Tilbake til søkeresultatene

FRIMED2-FRIPRO forskerprosjekt, medisin og helse

Identification of molecular mechanisms and biomarkers of Multiple Sclerosis

Alternativ tittel: Molekylære mekanismer og biomarkører ved multippel sklerose

Tildelt: kr 8,7 mill.

Vårt primære mål er å identifisere molekylære mekanismer og nye biomarkører for MS for å bidra til utviklingen av forbedret personlig tilpasset medisin for MS-pasienter. Prosjektet videreutvikler studier som er utført av MS forskningsgruppen ved OUS/UiO ledet av Harbo i samarbeid med ledende nasjonale og internasjonale samarbeidspartnere. Prosjektet har tre hovedmål: 1) genom-vid genetisk, epigenetisk, transkripsjons- og proteom-karakterisering av immunceller fra MS pasienter og friske kontroller; 2) molekylær og funksjonell karakterisering av MS-assosierte gener og 3) MRI-studier for å forbedre fenotyping av MS pasienter. Delprosjekt 1: Vi kartlegger genvarianter, epigenetikk (DNA methylering), transkripsjon (RNA sekvensering) og proteom (massespektrometri) av immunceller (CD4+ og CD8+ T celler) fra MS pasienter og friske kontroller. Nylig diagnostiserte, behandlingsnaive, kvinnelige MS pasienter ved OUS er invitert til å delta i studien. Blodprøver tas i remitterende fase av sykdommen. Pasientene fyller også ut et spørreskjema som kartlegger eksponering for miljøfaktorer ved MS. Vi har nå isolert immunceller fra totalt 55 MS pasienter og 55 friske kontroller. Prøvene er genotypet og det er gjort epigenetisk profilering og RNA sekvensering. Det er også gjort proteomanalyser av en andel av prøvene. a) I 2015 publiserte vi et pilotstudium på DNA methylering i T celler fra MS pasienter. Disse dataene ble deretter kombinert med nye DNA methyleringsdata fra samme celletyper i materiale samlet av oss og en samarbeidspartner i Australia. I dette arbeidet, som ble publisert i PLoS One i oktober 2018, replikerte vi funnene fra pilotstudiet, og i tillegg identifiserte vi at SLFN12-genet har ulikt DNA methyleringsnivå i T celler fra MS pasienter sammenliknet med T celler fra friske kontroller. Steffan Bos ledet prosjektet på vegne av MS gruppen i Oslo, hvor gruppemedlem Ina S Brorson sto som delt første forfatter sammen med en av våre amerikanske samarbeidspartnere. b) Forsker Steffan Bos publiserte to artikler som omhandler analyser av differensielt genuttrykk i CD4+ og CD8+ T celler ved RNA sekvensering. I begge prosjekterhar PhD student Anna Eriksson stått for gennettverksanalysene. Resultatene fra disse studiene er et godt grunnnlag for videre oppfølgingsprosjekter i vår gruppe. c) Forsker Steffan Bos har etablert et samarbeid med Prof. Sergio Baranzini ved Universitetet i California, San Francisco. Baranzini leder et stort arbeid om MS pathway-analyser basert på genetiske data. Dette er nå publisert i Nature Communications, her er både Harbo og Bos medforfattere. Strategien som er brukt i dette arbeidet vil vi også bruke på data generert i dette NFR prosjektet til å identifisere pathways som kan studeres videre i MS. Disse analysene har blitt forsinket pga den pågående Covid-19 pandemien som har resultert i begrensede ressurser hos våre samarbidspartnere. Disse analysene gjenstår. d) I et subset av prøvene har vi i samarbeid med Professor Frode Berven ved Universitetet i Bergen utført massespektrometrianalyser for å kartlegge proteomforskjeller i T celler mellom MS pasienter og friske kontroller. Vi finner at der er forskjeller hovedsakelig i T-celle spesifikke reaksjonsveier. Dette arbeidet ble publisert, med Eriksson som andreforfatter og Harbo og Bos som sentrale medforfattere, i tidsskriftet Clinical Proteomics i mai 2019. Vi er i ferd med et oppfølgingsstudium av dette og har samlet inn massespetrometrudata fra hvilende og aktiverte CD4+ T celler. Dynamisk respons etter T celleaktivering sammenliknes mellom prøver fra MS pasienter og friske kontroller. Vi er i ferd med å fullføre et et manuskript som vi vil sende inn for publikasjon i løpet av januar, med Eriksson som andreforfatter, og hvor både Bos og Harbo er sentrale medforfattere. Del-prosjekt 2: Studier for å kartlegge funksjonen til proteiner som kodes for av utvalgte mottagelighetsgener ved MS er hovedfokus for PhD student Anne Eriksson i dette prosjektet. Manuskript om funksjonelle studier av MS-genet CLEC16A er utarbeidet og under revisjon i Scandinavian Journal of Immunology. I dette arbeidet har Eriksson benyttet seg av en cellelinje for å vise at CLEC16A er lokalisert i resirkulerende endosomer og påvirker resirkulering av T celle reseptorer. Eriksson følger opp ytterligere ett funn fra gen-screeningene -DEXI. Vi har identifisert to protein-interaksjonspartnere til DEXI, og vi bruker en cellelinje til å studere hvordanDEXI påvirker immunrespons sammen med disse to proteinene. Vi ørt datasamlingen og skriver nå på et mansukript. Eriksson planlegger å levere sin doktorgrad innen januar i år. Del-prosjekt 3: Vi har i løpet av det siste året gjennomført den tredje undersøkelsen av vårt kohort av ca 70 MS pasienter som følges i vår longitudinelle studie med detaljerte MR-undersøkelser, kliniske undersøkelser og samling av ulike typer blodprøver. Dataene er nå under analysering i samarbeid med lokale og internasjonale partnere.

Vår studie av genekspresjon av CD4 + T-celler har resultert i nye studier der immuncellepopulasjonen er kartlagt i detalj. Genekspresjonen identifisert i CD8 + T-celler styrker hypotesen om at immunceller i perifert blod er potensielle biomarkører for sykdom og muligens sykdomsprogresjon. Våre DNA-metyleringsstudier gir ytterligere bevis for at immunceller er viktige i sykdomsprosesser ved MS. De longitudinelt innsamlede DNA-, RNA- og proteinprøvene er svært viktige for videre studier. Våre funksjonelle studier har karakterisert immunologiske mekanismene som er bakenforliggende for MS og bidrar til å forklare funn gjort i de genom-vide gen-screeningene. Våre MR-studier viser at MR kan benyttes om en biomarkør for subgrupper av MS-pasienter. Prosjektet har altså resultert i viktige vitenskapelige funn, har lagt grunnlaget for forskerkarrieren til flere ph.d. stipendiater og forskere og har videreutviklet forskningsgruppens sentrale rollen i ledende internasjonale forskningsnettverk.

This is a cutting-edge translational study of multiple sclerosis (MS), a devastating, inflammatory disease of the central nervous system (CNS) that affects 10,000 adults in Norway. Our primary objective is to identify molecular mechanisms and novel biomarkers of MS, paving the road for improved personalized medicine for MS patients. The proposal extends from ongoing research performed by the MS research group in Oslo led by the applicant, in collaboration with international as well as Norwegian leading experts. Taking advantage of our recent breakthrough in MS genetics (Nature 2011, Nature Genetics 2013) as well as our unique sample collection and established expertise and networks, we will: 1) Identify MRI phenotypes in updated MS patient collections including detailed clinical and MRI analyses. Our current collection of 30 yet untreated MS patients and 30 controls (already genome-wide genotyped and DNA-methylation mapped in whole blood and immune cell subsets) will be expanded with 30 new patients and 30 controls. The patients will undergo detailed clinical and MRI analyses twice (year 1 and year 3) in local (n=60) as well as international (n=500) studies. 2) Evaluation of RNA sequencing data from CD4+ T cells as potential biomarkers for MS, using patients and data collected under objective 1), combined with genome-wide genotyping and DNA-methylation data (n=60): We will perform a) RNA sequencing of CD4+ T cells, b) Analysis of RNA sequencing data for overall gene expression, splicing differences and allelic differences, c)Validation and replication of lead signals, and d) Molecular characterization of selected lead signals. 3) Identify the molecular function of the DEXI and other MS susceptibility genes: We will a) Identify the subcellular localization of DEXI in immune cells, b) Identify protein interaction partners for DEXI and c) Perform functional characterization of DEXI and gene X, defined from the RNA sequencing project.

Budsjettformål:

FRIMED2-FRIPRO forskerprosjekt, medisin og helse

Finansieringskilder