Identifizierung von Tandem-Repeat-Expansionen in Exome-negativen neurologischen Erkrankungen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christel Depienne, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Humangenetik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458099954

Tandem-Repeats sind polymorphe, unstabile Elemente die vielfach im humanen Genom vorhanden sind. Verlängerte Tandem-Repeats sind für ungefähr 40 verschiedene neurologische Erkrankungen verantwortlich. Die Entdeckung von verlängerten Tandem-Repeats beruhte zumeist auf Familien-basierte Kopplungsanalysen. Es ist wahrscheinlich, dass viele weitere neurologische Erkrankungen auf verlängerten Repeat-Expansionen beruhen. Der genaue Anteil von Repeat-Expansionen an ungeklärten vererbten neurologischen Erkrankungen bleibt dabei aktuell aufgrund methodischer Schwierigkeiten unklar. Die Herausforderung der modernen “Next Generation Sequencing” Technologien ist die Kartierung der Reads mit Repeats und die Abschätzung der Anzahl der Repeats auf beiden Allelen über das gesamte Genom. Wir haben kürzlich eine Pentanukleotidexpansion in zwei verschiedenen Genen als wesentliche Ursache der "Familiären Myoklonischen Epilepsie des Erwachsenenalters" identifiziert. Diese Arbeit hat uns veranlasst ein experimentelles und bioinformatisches Setup aufzubauen, das in der Lage ist sowohl "Short-Read" als auch "Long-Read" Repeat-Expansionen in individuellen Genomen zu detektieren. Das Ziel dieser Arbeit ist es dieses Set-up bei ungeklärten neurologischen Erkrankungen einzusetzen um mögliche Repeat-Expansionen aufzuklären. Wir planen insgesamt 196 Patienten aus vier verschiedenen Kohorten auf Repeat-Expansionen zu untersuchen: Septo-optischie Dysplasie, Tourette Syndrom, neurologische Entwicklungsstörungen und neurodegenerative Erkrankungen. Bei diesen Patienten wurde im Vorfeld keine genetische Ursache in einer Exomsequenzierung gefunden. Der sequenzielle Ansatz besteht aus der Kombination von „Short-read“ Sequenzierung und der "Long-read Oxford nanopore" Technologie. Wir werden die zur Verfügung stehenden bioinformatischen Pipelines nutzen, um Fall-Kontroll Studien und Ausreisser ("outlier") Analysen durchführen um Repeat-Expansionen zu detektieren. Zusätzlich sollen RNAseq Analysen (aus Lymphoblasten oder Fibroblasten) in 50 ausgewählten Fällen durchgeführt werden um die Existenz von RNA mit Repeats und abnormer Gen-Expression festzustellen. Das Projekt soll neue Einsichten in die genetische Architektur und hereditäre Ursachen bei bislang ungeklärten hereditären Fällen erbringen. Es wird zusätzlich dazu beitragen neue Wege aufzeigen, die in Zukunft zu den Standardtechnologien zur Identifikation von Repeat-Expansionen gehören.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen