HCO7, defecten neuronale ontwikkeling
Klinische studie, als je onderzoek doet aan neuronale aandoeningen ga je niet random een gen
muteren, maar gebruik je resultaten van klinische studies om op voort te borduren.
Familie onderzoek, in een familie kwam congenitale musculaire atrofie
meerdere keren voor, waardoor gedacht was dat het misschien een genetische
oorzaak had. Na koppelingsanalyse bleek inderdaad een mutatie aanwezig te
zijn op chromosoom 9. Vervolgens kan je dit dan sequencen om gericht naar de
mutatie te zoeken. Meestal kies je er dan voor om het complete RNA te
sequencen (exoom sequencing). Je kan ook het hele genoom sequencen maar
dan krijg je veel polymorfismen. De mutatie bleek uiteindelijk in Bicd2 te liggen
(C320>T→S107L). Hieruit kwam de conclusie dat mutaties in BICD2 dominant
congenital spinal muscular atrophy & paraplegia veroorzaken.
Spinale musculaire atrofie (SMA), is te verdelen in 4 typen. De
classificatie is afhankelijk van het moment dat de aandoening
zichtbaar. Als je al snel geboorte (<3 maanden) kan zien dat iemand
SMA heeft, heeft die persoon SMA type I. De meeste mensen met
SMA type I overlijden al voor hun 2e levensjaar. Daarnaast is SMA
klinisch en genetisch heel heterogeen. Het is een progressieve
aandoening die dus erger wordt tijdens ontwikkeling (proximale en
axiale spieren). Bij SMA sterven de motor neuronen af en aangezien er
steeds meer aangedaan raken, heb je met een progressieve ziekte te maken. Ongeveer 95% van de
SMA gevallen komt door autosomaal-recessieve mutaties in SMN1 (survival of motor neuron 1). Hier
zijn behandelingsmogelijkheden voor.
SMALED, mensen met mutaties in Bicd2 hebben ook SMA, maar dan een ietwat andere vorm. Deze
vorm noemen we autosomal-dominant congenital SMA (DCSMA/SMALED). Deze versie is niet
progressief dus de kinderen worden al met de aandoening geboren en deze wordt dan niet erger,
maar blijft constant rond een bepaald niveau. Verder zijn vooral de lagere extremiteiten aangedaan.
Paraplegia (HSP), hereditary spastic paraplegia, mensen met een Bicd2 mutatie hebben vaak ook
HSP. Deze aandoening niet progressief en heeft ook effect op de onderste extremiteiten.
Behandeling DCSMA & HSP, tot nu toe hebben we alleen nog maar symptoom behandeling.
Bicd2 & corticale ontwikkeling, meer
recentelijk is ontdekt dat een andere mutatie
in Bicd2 (R694C) niet alleen tot SMALED,
maar ook tot corticale ontwikkelingsdefecten
kan leiden. Patiënten met de R694C mutatie
hebben microcephalie en polymicrogyria.
Verschillende mutaties in 1 gen kunnen dus tot meerdere fenotypen leiden.
Rechts bij de MRI’s zie je met G een controle aangegeven en bij de andere
hersenen zie je dan met pijltje polymicrogyria aangegeven, maar verder zie je ook
grotere ventrikels, kleinere hersenen in het algemeen en afwijkingen in het
cerebellum.
Bicd2 mutaties, omvatten dus
fenotypen met SMALED en corticale
malformaties. Bicd2 kent 3 domeinen: CC1, CC2 en CC3.
CC1 is belangrijk voor binding aan dyneïne, CC2 voor
binding aan KIF5A en CC3 bindt o.a. aan RAB6A en
RANBP2. Afhankelijk van het domein waar de mutatie ligt,
hebben patiënten een ander fenotype. Verder lijken de
verschillende fenotypen van Bicd2 mutaties erg op het
fenotypische spectrum van mutaties in de dyneïne heavy
, chain (DYNC1H1). De mutaties die links in de afbeelding zijn aangegeven zijn allemaal in patiënten
gevonden, maar het is nog niet eens bekend of deze resulteren in een loss, change of gain-of-
function en het is wel belangrijk om de moleculaire gevolgen van een mutatie te weten om hem te
kunnen behandelen. Daar is Lena nu mee bezig.
Rol Bicd2 cortex, het was al bekend dat mutaties in Bicd2 gevolgen hebben voor het cerebellum,
motorneuronen en de cortex. Lena wou vervolgens onderzoeken wat de functie van Bicd2 precies is
in de cortex.
Modelsystemen Bicd2, voor het onderzoek worden meerdere modelsystemen gebruikt:
- KO muizen, ze hebben zowel klassieke als conditionele KO muizen gemaakt om histologie te
bekijken, maar ook om in utero electroporatie en ex vivo electroporatie op uit te voeren.
- Neuronen kweek van KO muizen
- KD en overexpressie studies in ratten
neuronen
- In vitro studies (biochemisch, bv
interactie onderzoek)
Bicd2, is een adaptoreiwit dat dyneïne aan zijn
cargo kan koppelen. Bicd2 bindt aan de ene kant
cargo en aan de andere kant dyneïne. Als dynactin
dan ook aan het complex bindt, wordt dyneïne actief
en kan transport richting het min einde van
microtubuli optreden. Bicd2 kan verschillende cargo’s
binden, waaronder Rab6 (op excretie vesicles) of het
golgi. Ook het kan binden aan RanBP2 wat in het
kernenveloppe zit.
Klassieke Bicd2
KO, een
compleet verlies van Bicd2 (globale KO) blijkt letaal te zijn. De
muizen sterven heel snel na geboorte (perinataal letaal). Je kan
nog wel de hersenen bekijken van deze muizen en die zie je links
weergegeven. Je ziet dat de ventrikel een stuk groter is bij de KO
muis (hydrocephalus) dan bij het WT en dat de cortex een stuk
dunner is. Verder zie je dat de kleine hersenen ook verstoord
zijn, deze zijn een stuk kleiner. Daarnaast zijn de lagen in het
cerebellum verstoord. Dat kan duiden op migratie defecten. Het is echter lastig om dit te
onderzoeken aangezien de corticale plaat zo dun is en omdat de muizen niet verder gefokt kunnen
worden doordat ze letaal zijn.
Conditionele Bicd2 KO, vervolgens hebben ze conditionele Bicd2
KO muizen gemaakt die specifiek in een bepaald weefsel hun
Bicd2 functie verliezen. Dat verhelpt het probleem van
homozygote letaliteit. Ze hebben 3 verschillende conditionele KOs
gemaakt:
- Alleen uitgeschakeld in neuronen (NEX)
- Allen uitgeschakeld in neuronen en de progenitors van de
cortex (EMX1)
- Alleen motorneuron (HB9)
Je maakt een conditionele KO door een floxed allel te maken
middels homologe recombinatie. Bij een floxed allel breng je 2
loxP sites aan in intronen die om het exon liggen dat je wil
verwijderen. Als je dit eenmaal voor elkaar hebt gebracht in
embryonale stamcellen, breng je deze in bij een muis zodat je een
chimera krijgt die deels uit het genoom van je gemanipuleerde stamcellen bestaat. Deze fok je door
om homozygote gefloxte muizen te verkrijgen. Deze muizen zijn gewoon normaal, aangezien Bicd2
Klinische studie, als je onderzoek doet aan neuronale aandoeningen ga je niet random een gen
muteren, maar gebruik je resultaten van klinische studies om op voort te borduren.
Familie onderzoek, in een familie kwam congenitale musculaire atrofie
meerdere keren voor, waardoor gedacht was dat het misschien een genetische
oorzaak had. Na koppelingsanalyse bleek inderdaad een mutatie aanwezig te
zijn op chromosoom 9. Vervolgens kan je dit dan sequencen om gericht naar de
mutatie te zoeken. Meestal kies je er dan voor om het complete RNA te
sequencen (exoom sequencing). Je kan ook het hele genoom sequencen maar
dan krijg je veel polymorfismen. De mutatie bleek uiteindelijk in Bicd2 te liggen
(C320>T→S107L). Hieruit kwam de conclusie dat mutaties in BICD2 dominant
congenital spinal muscular atrophy & paraplegia veroorzaken.
Spinale musculaire atrofie (SMA), is te verdelen in 4 typen. De
classificatie is afhankelijk van het moment dat de aandoening
zichtbaar. Als je al snel geboorte (<3 maanden) kan zien dat iemand
SMA heeft, heeft die persoon SMA type I. De meeste mensen met
SMA type I overlijden al voor hun 2e levensjaar. Daarnaast is SMA
klinisch en genetisch heel heterogeen. Het is een progressieve
aandoening die dus erger wordt tijdens ontwikkeling (proximale en
axiale spieren). Bij SMA sterven de motor neuronen af en aangezien er
steeds meer aangedaan raken, heb je met een progressieve ziekte te maken. Ongeveer 95% van de
SMA gevallen komt door autosomaal-recessieve mutaties in SMN1 (survival of motor neuron 1). Hier
zijn behandelingsmogelijkheden voor.
SMALED, mensen met mutaties in Bicd2 hebben ook SMA, maar dan een ietwat andere vorm. Deze
vorm noemen we autosomal-dominant congenital SMA (DCSMA/SMALED). Deze versie is niet
progressief dus de kinderen worden al met de aandoening geboren en deze wordt dan niet erger,
maar blijft constant rond een bepaald niveau. Verder zijn vooral de lagere extremiteiten aangedaan.
Paraplegia (HSP), hereditary spastic paraplegia, mensen met een Bicd2 mutatie hebben vaak ook
HSP. Deze aandoening niet progressief en heeft ook effect op de onderste extremiteiten.
Behandeling DCSMA & HSP, tot nu toe hebben we alleen nog maar symptoom behandeling.
Bicd2 & corticale ontwikkeling, meer
recentelijk is ontdekt dat een andere mutatie
in Bicd2 (R694C) niet alleen tot SMALED,
maar ook tot corticale ontwikkelingsdefecten
kan leiden. Patiënten met de R694C mutatie
hebben microcephalie en polymicrogyria.
Verschillende mutaties in 1 gen kunnen dus tot meerdere fenotypen leiden.
Rechts bij de MRI’s zie je met G een controle aangegeven en bij de andere
hersenen zie je dan met pijltje polymicrogyria aangegeven, maar verder zie je ook
grotere ventrikels, kleinere hersenen in het algemeen en afwijkingen in het
cerebellum.
Bicd2 mutaties, omvatten dus
fenotypen met SMALED en corticale
malformaties. Bicd2 kent 3 domeinen: CC1, CC2 en CC3.
CC1 is belangrijk voor binding aan dyneïne, CC2 voor
binding aan KIF5A en CC3 bindt o.a. aan RAB6A en
RANBP2. Afhankelijk van het domein waar de mutatie ligt,
hebben patiënten een ander fenotype. Verder lijken de
verschillende fenotypen van Bicd2 mutaties erg op het
fenotypische spectrum van mutaties in de dyneïne heavy
, chain (DYNC1H1). De mutaties die links in de afbeelding zijn aangegeven zijn allemaal in patiënten
gevonden, maar het is nog niet eens bekend of deze resulteren in een loss, change of gain-of-
function en het is wel belangrijk om de moleculaire gevolgen van een mutatie te weten om hem te
kunnen behandelen. Daar is Lena nu mee bezig.
Rol Bicd2 cortex, het was al bekend dat mutaties in Bicd2 gevolgen hebben voor het cerebellum,
motorneuronen en de cortex. Lena wou vervolgens onderzoeken wat de functie van Bicd2 precies is
in de cortex.
Modelsystemen Bicd2, voor het onderzoek worden meerdere modelsystemen gebruikt:
- KO muizen, ze hebben zowel klassieke als conditionele KO muizen gemaakt om histologie te
bekijken, maar ook om in utero electroporatie en ex vivo electroporatie op uit te voeren.
- Neuronen kweek van KO muizen
- KD en overexpressie studies in ratten
neuronen
- In vitro studies (biochemisch, bv
interactie onderzoek)
Bicd2, is een adaptoreiwit dat dyneïne aan zijn
cargo kan koppelen. Bicd2 bindt aan de ene kant
cargo en aan de andere kant dyneïne. Als dynactin
dan ook aan het complex bindt, wordt dyneïne actief
en kan transport richting het min einde van
microtubuli optreden. Bicd2 kan verschillende cargo’s
binden, waaronder Rab6 (op excretie vesicles) of het
golgi. Ook het kan binden aan RanBP2 wat in het
kernenveloppe zit.
Klassieke Bicd2
KO, een
compleet verlies van Bicd2 (globale KO) blijkt letaal te zijn. De
muizen sterven heel snel na geboorte (perinataal letaal). Je kan
nog wel de hersenen bekijken van deze muizen en die zie je links
weergegeven. Je ziet dat de ventrikel een stuk groter is bij de KO
muis (hydrocephalus) dan bij het WT en dat de cortex een stuk
dunner is. Verder zie je dat de kleine hersenen ook verstoord
zijn, deze zijn een stuk kleiner. Daarnaast zijn de lagen in het
cerebellum verstoord. Dat kan duiden op migratie defecten. Het is echter lastig om dit te
onderzoeken aangezien de corticale plaat zo dun is en omdat de muizen niet verder gefokt kunnen
worden doordat ze letaal zijn.
Conditionele Bicd2 KO, vervolgens hebben ze conditionele Bicd2
KO muizen gemaakt die specifiek in een bepaald weefsel hun
Bicd2 functie verliezen. Dat verhelpt het probleem van
homozygote letaliteit. Ze hebben 3 verschillende conditionele KOs
gemaakt:
- Alleen uitgeschakeld in neuronen (NEX)
- Allen uitgeschakeld in neuronen en de progenitors van de
cortex (EMX1)
- Alleen motorneuron (HB9)
Je maakt een conditionele KO door een floxed allel te maken
middels homologe recombinatie. Bij een floxed allel breng je 2
loxP sites aan in intronen die om het exon liggen dat je wil
verwijderen. Als je dit eenmaal voor elkaar hebt gebracht in
embryonale stamcellen, breng je deze in bij een muis zodat je een
chimera krijgt die deels uit het genoom van je gemanipuleerde stamcellen bestaat. Deze fok je door
om homozygote gefloxte muizen te verkrijgen. Deze muizen zijn gewoon normaal, aangezien Bicd2
