Identifizierung neuer Krankheitsgene für monogene Formen von Erkrankungen mit früh-manifester Reduktion der Knochenmineraldichte

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kerstin Kutsche
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517063424

Primäre, früh auftretende Krankheiten der Knochenmineraldichte (KMD) gehören zu den monogenen Osteoporose-Formen, die durch pathogene Varianten in einem Gen verursacht werden. Genetische Testung bei diesen Patient:innen durch Genpanels oder Exom-Sequenzierung (WES), gefolgt von einem phänotypassoziierten virtuellen Genpanel, können eine pathogene Variante in einem Krankheitsgen aufdecken. In der Patient:innen-Kohorte mit früh-manifester KMD-Reduktion (P1) wurde bei 264 Patient:innen eine Variante unbekannter Signifikanz (VUS) aufgedeckt. Zur Reklassifizierung werden alle VUS neu bewertet, was für einige Patient:innen zur molekularen Diagnose führen wird. Die Reklassifizierung basiert auf dem Vorhandensein der VUS in Varianten-Datenbanken, der VUS-Allelfrequenz in Populationsdatenbanken, in silico Vorhersagen sowie funktionellen Daten aus der Literatur. Eine VUS wird in der Familie der Patient:innen segregiert (P1), und einige überzeugende VUS untersuchen wir mittels funktioneller Analysen. Zur Identifizierung neuer Krankheitsgene (Kandidatengene) bei genetisch ungelösten Patient:innen mit früh-manifester KMD-Reduktion re-analysieren wir vorhandene WES- und Genom-Sequenzierung (WGS)-Daten von 56 bzw. 100 Patienten. Wir entwickeln und setzen zunächst einen phänotypassoziierten virtuellen Panel für kürzlich veröffentlichte Krankheitsgene ein, um pathogene Varianten zu identifizieren. Danach wenden wir einen genbasierten Ansatz zur Priorisierung von Kandidatengenen an, um Gene mit einer Anreicherung von seltenen Varianten in der Patientenkohorte zu finden. Mit Hilfe der reversen Phänotypisierung bei Patient:innen mit Varianten im selben Gen suchen wir nach Kombinationen von klinischen Merkmalen, osteologischen Parametern, immunologischen und/oder metabolischen Veränderungen im Serum (P1, P6, P7, CP2). Bei Patient:innen ohne molekulare Diagnose und WGS-Daten setzen wir WGS zur Entdeckung neuer Krankheitsgene ein, wofür 22 Patient:innen mit früh-manifester KMD-Reduktion bzw. nicht-klassischer Hypophosphatasie ausgewählt wurden. Eine familienbasierte WGS-Analyse erfolgt für alle Variantentypen im Exom und in ausgewählten nicht-kodierenden Regionen. Veränderungen verschiedener Parameter helfen bei der Kandidatengen-Priorisierung. Kandidatengene werden in den vorhandenen WES- und WGS-Datensätzen analysiert, um weitere Patient:innen mit pathogener Variante zu finden. Nach der Kandidatengen-Identifizierung folgen funktionelle Studien, um die Pathogenität von Varianten zu bestätigen und den Pathomechanismus zu untersuchen. Wir verfügen über ein breites Spektrum an biochemischen und zellbiologischen Methoden und werden je nach Gen mit P1, P4, P6 und/oder P7 zusammenarbeiten. Wir starten mit funktionellen Studien an Patienten-Fibroblasten mit der homozygoten Variante p.(Leu236_Arg238dup) im Krankheitsgen TMEM53. Das übergreifende Ziel dieses Projekts ist es, unser Wissen über neue Krankheitsgene für diese Gruppe von osteologischen Erkrankungen zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Klinische Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: KFO 5029: Präzisionsmedizin bei Erkrankungen mit früh-manifester Reduktion der Knochenmineraldichte