EUROCORES: Genetics of the Rare Epilepsy Syndromes (EuroEPINOMICS)

Genetisk kartlegging av sjeldne epilepsisyndromer Epilepsi er en gruppe hyppig forekommende sykdommer med mange ulike årsaker. De siste tiår har det imidlertid vist seg at arv spiller en viktig rolle og at mange epilepsiformer faktisk skyldes feil i ett gen alene. Dette doktorgradsprosjektet har hatt som mål å kartlegge genetiske årsaker til epilepsi. Stipendiat og lege Roar Fjær har vært veiledet av Kaja Selmer (hovedveileder), Magnus D. Vigeland (medveileder) og Marit Bjørnvold (medveileder). Ved bruk av storskala DNA-avlesning (sekvenseringsmetoder) har Fjær undersøkt genetiske årsaker til epilepsiformer som er antatt å skyldes feil i ett gen alene - såkalt monogene epilepsier. Videre har gruppen bidratt med data fra norske pasienter til internasjonale konsortiumstudier som samler data fra mange pasienter i flere land. Fjær og medarbeidere har funnet at en familie med epilepsi og kalsifikasjoner i basalgangliene har mutasjoner i to mulige sykdomsgen, nemlig SLC20A2 og CHRNB2. Mutasjon i førstnevnte gen er kjent for å gi basalgangliekalsifikasjoner, men sjelden epilepsi. Mutasjoner i CHRNB2 er kjent for å gi epilepsi, og forfatterne spekulerer i om mutasjonen i dette genet bidrar til sykdomsbildet i den aktuelle familien. I tillegg har Fjær undersøkt en familie med progressiv myoklonus epilepsi og funnet at en ny mutasjon i genet KCTD7 som årsak til sykdommen. Videre har han i samarbeid med Farrukh Chaudhry og hans gruppe undersøkt hvordan denne mutasjonen forårsaker sykdom. Det viser seg at mutasjonen fører til et dysfunksjonelt protein som påvirker den elektrokjemiske balansen over cellemembranen i nervecellene i hjernen på en slik måte at pasienten utvikler kramper og epilepsi. Videre har de vist at mutasjonen også påvirker transport av signalstoff i hjernen, noe som antas å påvirke pasientens sårbarhet for å få kramper. Dette representerer betydelige framskritt i forståelsen av de underliggende sykdomsgivende konsekvensene av mutasjoner i KCTD7. Tilslutt har Fjær i samarbeid med Nasjonalt Kompetansesenter for Sjeldne Epilepsi-relaterte Diagnoser, Avdeling for patologi og Avd. for hud, OUS, undersøkt de underliggende årsaker til epilepsisyndromet Sturge-Weber syndrom (SWS). Sturge-Weber syndrom er en sammensatt sykdom som kjennetegnes ved en såkalt portvinsflekk i huden i ansiktet (typisk i en av ansiktets øvre kvadranter), samt høyt trykk i øyet (glaukom) og epilepsi. Symptomene skyldes at blodårer i et avgrenset område av hud, øye og hjerne ikke har utviklet seg normalt. Man har lenge antatt at sykdommen skyldes en mutasjon som oppstår tidlig i fosterlivet, og i 2013 ble det publisert at en aktiviserende mutasjon i genet GNAQ fører til SWS i de fleste tilfeller, men ikke hos alle. Fjær og medarbeidere har samlet hudbiopsier fra både affisert og frisk hud fra norske pasienter med SWS. De har så sortert og dyrket ulike celletyper: blodåreceller (endotelceller), bindvevsceller (fibroblaster) og hudceller (keratinocytter). I tillegg ble blodåreceller hentet ut ved lasermikrodisseksjon. Deretter har de hentet ut DNA fra de ulike celletypene og undersøkt dette for å se om også norske pasienter har den rapporterte mutasjonen i GNAQ. Fem av seks pasienter hadde den kjente mutasjonen, og dataene viste at mutasjonen var beriket i blodårecellene. I pasienten uten den kjente mutasjonen, ble alt arvestoff som koder for proteiner (eksomet) avlest (sekvensert) med stor dybde. Her ble det identifisert en mutasjon i et nytt og tidligere ubeskrevet gen. Dette genet koder for et protein som interagerer sterkt med GNAQ, og funksjonelle studier viser hvordan mutasjonen i den norske pasienten vil ha samme konsekvens som mutasjonen i GNAQ. Også denne nye mutasjonen viste seg å være beriket i endotelceller. For å oppsummere, så har Fjær og medarbeidere altså oppdaget en ny og hittil ukjent årsak til SWS, samt kartlagt at mutasjonen er beriket i endotelceller, noe som støtter at dette primært er sykdom som har sin opprinnelse i endotelcellene. Stipendiat og lege Roar Fjær har i dette doktorgradsarbeidet kartlagt flere monogene epilepsier genetisk. Han har påvist tidligere ukjente sammenhenger mellom mutasjoner i KCTD7 og viktige funksjoner i hjernens nerveceller, og han har oppdaget at en mutasjon i et hittil ukjent sykdomsgen forårsaker Sturge-Weber syndrom.

Genetic mapping of monogenic epilepsies - a part of the collaborative research project (CRP) "Genetics of the rare epilepsy syndromes". Background: The epilepsies represent common disorders with a strong genetic impact. While many epilepsies can be class ified into well defined syndromes, up to 10% of the patients with epilepsy suffer from rare epilepsy syndromes (RES). Although each syndrome is rare, together they represent a considerable number of patients and the impact of RES on society and health car e budget is enormous. The strong genetic impact in seizure disorders is well documented and is particularly prominent in RES. A monogenic etiology has been detected in both familial forms, such as in the syndrome Generalized Epilepsy with Febrile Seizur es Plus, and in sporadic forms, such as Dravet syndrome. The identification of the disease causing mutations and genes has led to a better understanding of the pathophysiology of epilepsy and molecular findings in RES have shown to be risk factors also fo r more common forms of epilepsy. The vast majority of genes for RES are still unknown. New high throughput screening methods, such as whole exome sequencing and large scale copy number variation analysis, have paved the way for new approaches to genetical ly map RES. Aim: To genetically map different forms of RES through a European collaborative project. Material: Patients and cohorts from different collaborators in this CRP will be pooled. Norwegian patients with RES will be recruited from the Departme nt of Complex Epilepsy and the Department of Medical Genetics (Oslo University Hospital). Methods: Methods available in Norway are genome wide linkage analysis with single nucleotide polymorphism markers, large scale CNV analysis and whole exome sequenci ng. Importance: This international CRP will make a platform for a European approach to decipher the genetic basis of RES. Hopefully; an improved understanding of the underlying causes of RES will translate in to novel diagnostic and therapeutic avenues for patients suffering from epilepsy.