Identifizierung und funktionelle Untersuchung neuer Kandidatengene für CAKUT und Omphalozele

Abstract

Angeborene Fehlbildungen treten bei etwa 3-6 % aller Neugeborenen auf. Sie stellen eine der Hauptursachen für die Sterblichkeit im Neugeborenenalter dar. Zu den häufigsten Fehlbildungen gehören angeborene Anomalien der Nieren- und Harnwege (Congenital Anomalies of the Kidney and Urinary Tract (CAKUT)) sowie Bauchwanddefekte (z. B. Omphalozele). Eine Vielzahl von Studien belegt den Einfluss von genetischen Ursachen auf die Entstehung der beiden Krankheitsbilder. Ziel dieser Arbeit war es daher, potenziell neue genetische Ursachen sowohl für CAKUT als auch für die Omphalozele zu identifizieren und anschließend funktionell zu charakterisieren. <br /> Um neue Kandidatengene für CAKUT zu identifizieren, wurden im ersten Teil dieser Arbeit die Exom-Sequenzierungs (ES)-Daten von 229 Trio-Familien ausgewertet. Insgesamt identifizierten wir 45 de novo Varianten in neuen Kandidatengenen für CAKUT. Wir entwickelten eine Priorisierungsmethode, die eine de novo Variante in SOX13 als vielversprechende Ursache für CAKUT hervorhob. Die SOX13-Mutante zeigte in vitro ein abweichendes subzelluläres Expressionsmuster im Vergleich zum Wildtyp, was auf einen Funktionsverlust des mutierten Transkriptionsfaktors hindeutet. Daraus schließen wir, dass de novo Varianten eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von CAKUT spielen und präsentieren SOX13 als ein neues Kandidatengen für CAKUT. Ebenfalls konnte durch ES im zweiten Teil der Arbeit eine CAKUT-Familie mit einer homozygoten Nonsense-Variante in ETV4 identifiziert werden, die wahrscheinlich zu einem Verlust des Proteins führt. Die Entdeckung der erst zweiten Familie mit isolierten CAKUT und einer homozygoten Variante in ETV4 bekräftigt die Beteiligung von ETV4 als seltene Ursache für monogenes CAKUT. Im dritten Teil dieser Arbeit konnte ABL1 als erstes Kandidatengen für familiäre isolierte Ompahlozele identifiziert werden. Für die ABL1-Muatante konnte in vitro eine veränderte subzelluläre Lokalisation im Vergleich zum Wildtyp aufgezeigt werden. Expressionsstudien in humanen und murinen Embryonen wiesen ABL1 um den Zeitpunkt des Bauchwandverschlusses in der Bauchwand und Nabelschnur nach. Aus den vorliegenden molekularen und experimentellen Befunden lässt sich ableiten, dass ABL1 an der Entstehung der Omphalozele beteiligt ist. Die vorliegende Dissertation liefert gewinnbringende Einblicke in die genetische Pathogenese von CAKUT und Omphalozele. Darüber hinaus ermöglicht die Kenntnis einer molekulargenetischen Diagnose eine personalisierte humangenetische Beratung, eine optimierte klinische Versorgung, künftige Familienplanung und die Erforschung therapeutischer Optionen.