témavezető: Doleschall Márton
helyszín (magyar oldal): SE helyszín rövidítés: SE
A kutatási téma leírása:
A szteroid 21-hidroxiláz deficiencia és genomi régiójának tanulmányozása
Investigation on steroid 21-hydroxilase deficiency and its genome region
A veleszületett mellékvese hiperplázia (congenital adrenal hyperplasia, CAH) az egyik leggyakoribb örökletes endokrin betegségcsoport, amely a mellékvese szteroidogeneziséhez hozzájáruló 7 kóroki gén hasonló klinikai tünetekkel rendelkező, autoszomális recesszív betegségeit fogja össze. A CAH-os betegek 95%-ban a szteroid 21-hidroxiláz gén (CYP21A2) mutációi a kórokiak, ilyenkor szteroid 21-hidroxiláz deficienciaról (21-OHD) beszélünk. A súlyosabb, de ritkább előfordulású klasszikus 21-OHD az aldoszteron- és a kortizolelválasztás elégtelensége miatt életveszélyes sóvesztő és adrenalis krízissel járhat együtt, és élethosszig tartó szteroidpótlást igényel. Továbbá a szteroid 21-hidroxiláz enzim felhalmozodó szubsztrátjaiból androgénfelesleg jön létre, melynek következtében a genetikailag nőnemű betegek nemi szervei virilizálnak. Ez alapján a 21-OHD-t a DSD (disorders of sexual development) alá is besoroljuk. A tünetek, a betegség talaján kialakuló komorbiditások és a szteroidpótlás cushingoid mellékhatásai a betegek életminőségének jelentős csökkenését idézik elő. A nem-klasszikus 21-OHD genetikai szempontból jóval gyakoribb (körülbelül 1:400 Magyarországon), de a tünetek hiánya, vagy enyhesége miatt ritkán diagnosztizálják. Leggyakrabban felnőtt nőkben kerül felismerésre fertilitási problémák okán. A 21-OHD laboratóriumi diagnosztikája a vér 17-OH-progerszteron szintjére alapozódik, illetve más indukált és indukálatlan hormonszintek meghatározása szintén hasznos lehet, melyeket a CYP21A2 genetikai diagnózisa egészít ki.
A CYP21A2 genomi elhelyezkedése miatt a 21-OHD-betegek genetikai diagnosztikája lényegesen komplikáltabb, mint általában a monogénes genetikai betegségeké. A gén egy multiallélikus kópiaszám variációban (copy number variation, CNV) található, az RCCX CNV-ben. A CNV-k területén magas szekvencia homológiájú DNS szegmensek ismétlődnek különböző számmal a populáció kromoszómáin a DNS szekvenciák szokásos egyszeri haploid előfordulás helyett. A multiallélikus CNV-knél legalább 3 különböző kromoszómaváltozat létezik egy populációban, amelyek a DNS szegmensek ismétlődés- (kópia-) számában térnek el egymástól. A magas homológiájú és ismétlődő szegmensek miatt a multiallélikus CNV-k speciális genetikai átrendeződésekre hajlamosak, úgymint az egyenlőtlen átkereszteződésre és a nem-allélikus gén konverzióra.
Az RCCX CNV esetében az ismétlődő szegmensek mindig tartalmaznak egy funkcionálisan aktív CYP21A2-t vagy egy funkcionális inaktív CYP21A1P pszeudogént. A szegmensek számát követve a CYP21 génekből lehet általában 1, 2 vagy 3 darab 1 kromoszómán, amelyből a kromoszóma centromer felé eső génje CYP21A2, amíg 0-tól 2-ig terjed az adott kromoszómán található CYP21A1P-k száma a szegmensek számától függően. Az ember diploid testi sejtjeiben így a legtöbbször 2-től 6-ig terjed a CYP21 kópiaszám, ezekből általában 2 kópia az aktív CYP21A2. Ritkábban nemcsak a centomer felé eső CYP21 aktív gén, hanem a középső, vagy telomer felé eső közül is az egyik, ami megnehezíti a 21-OHD genetikai diagnosztikáját. További diagnosztikai nehézségek adódnak az egyenlőtlen átkereszteződésből keletkező vegyes CYP21A1P és CYP21A2 szekvencia tartalmú kiméra CYP21 génekből, és a több kóroki mutációt is tartalmazó hosszabb CYP21A1P szekvenciák az aktív CYP21A2-re nem-allélikus gén konverzióval történő áthelyeződéséből.
A fenti diagnosztikai problémák megoldására allél-specifikus long-range, allél-specifikus nested és kvantitatív PCR-ekből álló módszercsoportot fejlesztettük ki, amellyel a hordozott diploid RCCX CNV konstellációtól függően a betegek egy részében a haplotipikus RCCX CNV genomi struktúrákat meghatároztuk. Továbbá a módszercsoportra épülő Sanger szekvenálással képesek voltunk az RCCX CNV-ben elhelyezkedő genetikai variánsok feltárására, amely jelenleg megoldatlan kihívást jelent a teljes genom áteresztőképességű technikáknak. A genetikai variánsok genotípusaiból bioinformatikai haplotípus rekonstrukciót is végeztünk.
A 21-OHD hátterében álló RCCX CNV átrendeződéseknek és a következésképpen létrejövő speciális genomi struktúráknak nemcsak közvetlen diagnosztikai jelentősége van, hanem befolyásolhatják a betegség genotípus-fenotípus korrelációját, amelynek a mértéke vita tárgya a 21-OHD irodalmában. Továbbá az RCCX CNV kitűnő modellt kínál a multiallélikus CNV-kre jellemző speciális genomi átrendeződések tanulmányozására, melyekről minden új, megszerzett ismereteknek nagy elméleti jelentősége lehet.
A fent bevezetett transzlációs medicina PhD téma célkitűzései a következők:
• A lehető legtöbb magyar 21-OHD-s beteg elérése a kezelőorvosaikon keresztül, a betegek klinikai és laboratóriumi adatainak a begyűjtése.
• Az allél-specifikus long-range PCR módszer kiterjesztése amplikon-alapú következő generációs szekvenálással, hogy nagy áteresztőképességűvé tegyük az RCCX CNV-re kifejlesztett módszercsoportot.
• A 21-OHD genetikai diagnosztikáját megnehezítő RCCX CNV struktúrák, a hordozott kiméra CYP21-ek és nagy kiterjedésű gén konverziót tartalmazó CYP21A2 vizsgálata.
• A magyar 21-OH-s betegek teljes CYP21A2 szekvenciájának meghatározása és bioinformatikai haplotípus rekonstrukciója.
• A 21-OHD-s betegek klinikai, laboratóriumi és genetikai adatainak összevetése, hogy minél pontosabban meghatározzuk, a genotípus-fenotípus (klinikai és laboratóriumi fenotípus) korreláció hiányának mely része metodikai műtermék, és mely része származik biológia okokból.
A témában eddig megjelent válogatott publikációk:
Doleschall M., Torok D., Meszaros K., Luczay A., Halasz Z., Nemeth K., Szucs N., Kiss R., Toke J., Solyom J., Fekete Gy., Patocs A., Igaz P., Toth M. (2018) Szteroid-21-hidroxiláz-deficientia, a congenitalis adrenalis hyperplasia leggyakoribb oka. Orvosi Hetilap 159(7), 269-277.
Doleschall M., Luczay A., Koncz K., Hadzsiev K., Erhardt E., Szilagyi A., Doleschall Z., Nemeth K., Torok D., Prohaszka Z., Gereben B., Fekete G., Glaz E., Igaz P., Korbonits M., Toth M., Racz K., Patocs A. (2017) A unique haplotype of RCCX copy number variation: from the clinics of congenital adrenal hyperplasia to evolutionary genetics. European Journal of Human Genetics 25(6), 702-710.
Banlaki Z., Szabo J. A., Szilagyi A., Patocs A., Prohaszka Z., Fust G., Doleschall M. (2013) Intraspecific evolution of human RCCX copy number variation traced by haplotypes of the CYP21A2 gene. Genome Biology and Evolution 5(1), 98-112.
Jelentkezési határidő: 2021-05-31
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Bejelentkezés
