Sekvenseringen av det menneskelige genomet i 2001 ble hyllet som en av de største vitenskapelige milepælene i menneskehetens historie. Dette gjorde det mulig for forskere å identifisere genfunksjoner og knytte gener til sykdommer, noe som igjen har ført til utvikling av livreddende medisiner og behandlingsmuligheter for en rekke sykdommer. De siste årene har det imidlertid blitt klart at DNA-et vårt også inneholder en annen, mindre kjent type gener – nemlig RNA-gener. Faktisk finnes det langt flere RNA-gener enn de klassiske, protein-kodende genene vi hittil har studert. I dag kjenner vi til rundt 60 000 slike «ikke-kodende» RNA-gener, de fleste med gåtefulle funksjoner og ukjent betydning for menneskelig sykdom. Vi ønsker nå å undersøke hvilken rolle RNA-genene spiller i vanlige sykdommer som fedme, hjerte- og karsykdommer og nevrologiske lidelser, ved å studere mutasjoner i RNA-molekylene. Tidligere har dette ikke vært mulig på grunn av manglende data, men med nye ressurser kan vi nå identifisere funksjonene til disse ukjente RNA-molekylene. Videre vil vi korrigere sykdomsrelaterte mutasjoner i humane stamcelle- og organoidmodeller ved hjelp av moderne genomredigeringsverktøy. På denne måten tar vi også opp et av de mest grunnleggende spørsmålene i molekylærbiologien: om – og hvordan – ikke-kodende mutasjoner påvirker RNA-molekyler. Oppsummering: Nye, omfattende datasett gjør det nå mulig å gjennomføre en dyptgående, fler-vevskarakterisering av mutasjoner i RNA-gener. Vårt foreslåtte forskningsprosjekt vil utnytte dette ved å kombinere datadrevne analyser med molekylære eksperimenter, med mål om ikke bare å identifisere nye sykdomsrelaterte RNA-molekyler, men også å utvikle kurative, RNA-baserte behandlingsstrategier.
Emerging RNA-based therapies permit exploitation of vast numbers (>30'000) of noncoding RNA transcripts as putative drug targets. However, function of most noncoding RNA genes is currently unknown due to the lack of comprehensive, genome-wide interrogation of these enigmatic genes. Therefore, we will take the first step and rank ncRNA genes by their genetic importance for human health and disease.
We will test the provocative hypothesis that mutations in noncoding RNA exons disrupt RNA processing and therefore, have a profound impact on human health. This hypothesis is firmly rooted in the expanding field of noncoding DNA variants and RNA therapeutics. Capitalizing on our expertise in genomics and molecular assays we will identify disease-associated mutations within noncoding exons and characterize their effect on RNA transcripts in 49 human tissues. Direct candidate testing of candidate variants will be performed using state-of-the-art technologies, such as CRISPR DNA editing tools in human iPSCs prior to differentiation to disease-relevant cell types where aberrant RNA expression was observed. We will assess effects of DNA edits (mimicking disease-associated SNPs) on RNA processing, while measuring disease-associated phenotypes in parallel. Putative mechanisms such as polymerase II detachment and nonsense-mediated decay (NMD) will be systematically explored. Reconstitution experiments will finally serve as proof-of-concept and nominate RNA-based therapy as a curative strategy. This multifaceted approach will allow us to characterize the impact of noncoding RNA mutations, examine the molecular basis of mutations in RNA genes, and to identify RNA drug targets, each providing an entirely new framework within which to understand the untapped potential of noncoding RNA genes. Our transformative study will take advantage of recently emerging databases connecting RNA levels to genotypes in bigger human cohorts as well as innovative tools to study human genetic variants.
