziert werden, die eventuell zur Epilepsie führt. Durch eine Fall-Kontroll-Assoziationsstudie konnte weiterhin die Assoziation des durch Sequenzierung identifizierten SNPs rs1130183 im Gen KCNJ10 mit IGE bestätigt werden.
Genetisch determinierte Funktionsstörungen von Ionenkanälen spielen eine zentrale Rolle bei der Entstehung von monogenen Epilepsien und erlauben erste konkrete Einblicke in kritische Schlüsselstellen der molekularen Epileptogenese. Um die wichtigsten genetischen Risikofaktoren umfassend aufzudecken, sind hinreichend große Studienkollektive von mehreren tausend Einzelfällen und mehreren hundert Multiplex-Familien erforderlich.
Insbesondere genomweite, hochauflösende Assoziationsstudien eröffnen eine aussichtsreiche Perspektive, die häufigsten epileptogenen DNA-Varinaten systematisch zu erfassen und deren interaktives Zusammenspiel bei der Epileptogenese zu ermitteln. Weitere Impulse für die Epilepsie-Genetik sind durch das US-amerikanische ″Human Channelopathy Project″ zu erwarten, dass derzeit eine Sequenzanalyse von 250 neuronalen Ionenkanal-Genen bei 500 Patienten mit idiopathischen Epilepsien und 500 gesunden Populationskontrollen durchführt.
Sequenzsanalyse von Kandidatengenen ist eine aussichtvolle Strategie zur Identifizierung der krankheitsverursachenden Variationen. Neuere Entwicklungen in der Mutationsanalyse wie z.B. Genotypisierungstechniken, und bei statistischen Verfahren wie z.B. Powertest haben die Aussagekraft und Effizienz der VAPSE-basierten Analyse deutlich verbessert. Durch die bei einer VAPSE-basierten Analyse durchgeführte Genotyp-zu-Phänotyp-Suche in großen Kollektiven, ist dieses Verfahren besonders für komplexe Krankheiten geeignet (Weinshenker und Sommer, 2001).

Inhaltsverzeichnis

• ZUSAMMENFASSUNG
• INHALTSVERZEICHNIS.
• ABBILDUNGSVERZEICHNIS
• TABELLENVERZEICHNIS
• ABKÜRZUNGEN.
• 1. EINLEITUNG.
• 1.1 GENETIK DER IDIOPATHISCH GENERALISIERTEN EPILEPSIEN
• 1.2 KLASSIFIKATION DER IGE-SYNDROME
• 1.3 KENNTNISSTAND DER MOLEKULARGENETISCHEN ANALYSEN BEI IGE
• 1.3.1 Monogene idiopathische Epilepsien.
• 1.3.2 Idiopathische Epilepsien mit komplexer genetischer Disposition
• 1.4 KOPPLUNGSANALYSEN
• 1.5 ASSOZIATIONSANALYSEN
• 1.5.1 Genom-weite Assoziationsstudien
• 1.6 SEQUENZANALYSEN VON KANDIDATENGENEN
• 1.7 ZIELSETZUNG.
• 2. MATERIAL UND METHODEN
• 2.1 STUDIENPROBANDEN UND MATERIAL
• 2.1.1 Patienten und Kontroll-DNA.
• 2.1.1.1 Proben für Sequenzanalyse der Kandidatengene.
• 2.1.1.2 Studienkollektive der Assoziationsstudie
• 2.1.2 Chemikalien, Enzyme und Kits .
• 2.1.3 Verwendete Geräte
• 2.1.4 Verwendete Verbrauchsmaterialien
• 2.1.5 Verwendete Programme und Datenbanken
• 2.2 METHODEN
• 2.2.1 DNA-Konzentrationsbestimmung
• 2.2.2 TaqMan® RNase P.
• 2.2.3 DNA-Normalisierung..
• 2.2.4 Polymerase Kettenreaktion..
• 2.2.5 Agarose Gel-Elektrophorese
• 2.2.6 Sequenzanalysen der Kandidatengene..
• 2.2.6.1 Auswahl der Kandidatengene
• 2.2.6.2 Sequenzanalyse nach Sanger
• 2.2.7 Pyrosequenzierung.
• 2.2.8 GenomeLab™M SNPstream®.
• 2.2.8 Einschätzung der Studienteststärke.
• 2.2.9 Plausibilitätsprüfungen potentiell pathogener Sequenzvarianten
• 2.2.10 Statistische Methoden
• 3. ERGEBNISSE .......
• 3.1 SEQUENZANALYSE DER KALIUM-KANALGENE KCNJ8, KCNJ9 UND KCNJ10
• 3.2 SEQUENZANALYSE DES GABA-REZEPTOR-GENS GABRR1.
• 3.3 SEQUENZANALYSE DES NA*-K+-2CL -TRANSPORTER-GENS SLC12A2
• 3.4 SEQUENZANALYSE DES KALZIUM-KANAL-GENS CACNA1I.
• 3.4.1 Kosegregationsanalyse von CACNA1I c.920G>A (p.Arg307His)
• 3.4.2 Kosegregationsanalyse von CACNA1I c.1513C>A (p.His505Asn)..
• 3.4.3 Kosegregationsanalyse von CACNA1I c.3077C>T (p.Pro1026Leu)
• 3.4.4 Kosegregationsanalyse von CACNA1I c.3579G>C (p.Gln1193His).
• 3.4.5 Kosegregationsanalyse von CACNA1I c.3698A>C (p.Gln1233Pro).
• 3.4.6 Kosegregationsanalyse von CACNA1I c.5285C>T (p.Pro1762Leu)
• 3.4.7 Kosegregationsanalyse von CACNA1I c.6118G>T (p.Asp2040Tyr)..
• 3.4.8 Überprüfung der Variationen im Kontroll-Kollektiv.
• 3.5 SEQUENZANALYSE DES KALZIUM-KANAL-GENS CACNA1H
• 3.6 SEQUENZIERUNG VON NLGN4X.
• 3.7 ASSOZIATIONSANALYSEN
• 4. DISKUSSION.
• 4.1 STUDIENSTRATEGIEN
• 4.2 SEQUENZANALYSE.
• 4.3 ASSOZIATIONSSTUDIEN
• 4.4 METHODISCHE ERÖRTERUNGEN...
• 4.4.1 Fehlerquellen............
• 4.5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
• 5.LITERATURVERZEICHNIS.
• 6. ANHANG.
• DANKSAGUNG.

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Suche nach Krankheitsgenen bei idiopathisch generalisierten Epilepsien (IGE). Die Arbeit ist Teil des europäischen Projekts EPICURE und hat zum Ziel, die genetischen Ursachen dieser komplexen neurologischen Erkrankung besser zu verstehen. Die Studie umfasste Sequenzierungsanalysen von Kandidatengenen sowie Assoziationsstudien.

• Genetische Ursachen der idiopathisch generalisierten Epilepsie (IGE)
• Sequenzanalyse von Kandidatengenen im Zusammenhang mit IGE
• Assoziationsstudien zur Identifizierung von genetischen Risikofaktoren für IGE
• Kosegregationsanalyse von DNA-Varianten
• Entwicklung neuer Ansätze für die Diagnose und Behandlung von IGE

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: Einleitung - Dieses Kapitel führt in die Thematik der idiopathisch generalisierten Epilepsien (IGE) ein, beschreibt die genetische Grundlage dieser Erkrankung und diskutiert die verschiedenen Klassifikationen der IGE-Syndrome. Es wird auch auf den aktuellen Stand der molekulargenetischen Analysen bei IGE eingegangen, wobei insbesondere monogene und komplexere genetische Dispositionen betrachtet werden. Des Weiteren werden Kopplungs- und Assoziationsanalysen als Methoden der genetischen Forschung erläutert, sowie Sequenzanalysen von Kandidatengenen. Zum Abschluss wird die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit definiert.
• Kapitel 2: Material und Methoden - In diesem Kapitel werden die verwendeten Studienprobanden und Materialien sowie die angewendeten Methoden detailliert beschrieben. Dies umfasst die DNA-Proben von Patienten und Kontrollpersonen, die verwendeten Chemikalien, Enzyme und Kits, die Geräte und Verbrauchsmaterialien sowie die eingesetzten Programme und Datenbanken. Es werden die Methoden zur DNA-Konzentrationsbestimmung, DNA-Normalisierung, Polymerase Kettenreaktion und Agarose Gel-Elektrophorese erklärt. Des Weiteren werden die verschiedenen Methoden der Sequenzanalyse von Kandidatengenen und die Durchführung von Assoziationsstudien erläutert. Schließlich werden die statistischen Methoden und die Plausibilitätsprüfung potentiell pathogener Sequenzvarianten beschrieben.
• Kapitel 3: Ergebnisse - Dieses Kapitel präsentiert die Ergebnisse der durchgeführten Sequenzanalysen von Kandidatengenen. Es werden die Ergebnisse für die Gene KCNJ8, KCNJ9, KCNJ10, GABRR1, SLC12A2 und CACNA1I sowie für das Gen CACNA1H und NLGN4X vorgestellt. Des Weiteren werden die Ergebnisse der Assoziationsstudien zusammengefasst.

Schlüsselwörter

Idiopathisch generalisierte Epilepsie, Genetik, Kandidatengene, Sequenzanalyse, Assoziationsanalyse, Kosegregation, DNA-Varianten, Genom-weite Assoziationsstudien, EPICURE-Projekt, CACNA1I, KCNJ10, rs1130183.

Details

• Hochschule: Universität zu Köln (Institut für Genetik)
• Note: 1,0
• Autor: Hossein Askari (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2008
• Seiten: 78
• Katalognummer: V155011
• ISBN (eBook): 9783640678167
• ISBN (Buch): 9783640678044
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Positionelle Identifizierung Krankheitsgene Epilepsien