 |
"Variants of unknown significance" - detection and functional characterization of genetic alterations in inherited diseases
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
109076 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Balogh, István |
| Title in Hungarian |
"Ismeretlen jelentőségű variánsok" - Genetikai eltérések kimutatása és funkcionális vizsgálata öröklött betegségekben |
| Title in English |
"Variants of unknown significance" - detection and functional characterization of genetic alterations in inherited diseases |
| Keywords in Hungarian |
mutáció, öröklött betegség, rekombináns fehérje, mutagenezis, funkcionális karakterizáció |
| Keywords in English |
mutation, inherited disease, recombinant protein, mutagenesis, functional characterization |
| Discipline |
| Biological basis of diseases related to the above (Council of Medical and Biological Sciences) | 40 % | | Medical engineering and technology (Council of Medical and Biological Sciences) | 30 % | | Genetic epidemiology (Council of Medical and Biological Sciences) | 30 % |
|
| Panel |
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology |
| Department or equivalent |
Department of Human Genetics (University of Debrecen) |
| Participants |
Ajzner, Éva
Bálint, Bálint László
Beke, Artúr
Losonczy, Gergely
P. Szabó, Gabriella
Szabó, Tamás
Török, Olga
Tory, Kálmán
V. Oláh, Anna
|
| Starting date |
2014-01-01 |
| Closing date |
2018-12-31 |
| Funding (in million HUF) |
21.000 |
| FTE (full time equivalent) |
8.80 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A genetikai betegségeket vizsgáló kutatómunka a betegségek keletkezésének módját kutatja. Az egyik célkitűzés modern módszerekkel történő mutáció kimutatás genetikai hátterű betegségek vizsgálata során. A vizsgált gének a monogénes diabetesek hátterében álló HNF1A, HNF4A, GCK, ill. KCNJ11, a ritka betegségek közé tartozó Smith-Lemli-Opitz (SLO) szindróma hátterében álló DHCR7és az autoszomális recesszíven öröklődő policisztás vese betegséget okozó PKHD1 gén. A másik célkitűzés adott gének/betegségek közti kapcsolat jobb megértésére irányuló kutatómunka, melynek során DNS, RNS és fehérjeszintű vizsgálatokat végzünk. A Gas6 gén esetében egy adott polimorfizmus RNS és fehérjeszintű vizsgálatát végezzük el, melynek előzménye az általunk kimutatott védőhatás az időskori macula degerációval szemben. A monogénes diabetes esetében a GCK, míg az SLO esetében a DHCR7 génben talált aminosav cserével járó mutációk rekombináns tesztelése történik meg. A kutatási terv célkitűzése egy mély molekuláris epidemiológiai vizsgálat is, melyhez hasonlót korábban még nem végeztek. A vizsgálat során teljes gén szekvenálást szeretnénk végezni modern metodológiával, új generációs szekvenálással a DHCR7 gén esetében, annak kiderítésére, vajon valóban ennek a génnek a hibái állnak a korai vetélések szignifikáns részének hátterében. Végül, a magyar SLO betegek esetében vizsgálnánk az antioxidáns E vitamin esetleges jótékony hatását. A tervezett kísérletek hozzájárulhatnak a fenti betegségek keletkezési mechanizmusainak jobb megértéséhez.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Mára beléptünk a genomikai medicina korszakába. Ez azzal jár, hogy korábban elképzelhetetlen mennyiségű genetikai adat keletkezik. Mind a monogénes, mind a multifaktoriális betetgségek esetében szükséges a genetikai tesztelés, amely a beteg mintában történő mutáció kimutatást jelenti. A kapott eltérés patogenitásának igazolására számos klinikai, statisztikai és in silico módszer áll rendelkezésre, de semmi sem helyettesítheti a nem automatizálható kísérletes patogenitás tesztelést. Kutatásunk az alábbi kérdésekre kísérli meg megtalálni a választ:
1. Az időskori macula degenerációban korábban általunk identifikált protektív polimorfizmus esetén e hatást tudjuk-e mRNS és/vagy fehérje szintű változásokhoz kötni?
2. Mi a genetikai háttere néhány súlyos monogénes betegségnek Magyarországon?
3. Lehetséges-e molekuláris patogenetikai utakat feltérképezni a detektált variánsok rekombináns tesztrendszerekben történő struktúra-funkció vizsgálata által?
4. Tudjuk-e igazolni az antioxidáns E vitamin jótékony hatását Smith-Lemli-Opitz szindrómában?
5. Tudjuk-e bizonyítani azt a hipotézist, amely szerint az SLO a spontán vetélések egyik leggyakoribb oka a kaukázusi populációban?
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A tervezett kísérletekkel az alapkutatási eredmények közvetlen klinikai hasznosítása is lehetővé válik. A kutatás jelentősége a különböző alprojektekben:
1. Az időskori macula degeneráció a fejlett országokban a leggyakoribb vaksági ok. Minden olyan felismerés, amely a multifaktoriális betegség genetikai meghatározottságát érinti, kiemelt jelentőségű lehet nemcsak a pathomechanizmus megértésében, de a lehetséges terápiás beavatkozások irányának meghatározásában is.
2. A monogénes diabetesek az összes diabetesben szenvedők 1-2%-át is kitehetik. A betegség rendkívül aluldiagnosztizált. A kóroki mutáció kimutatása lehetőséget adhat terápiás bevatkozásra, annak elhagyására, illetve módosítására is.
3. Az aminosav cserével járó mutációk rekombináns rendszerben történő vizsgálata (GCK illetve DHCR7 gének) lehetőséget nyújt a pathomechanizmus jobb megértésére és hozzájárulhat az érintett fehérjék működésének pontosabb feltérképezéséhez is.
4. A spontán vetéléssel kapcsolatban végzett, a DHCR7 gén teljes kódoló régióját érintő molekuláris epidemiológiai eredmények fontos adatokkal járulhatnak hozzá a vetélés patogenezisének jobb megértéséhez.
5. A Smith-Lemli-Opitz szindróma esetében a tervezett E-vitamin kísérlet sorozat ar érintett betegek jobb életminőségéhez járulhat hozzá, valamint igazolhatja a betegség egyik feltételezett pathomechanizmusát, az oxidatív stresszt.
6. Az autoszomális recesszív policisztás vesebetegségben végzett mutáció analízis segítségével feltérképezhető a magyarországi kóroki mutáció előfordulás és prevalencia.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A pályázatban olyan betegségek vizsgálatát tervezzük, melyek öröklött tényezővel rendelkeznek. Vizsgálataink tárgya minden esetben a betegség kialakulásának folyamatának kutatása, azaz, hogyan lesz az örökítőanyagban bekövetkezett változásból rosszul működő, vagy nem működő fehérje, ezáltal betegség.
Több olyan betegséget vizsgálunk, melyek esetén a tünetek adott adott gén megváltozott működéséhez köthetők. Ezek közé tartozik a koleszterin szintézist érintő Smith-Lemli-Opitz (SLO) szindróma, egy öröklött vesebetegség, és a fiatal korban jelentkező diabetes. Fel szeretnénk mérni ezen betegségek esetében, hogy milyen genetikai eltérés áll a háttérben a különböző betegekben.
Bizonyos esetekben a talált eltéréseket olyan funkcionális módszerekkel vizsgálnánk, amelyek választ adhatnak arra a kérdésre, hogy valóban az az eltérés okozta-e a betegséget, ami segíthet az érintett fehérje szerkezetének és működésének jobb megértésében. Igen modern módszertant próbálunk felhasználni egy komoly klinikai probléma vizsgálatára. Elméletek szerint egy egy gént érintő betegség, az SLO áll nagyon gyakran a spontán vetélések hátterében. Megpróbálunk választ keresni erre a kérdésre, többszörös spontán vetélésen átesett nők, párjuk, és ilyen problémával nem küzdő párok bevonásával és vizsgálatával.
Vizsgálataink kiterjednek egy olyan betegség, az időskori macula degeneráció genetikai aspektusainak kutatására, mely betegség az időskori leggyakoribb vaksági ok. Ez esetben egy korábbi megfigyelésünket, ami szerint egy genetikai tényező védőhatású lehet a betegséggel szemben szeretnénk igazolni funkcionális módszerekkel.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The proposed research work would like to investigate the pathogenesis of genetic diseases. One of the objectives is to detect the molecular background of genetic disorders using state-of-the-art methodology. Focus areas are monogenic diabetes genes (HNF1A, HNF4A, GCK, and KCNJ11), DHCR7 gene responsible for the rare disease Smith-Lemli-Opitz (SLO) and PKHD1 gene causing autosomal recessive polycystic kidney disease. The second objective of the investigation concentrates for better understanding of the relationship between the genes and diseases, in which tests at DNA, RNA and protein levels are performed. In the case of Gas6 gene polymorphism (which was found by us to be protective against age-related macular degeneration) analysis is carried out in both RNA and protein level. The previously detected missense mutations would be tested using recombinant technology in monogenic diabetes (GCK gene) and in SLO (DHCR7 gene). The next objective of the research project is an unprecedented deep molecular epidemiological study where we would like to use next-generation sequencing in the DHCR7 gene in order to find out whether mutation in this gene can indeed be in the background of early pregnancy loss in a significant portion of the affected families. Finally, in the case Hungarian SLO patients, we would like to investigate the possible beneficiary effect of vitamin E antioxidant. The planned experiments might help us in the better understanding of the pathophysiology of the abovementioned diseases.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
In the dawn of the era of genomic medicine, a hitherto unprecedented amount of data is continuously generated. Diseases, being monogenic or multifactorial are subjects to genetic testing, which will result in the detection of genetic alterations (mutations) in the patient's sample. There are numerous clinical, statistical and in silico methods to test whether the detected variant is indeed the cause of a given genetic disease, but no other method can substitute the non-automatable experimental approach of testing of pathogenicity.
The scientific questions of our research work are the followings:
1. We have identified a polymorphism in the Gas6 gene that might have protective effect against age-related macular degeneration. Is it possible to link this effect to changes in mRNA and/or protein level?
2. What is the genetic background of some selected monogenic severe inherited disorders in Hungary?
3. Is it possible to map the molecular pathogenetic pathways in the case of detected variants by structure-function studies in recombinant test systems?
4. Can we provide evidence for the beneficial effect of the antioxidant vitamin E in Smith-Lemli-Opitz syndrome?
5. Is it possible to prove the hypothesis, that Smith-Lemli-Opitz syndrome is one of the major cause of unexplained fetal loss among Caucasians?
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The results of the basic research performed by the planned experiments can be translated directly to clinical use. The importance of the research in the sub-projects:
1. The age-related macular degeneration is the most common cause of blindness in the developed countries. Any novel information of the genetic predisposition of this multifactorial disease is important, not only in the understanding of the pathomechanism, but in the orientation of the possible therapeutic interventions as well.
2. The seriously underrecognized monogenic diabetes might account for as much as 1-2% among all diabetic patients. The identification of the causative mutation could show the correct direction of the therapeutic interventions (initiation or abandon or modify therapy).
3. With the testing of pathogenicity of missense mutations in recombinant test systems in the case of GCK and DHCR7 genes might provide better understanding of the pathomechanism of the diseases and also in the understanding the structure-function relationships of the studied proteins.
4. The study that is to be performed as DNA sequencing of the entire coding region of the DHCR7 gene in selected patient group with spontaneous abortion might provide relevant data about the pathomechanism of miscarriage.
5. The vitamin E trial in Smith-Lemli-Opitz patients might improve the quality of life of the patients and help to prove the hypothesis about one of the potential pathomechanism of the disease, the oxidative stress.
6. Mutation analysis in autosomal recessive polycystic kidney disease can help in the determination of the prevalence and distribution of the causative mutations in Hungary.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
In the frame of this proposal, diseases with genetic components would be studied. In every case, we would like to study the pathomechanism od the disease, i.e. how w genetic alteration leads to non-functioning or poorly functioning proteins thus disease.
Several monogenic diseases will be investigated, This group involves Smith-Lemli-Opitz (SLO) syndrome, in which the biosynthesis of cholesterol is affected, a hereditary kidney disease, and a young-onset diabetes group. We would like to find the causative genetic background of these disorders. In some cases, the detected alterations would be tested functionally to address the question whether the given alteration is indeed the cause of the disease and might help in the understanding of structure-function relationships of the protein. We would like to use a state-of-the-art methodology in researching a very important clinical question. According to theories, SLO is one of the major cause of unexplained fetal loss among Caucasians. We would like to answer this question by testing couples with and without miscarriage.
We would like to study the genetic aspects of age-related macular degeneration, which is the most common cause of blindness in the elderly. In this case, we would like to use functional methods to prove our recent observation about the potentiol protective effect of a polymorphism.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| Orosz O, Czeglédi M, Kántor I, Balogh I, Vajas A, Takács L, Berta A, Losonczy G.: Ophthalmological phenotype associating to a homozygous null mutation in the NEUROD1 gene., Molecular Vision, 2015 | | Koczok K, V Oláh A, P. Szabó G, Oláh É, Török O, Balogh, I: [Inborn error of cholesterol biosynthesis: Smith–Lemli–Opitz syndrome], Orv Hetil, 2015 | | Orosz O, Rajta I, Vajas A, Takács L, Csutak A, Fodor M, Kolozsvári B, Resch M, Sényi K, Lesch B, Szabó V, Berta A, Balogh I, Losonczy G.: Myopia and Late-Onset Progressive Cone Dystrophy Associate to LVAVA/MVAVA Exon 3 Interchange Haplotypes of Opsin Genes on Chromosome X, Invest Ophthalmol Vis Sci, 2017 | | Koczok K, Marő G, P. Szabó G, Madar L, Gombos É, Ajzner É, Mótyán JA, Hortobágy T, Balogh I.: A novel point mutation affecting Asn76 of dystrophin protein leads to dystrophinopathy, Neuromuscular Disorders, 2018 | | Koczok K, V Oláh A, P. Szabó G, Oláh É, Török O, Balogh, I: [Inborn error of cholesterol biosynthesis: Smith–Lemli–Opitz syndrome], Orv Hetil, 2015 | | Ivády G, Koczok K, Madar L, Gombos É, Toth I, Győri K, Balogh I.: Molecular analysis of cystic fibrosis patients in Hungary - un update to the mutational spectrum, Journal of Medical Biochemistry, 2015 | | Korade Z, Kim HYH, Tallman KA, Liu W, Koczok K, Balogh I, Xu L, Mirnics K, Porter NA.: The Effect of Small Molecules on Sterol Homeostasis: Measuring 7‑Dehydrocholesterol in Dhcr7-Deficient Neuro2a Cells and Human Fibroblasts, J. Med. Chem. 2016, 59, 1102−1115, 2016 | | Orosz O, Czeglédi M, Kántor I, Balogh I, Vajas A, Takács L, Berta A, Losonczy G.: Ophthalmological phenotype associating to a homozygous null mutation in the NEUROD1 gene., Molecular Vision, 2015 | | Jermendy Gy, Balogh I, Gaál Zs.: [Monogenic form of diabetes mellitus due to HNF4α mutation (MODY-1) – the first case in Hungary], Orv Hetil, 2016 | | Nagy B Jr, Nagy B, Fila L, Clarke LA, Gönczy F, Bede O, Nagy D, Újhelyi R, Szabó Á, Anghelyi A, Major M, Bene Z, Fejes Z, Antal-Szalmás P, Bhattoa HP, Balla G, Kappelmayer J, Amaral MD, Macek M Jr, Balogh I.: Human Epididymis Protein 4: A Novel Serum Inflammatory Biomarker in Cystic Fibrosis., Chest. 2016 Sep;150(3):661-72. doi: 10.1016/j.chest.2016.04.006., 2016 | | Korade Z, Kim HYH, Tallman KA, Liu W, Koczok K, Balogh I, Xu L, Mirnics K, Porter NA.: The Effect of Small Molecules on Sterol Homeostasis: Measuring 7‑Dehydrocholesterol in Dhcr7-Deficient Neuro2a Cells and Human Fibroblasts, J. Med. Chem. 2016, 59, 1102−1115, 2016 | | Ivan G, Balogh I, Gaal Zs, Mosonyi J, Szajbert T.: Három évtizedes inzulinkezelés után diagnosztizált HNF1A-MODY (MODY 3) este - Hogyan tovább?, Diabtelogia Hungarica, 2016 | | Nagy B Jr, Nagy B, Fila L, Clarke LA, Gönczy F, Bede O, Nagy D, Újhelyi R, Szabó Á, Anghelyi A, Major M, Bene Z, Fejes Z, Antal-Szalmás P, Bhattoa HP, Balla G, Kappelmayer J, Amaral MD, Macek M Jr, Balogh I.: Human Epididymis Protein 4: A Novel Serum Inflammatory Biomarker in Cystic Fibrosis., Chest. 2016 Sep;150(3):661-72. doi: 10.1016/j.chest.2016.04.006., 2016 | | Orosz O, Rajta I, Vajas A, Takács L, Csutak A, Fodor M, Kolozsvári B, Resch M, Sényi K, Lesch B, Szabó V, Berta A, Balogh I, Losonczy G.: Myopia and Late-Onset Progressive Cone Dystrophy Associate to LVAVA/MVAVA Exon 3 Interchange Haplotypes of Opsin Genes on Chromosome X, Invest Ophthalmol Vis Sci, 2017 | | Koczok K, Merő G, P. Szabó G, Madar L, Gombos É, Ajzner É, Mótyán JA, Hortobágyi T, Balogh I.: A novel point mutation affecting Asn76 of dystrophin protein leads to dystrophinopathy, Neuromuscular Disorders, 2018 | | Szabó T, Orosz P, Balogh E, Jávorszky E, Máttyus I, Bereczki C, Maróti Z, Kalmár T, Szabó AJ, Reusz G, Várkonyi I, Marián E, Gombos E, Orosz O, Madar L, Balla G, Kappelmayer J, Tory K, Balogh I.: Comprehensive genetic testing in children with a clinical diagnosis of ARPKD identifies phenocopies, Pediatric Nephrology, 2018 | | Ivády G, Madar L, Dzsudzsák E, Koczok K, Kappelmayer J, Krulisova V, Macek M Jr, Horváth A, Balogh I.: Analytical parameters and validation of homopolymer detection in a pyrosequencing-based next generation sequencing system, BMC Genomics, 2018 | | Koczok K, Gombos E, Madar, Török O, Balogh I: Interfering effect of maternal cell contamination on invasive prenatal molecular genetic testing, Prenatal Diagnosis, 2018 | | V Oláh A, P Szabó G, Varga J, Koczok K, Balogh I, Harangi J.: A veleszületett koleszterin-hiány jellemző biomarkerei Smith-Lemli-Opitz szindrómás betegekben és hordozókban, Metabolizmus, 2014 | | Ivády G, Koczok K, Madar L, Gombos É, Toth I, Győri K, Balogh I.: Molecular analysis of cystic fibrosis patients in Hungary - un update to the mutational spectrum, Journal of Medical Biochemistry, 2015 | | Ivády G, Koczok K, Madar L, Gombos É, Toth I, Győri K, Balogh I.: Molecular analysis of cystic fibrosis patients in Hungary - un update to the mutational spectrum, Journal of Medical Biochemistry, 2015 | | Ivan G, Balogh I, Gaal Zs, Mosonyi J, Szajbert T.: Három évtizedes inzulinkezelés után diagnosztizált HNF1A-MODY (MODY 3) este - Hogyan tovább?, Diabetologia Hungarica, 2016 | | Nagy B Jr, Bene Z, Fejes Z, Heltshe SL, Reid D, Ronan NJ, McCarthy Y, Smith D, Nagy A, Joseloff E, Balla G, Kappelmayer J, Macek M Jr, Bell SC, Plant BJ, Amaral MD, Balogh I.: Human epididymis protein 4 (HE4) levels inversely correlate with lung function improvement (delta FEV1) in cystic fibrosis patients receiving ivacaftor treatment, Journal of Cystic Fibrosis, 2019 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
