Klonierung des Gendefektes für die spinocerebelläre Ataxie Typ4 (SCA4)

Spinocerebelläre Ataxien (SCA) sind schwerwiegende, neurodegenerative Erkrankungen, die klinisch kaum unterscheidbar sind. Obwohl für die dominant vererbten Formen bisher 19 Genloci bekannt sind, konnten lediglich in 9 Genen Mutationen identifiziert werden. Hierbei wurden ausschließlich Repeat-Expansionen entdeckt. Für 10 Gene steht der Mutationsnachweis noch aus. In dem hier vorgestellten Projekt wird die genetische Veränderung für die SCA4 isoliert. Dafür stehen DNA-Proben einer großen Familie, die einzigartig in Europa ist, zur Verfügung. Ein vergleichbarer Stammbaum, ebenfalls europäischen Ursprungs, ist in Utah aufgearbeitet worden. Die Isolierung der Mutation ist sowohl von wissenschaftlicher als auch diagnostischer und therapeutischer Bedeutung. Die Identifizierung des betroffenen Gens bzw. Proteins erlaubt zum einen Rückschlüsse auf den Pathomechanismus. Zum anderen ist der Nachweis der Mutation entscheidend für differentialdiagnostische Fragen und die Abschätzung der Prävalenz dieser SCA. Die Isolierung und Charakterisierung des betroffenen Gens wird einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der SCAs leisten und ist Voraussetzung für die Entwicklung causaler Therapien.

Die autosomal dominant vererbten spinocerebellären Ataxien (SCA) sind progrediente, neurodegenerative Erkrankungen, von denen genetisch mindestens 28 Formen differenzierbar sind. Zurzeit sind Mutationen für 18 dieser Gene oder Loci publiziert. Neun SCAs sind mit sog. Repeat-Expansionen korreliert, einem Mutationslyp, der nur für den Menschen beschrieben isl. Für weitere neun SCA-Formen sind Punktmutationen oder kleinere Deletionen verantwortlich. Ziel des hier dargestellten Projektes war die Identifizierung der SCA4-Mulation, nach der seil den neunziger Jahren gesucht wird. Dafür stehen DNA-Proben einer großen Familie, die möglicherweise einzigartig in Europa isl, zur Verfügung. Ein vergleichbarer Stammbaum - ebenfalls europäischen Urspmngs - ist 1996 in Utah aufgearbeitet worden. Durch Kopplungsanalysen in diesen beiden Familien wurde die Kandidalenregion auf ca. 8Mbp eingegrenzt. Repeat-Expansionen als Krankheitsursache konnten wir im Rahmen dieses Projektes weitgehend ausschließen. Die Sequenziemng von Kodierregionen und Exon-Inlron-Übergängen (20 Nukleotide) 133 potentieller Kandidalengene zeigte 406 Varianien. Mit diesem Vorgehen konnten jedoch weder Missense-, Nonsense- oder „Splice Site"-Mulalionen bzw. Deledonen oder Insertionen innerhalb einzelner Exons und Splicestellen delektiert werden, die mit der Erkrankung kosegregieren und nichl in Konlroll-Proben vorhanden sind. Array CGH-Analysen lieferten keinen Hinweis auf chromosomale Rearrangements, Gen-umfassende Deletionen oder Duplikationen in der Region 16q22.1. Aus Japan wurden über 50 Familien mit dominani vererbter rein cerebellärer Ataxie berichtet, die Kopplung mit der SCA4-Kandidatenregion auf Chromosom 16q zeigen. Von uns durchgeführte Sequenziemngen des betroffenen Puratrophin-Gens einschließlich der 5'-UTR lieferten keinen Hinweis auf das Vorliegen von Veränderungen in der SCA4-Familie. Es ist daher anzunehmen, dass die SCA4 und die für japanische Familien publizierte 16q22.1- gekoppelle Ataxie nicht allelisch sind. Darüber hinaus wurde die publizierte -16C>T-Variante in keiner Probe von 503 Patienten mit familiärer oder sporadischer Ataxie und von 439 unabhängigen Kontrollen gefunden. Vier Nukleotide stromaufwärts der -16C>T-Variante wmrde allerdings bei einer Patientin mit Ataxie eine Ibp-Insertion (-12_-1 linsA) identifiziert. Pathoanatomische Sludien an einem SCA4-Gehim aus der von uns betreuten Familie zeigten u. a. Demyelinisiemng von Fasem aus Cerebellum und Himstamm sowie Verlust an Neuronen, der in der Purkinje-Zellschicht besonders ausgeprägt isl. Die klinische Charakterisiemng der Familie ist noch nicht abgeschlossen. Besonders interessant ist hierbei ein Mitglied, in dessen Genom zum Abschluss des Projektes eine Rekombination innerhalb der Kandidalenregion nachgewiesen wurde. In Abhängigkeil von den klinischen Daten ist hier eine deutliche Fokussiemng der Mutations suche möglich. Letztendlich ist die Frage nach der SCA4-Mutation vielleicht erst durch Sequenziemng der vollständigen Region mit Introns, regulierenden Sequenzen sowie 5'- und 3'- UTR zu beantworten. Kommerzielle Anbieter für Genom-Sequenziemngen streben aufden Markl, der Abgleich mit Datenbanken soll durch exteme Bioinformaliker vorgenommen werden. Im Anschluss können Populalionsstudien und funktionelle Analysen durchgeführt werden. Die notwendige DNA-Bank ist aufgebaut, wird fortgeführt und erweitert.