מחקר VEDS: מודל דג זברה

הבהרת המשמעות התפקודית של 'וריאנטים בעלי משמעות לא ודאית' על ידי יצירה ואפיון מודל דג זברה לתסמונת אהלרס-דנלוס וסקולרית

האתגר של אנאבל מכריז על מענק של 50,000.00 ליש"ט לפרויקט מחקר מדעי חדש בתחום vEDS.


31 במאי, 2024

אנו שמחים לאשרר מחדש את מטרתנו לאפשר מחקר בתחום תסמונת EDS וסקולרית (vEDS) על ידי הענקת מענק של 50,000 ליש"ט לפרויקט מחקר של אוניברסיטת שפילד, "הבהרת המשמעות התפקודית של 'וריאנטים בעלי משמעות לא ודאית' על ידי יצירה ואפיון מודל דג זברה לתסמונת אהלרס-דנלוס וסקולרית".


פרויקט זה שואף לחקור את השינויים הגנטיים שנמצאו בחולים עם תסמונת אהלרס-דנלוס וסקולרית (vEDS). שינויים אלה מכונים רשמית וריאנטים בעלי משמעות לא ודאית (VUS), מכיוון שכיום אין מידע מספיק לגבי הסבירות שלהם לגרום למחלה (פתוגנית) או לא.


למרות שההטרוגניות הגנטית הקיימת בתסמונת אהלרס-דנלוס כלי הדם מובנת היטב, המסלולים המקשרים בין שינויים גנטיים לבין הווריאנטים השונים בעלי משמעות לא ודאית לפנוטיפ המחלה נותרים מעורפלים.


המטרה העיקרית היא לזהות ולסווג מחדש את מחלת ה-VUS השכיחה ביותר בחולים בהתאם לקריטריונים שנקבעו על ידי האגודה למדעי הגנום הקליניים (ACGS) והמכללה האמריקאית לגנטיקה רפואית וגנומיקה (ACMG).


VUS שנותרו משמעותיים יעברו מחקרים פונקציונליים באמצעות דג זברה, דג קטן הנמצא בשימוש נרחב במחקר מדעי.


באמצעות טכניקות מתקדמות, קבוצת באלסוברמניאן תערוך את הגנום של הדג, ותיצור מודל של דג זברה עם מוטציות בגנים האחראים לייצור קולגן, כמו אצל חולים עם vEDS.


לאחר מכן, הם ינתחו עד כמה מודל דג הזברה הזה קרוב ל-EDS וסקולרי, כך שהוא יספק דרך להשתמש בדגי הזברה כמודל מחלה כדי להבהיר עוד יותר את המשמעות של VUS אלו.

בנוסף למחקרים פונקציונליים אלה, מודל חיה זה יהיה מתאים גם לסינון תרופות ואולי גם למחקר עתידי של ריפוי גנטי.


העבודה מפוקחת על ידי פרופ' מינה בלסוברמניאן, שהיא גנטיקאית קלינית אקדמית שבסיסה בשפילד. לאחרונה היא קיבלה על עצמה את תפקיד המנהלת הקלינית של המחקר בבית החולים לילדים של שפילד.


מינה בלסוברמניאן, ראשית הפרויקט, אמרה: "אני אסירת תודה לאתגר של אנאבל על תמיכתה בפרויקט המרגש והראוי הזה, העוסק בחקר VUS ב-EDS וסקולרי, שהיא בעיה הולכת וגדלה עם בדיקות גנטיות מתקדמות ושימוש בדגי זברה כמודל להבנת הסיבה הבסיסית ל-vEDS."


ג'ארד גריפין, מייסד ומנכ"ל: "זהו פרויקט מרגש ונקודת מפנה עבור הארגון, שכן אנו מממנים מחקר מדעי עבור EDS בכלי דם. וריאנטים בעלי משמעות לא ודאית הם תחום עבודה חשוב מאוד, ואני שמח שכעת נחקר על ידי אוניברסיטת שפילד, כאשר פרופ' באלסוברמניאן מוביל את הפרויקט."

חוקר ראשי
פרופ' מינה בלסוברמניאן היא גנטיקאית קלינית אקדמית המתגוררת בשפילד. לאחרונה היא קיבלה על עצמה את תפקיד המנהלת הקלינית של המחקר בבית החולים לילדים של שפילד.

מחקרה מתמקד בגנטיקה של Osteogenesis Imperfecta (OI) ובקורלציה בין גנוטיפ לפנוטיפ בגנים שזוהו לאחרונה. היא חוקרת כעת מלגת MRC, לאחר שהקימה מעבדה משלה על מודלים של מחלות דג זברה לשבריריות עצם. היא פרסמה למעלה מ-120 פרסומים וספרי לימוד ככותבת ראשית, כולל סדרת רפואה מולקולרית שפורסמה לאחרונה בנושא OI. היא גם ערכה וכתבה מספר עלוני מידע למטופלים על הפרעות גנטיות נדירות עבור Unique (www.rarechromo.org) וחברת העצמות השבירות.

מינה היא חוקרת מובילה בתחום מספר גנים של הפרעות נוירו-התפתחותיות נדירות (RNDD) ומנהלת מחקרים על היסטוריה טבעית, כולל HNRNPU ו-ASXL3. קבוצתה של מינה פרסמה את הקבוצות הקליניות הגדולות ביותר עבור הגנים הנדירות של הפרעות נוירו-התפתחותיות (RNDD) הבאות: HNRNPU, ASXL3, SIN3A, IQSEC2, YWHAG, ZMYND11 וכתבה את סקירות הספרות המומחים (Genereview/Orphanet) עבור ASXL3, HNRNPU ו-SIN3A.

תפקידיה האחרים כוללים מנהלת קלינית של מחקר בבית החולים לילדים שפילד; מנהלת מחקר, ברית שירותי הרפואה הגנומית של שירות הבריאות הלאומי של צפון מזרח ויורקשייר. היא מזכירה של אגודת הגנטיקה הקלינית, חברה ב'מועצה המייעצת הרפואית' של אגודת העצם השבירה, קרן משפחת HNRNP ויו"ר 'שיתוף הפעולה של שפילד לניהול תרופות מתקדמות' בבית החולים לילדים שפילד.
מעבדת בלסוברמניאן

למה להשתמש בדג זברה?

דג הזברה (Danio rerio) הוא אורגניזם מודל הנמצא בשימוש נרחב במחקר ביולוגי. זהו דג מים מתוקים, חלק ממשפחת הקפריסיניים במחלקת דגי הסנפירים הקרניים.


לגנום של דגי הזברה ולגנום של בני אדם יש הומולוגיה של כ-70%. יתר על כן, 82% מהגנים הקשורים לתחלואה בבני אדם נקשרו לפחות לאורתולוג אחד בדג הזברה. קווי דמיון אלה תומכים ברלוונטיות של המודל, אך היתרונות של דג הזברה הם גם פרקטיים.


ראשית, דג הזברה הוא אורגניזם קטן ודורש פחות תשתית וסיעוד מאשר מודלים של יונקים כמו מכרסמים. זמן הדור שלהם ארוך יותר, כשלושה עד ארבעה חודשים בהשוואה לחודש וחצי עבור עכברים, אך הצאצאים רבים בהרבה, עם מאות ביצים בהשרצה כל יומיים-שלושה.

מימון מחקר של רוב ריינר

המימון לפרויקט מחקר זה ניתן מתרומת 50,000.00 ליש"ט לזכרו של רוב ריינר.


רוב הצטרף לאתגר של אנאבל במאי 2017 והשתתף בכנס EDS כלי דם הראשון בעולם שנערך באותו חודש במלון הוילג', ברי.


הוא היה תומך נלהב של עבודתנו לעזור לאחרים שנפגעו מ-EDS וסקולרי למרות סבלו שלו ואובדן אביו ואחיו מאותו מצב.


רוב היה אחד התומכים העיקריים שלנו שאירח את מסיבת האירוויזיון השנתית שלו כדי להעלות את המודעות ולגייס כספים ל-REDS4VEDS ולאתגר של אנאבל.


הוא היה אמור להשתתף בכנס השני שלנו ב-14 במאי 2022, אך זה התנגש עם המסיבה שלו באירוויזיון 2022, ולצערנו הוא נפטר באותו יום.


רוב יחד עם משפחתו וחבריו תרמו סכום כסף משמעותי לאתגר של אנאבל.


מורשתו ממשיכה להבטיח שרצונותיו של רוב יתגשמו לטובת קהילת vEDS הרחבה יותר, הן עכשיו והן בעתיד, ברחבי העולם.

עדכון פרויקט המחקר

להצעה הראשונית שמומנה על ידי אתגר אנאבל היו המטרות הבאות:

  • פיתוח מודל דג זברה מוטנטי עבור vEDS באמצעות מערכת CRISPR
  • פיתוח מחקרים פונקציונליים לאימות מודל דג זברה vEDS
  • זיהוי וריאנטים בעלי משמעות ודאית (VUS) ב-COL3A1 הגורמים ל-vEDS באמצעות חילוץ נתוני מעבדה לאבחנתית מנתוני מעבדת הייחוס הלאומית
  • צור מסד נתונים של VUS שדווח בעבר ואיסוף נתונים קליניים מחילוץ נתונים זה
  • סווג מחדש את ה-VUS באמצעות קריטריוני ACMG הנוכחיים כדי לאפשר עדכונים מווריאנטים פתוגניים סבירים (וריאנטים מסוג 3) לווריאנטים פתוגניים או פתוגניים סבירים (וריאנטים מסוג 4 או 5)
  • יצירת רשימה של VUS "חמים" שניתן לקדם בעבודה עתידית באמצעות יצירת מודל Crips knick-in והשוואה למודל דג הזברה vEDS מבוסס


עשינו צעדים רבים קדימה במחקר שלנו במעבדת בלסוברמניאן באוניברסיטת שפילד. מחקר זה כלל סיווג מחדש של מספר VUS, יצירת מודל דג זברה יציב ויצירת ואפיון של מודל דג זברה 'F0 crispant'.


פרויקט זה עבד על ידי פרופ' מינה בלסוברמאניאן (חוקרת ראשית), ד"ר דניאל ביירד (עמית מחקר פוסט-דוקטורט) ונטליה פידליסניוק (סטודנטית לתואר שני ברפואה משותפת).


סיווג מחדש של VUS

סיווג מחדש של VUS הוא תהליך מורכב ועתיר עבודה. חקרנו VUS מחולים עם וריאנטים של COL3A1 בשירות הגנטיקה האבחונית של שפילד (המעבדה הלאומית לאבחון ייחוס בבריטניה) וסיווגנו מחדש מספר וריאנטים.


לפני הסיווג מחדש, אף וריאנט לא נחשב כ'סביר פתוגני' (סביר להניח שהוא וריאנט שגורם ל-vEDS), אך הסיווג מחדש שלנו הגדיל את האחוז הזה ל-15%, כאשר 23% סווגו מחדש כ'סביר שפיר' (וריאנט שאינו סביר שיגרום ל-vEDS). יתר על כן, סיווגנו מחדש שני וריאנטים שהיו בעבר VUS לפתוגניים (וריאנט גורם ל-vEDS). משמעות הדבר היא שבסך הכל כמעט מחצית מהחולים קיבלו אבחנה מתוקנת/מאושרת על סמך פרויקט זה.


שאר 54% מהוריאנטים נותרו כ-VUS, כאשר 23% מסווגים כעת מחדש כ-'VUS חם', כאשר יש לנו ראיות המצביעות על כך שווריאנטים אלה עשויים להיות גורמים למחלות, אך הראיות המחמירות ממעבדה אינן חזקות מספיק עדיין.


כאשר השווינו חולים בקבוצת שפילד שלנו לאלו שכבר דווחו בספרות, מצאנו כי חולים בקבוצת שפילד חלקו מאפיינים קליניים דומים של vEDS לאלו שכבר דווחו, דבר התואם את הציפיות שרבים מחולים אלו יוכלו להיות מאובחנים עם vEDS.


עבור 54% מכלל דגמי ה-VUS הנותרים, נשתדל כעת ליצור מודל פונקציונלי על מנת לסייע בסיווגם מחדש. מודל המראה כי ל-VUS אלו סימנים קליניים דומים לחולי vEDS ידועים יספק ראיות לאישורן כגורמי מחלה. בהתבסס על הגנטיקה ומבני החלבון המשותפים של VUS מסוימים מקבוצת שפילד שלנו, אנו שואפים ליצור מודלים של דג זברה עבור שני VUS.


יצירת מודל דג זברה יציב

כדי לעזור לנו לסווג מחדש קולגן מסוג VUS בחולי vEDS, הצלחנו ליצור מודל יציב של דג זברה עבור מוטציות בגן col5a1 של דג הזברה. אנו משתמשים ב-col5a1 בדגי זברה כדי לדמות וריאנטים של COL3A1 vEDS מכיוון שלדגי הזברה אין קולגן מסוג III באנטומיה שלהם. עם זאת, מחקרים אחרים הראו כי קולגן מסוג V יכול לשמש כתחליף לקולגן מסוג III.


לשם כך, השתמשנו בטכניקות עריכה גנטית CRISPR-Cas9 כדי לגרום למוטציה בגן col5a1 של דג הזברה, במטרה "לחסל" את הגן הזה, כלומר שהגן לא יתפקד. זיהינו דגי זברה בוגרים ספציפיים בעלי מוטציה בגן col5a1, וגידלנו שני דורות של דגי זברה לבגרות עם מוטציות בגן col5a1 (מה שלוקח בין 3-4 חודשים לדור).


מכיוון שיצרנו שני דורות של דגים "מוטנטיים", נוכל לכנות זאת "קו יציב", מכיוון שרק המוטציה שאנו רוצים תהיה קיימת בתוך דגים אלה. יצרנו שני קווים יציבים עבור מוטציות בגן col5a1 - אחד עם מחיקה של 4 זוגות בסיסים ואחד עם מחיקה של 2 זוגות בסיסים. קווים יציבים אלה יאפשרו לנו למדל את ההשפעה של vEDS כאשר ישנן מוטציות שבהן הגן אינו מתפקד כלל.