Presisjonsmedisin for pasienter med arvelig diabetes

Alba Kaci

Alder: 29 år

Tittel på oppgave: Precision medicine in MODY-diabetes: Unraveling the disease causality of gene variants and new regulatory mechanisms

Sted: Universitetet i Bergen

Veiledere: Forsker Ingvild Aukrust (PhD), Professor Lise B. Gundersen (PhD) og Professor Pål R. Njølstad (PhD/MD)

Dato for disputas: 17. oktober 2019

Utdanning (år): Bioingeniør (2013), MSc Molekylærbiologi (2015)

Nåværende arbeidssted: Sykehuset Østfold, Kalnes

Diabetes er samlebetegnelsen for en gruppe sykdommer med hyperglykemi. I kroppen holdes glukosenivået stabilt via hormonet insulin. Ved diabetes oppstår hyperglykemi som resultat av defekter i insulinsekresjon, insulinfølsomhet eller begge deler.

Tradisjonelt er diabetes inndelt i diabetes type 1 (barn og ungdom) og diabetes type 2 (voksne og særlig overvektige). 2-3% av alle diabetestilfeller skyldes mutasjoner i enkelte gener – og kalles derfor monogen diabetes. MODY (Maturity Onset Diabetes of the Young) er den vanligste formen for monogen diabetes.

MODY er en sjelden diabetesform som har debut før 25 år, er karakterisert av en dominant arvegang og nedsatt insulinsekresjon. I dag er mutasjoner i 14 ulike gener kjent for å gi MODY. To av de mest kjente genene er Hepatocytt Nukleær Faktor -1a (HNF1A) og -4a (HNF4A). HNF1A og HNF4A koder for proteiner som binder seg til DNA og regulerer genuttrykk (transkripsjonsfaktorer). Kjente patogene mutasjoner i HNF1A og HNF4A, som er årsak til pasientens diabetes, er vist å hemme den normale funksjonen av de tilsvarende proteinene. MODY-pasienter som har mutasjoner i et av disse to genene kan benytte seg av behandling i form av tabletter (sulfonylurea) i stedet for insulininjeksjoner. Dermed er det viktig å diagnostisere disse pasientene, med tanke på presisjonsmedisin og riktig behandling.

Hvorfor ble studien gjennomført?

MODY er som oftest påvist ved gentesting. Dersom man finner mutasjoner i kjente MODY-gener (som HNF1A eller HNF4A) som tidligere er rapportert å føre til sykdom, blir tolkningen av den genetiske undersøkelsen ukomplisert. Iblant finner man mutasjoner som ikke er beskrevet tidligere og derfor er av ukjent klinisk betydning. I slike tilfeller er det vanskelig å avgjøre om slike mutasjoner er årsaken til pasientens diabetesform.

Hvilke metoder brukte du og hvorfor?

Mutasjoner av ukjent klinisk betydning i HNF1A eller HNF4A - genene, funnet i de norske og tsjekkiske MODY-registrene, ble undersøkt ved bruk av funksjonelle analyser i cellemodeller. Slike analyser, som undersøker effekten av mutasjoner på proteinnivå, har vist seg å være et verdifullt verktøy for å kunne tolke mutasjoner riktig. Først ble det kartlagt hvordan mutasjonene kan binde seg til kjente promotorregioner og aktivere genuttrykk ved bruk av reporter-linked luciferase assay. EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay) ble deretter brukt for å måle evnen de defekte proteinene hadde til å binde seg til spesifikke DNA-sekvenser. I tillegg målte en effekter på proteinuttrykk (western blot) og mRNA (kvantitativ PCR). Ved bruk av mikroskopi undersøkte man videre distribusjonen av disse mutasjonene i cellen.

Hvilken betydning kan dette ha for pasientene?

Resultatene viste at noen av de undersøkte mutasjonene ikke påvirket den normale proteinfunksjonen av verken HNF-1A eller HNF-4A, og dermed ble de ansett som ikke-patogene. Andre påvirket den normale proteinfunksjonen, og disse mutasjonene ble dermed reklassifisert som patogene, og førte til persontilpasset behandling i form av tabletter for pasientene.
I denne studien ble det kartlagt hvilken betydning slike analyser har ved tolkning av genvarianter av ukjent klinisk betydning i de kjente MODY-genene, HNF1A eller HNF4A. Dette arbeidet er viktig med tanke på presisjonsmedisin for pasienter med arvelig diabetes. I tillegg viser det at funksjonelle analyser er viktige verktøy for diagnostisk varianttolkning, noe som fører til en mer presis diagnose og bedre genetisk rådgivning for pasienter og deres familiemedlemmer.