Genetic and functional studies for the characterization of CYLD mutations identified in Hungarian cylindromatosis pedigrees - introduction of a novel gene therapy method  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
104782
Type PD
Principal investigator Nagy, Nikoletta
Title in Hungarian Genetikai és funkcionális vizsgálatok a magyar cylindromatózis családokban azonosított CYLD mutációk jellemzésére - egy új génterápiás módszer bevezetése
Title in English Genetic and functional studies for the characterization of CYLD mutations identified in Hungarian cylindromatosis pedigrees - introduction of a novel gene therapy method
Keywords in Hungarian genodermatosis, cylindromatosis, CYLD mediált szignál-transzdukciós utak, carcinogenesis, génterápia
Keywords in English genodermatosis, cylindromatosis, CYLD-mediated signal-transduction pathway, carcinogenesis, gene therapy
Discipline
Public health, health services, environmental and occupational medicine, epidemiology, medical ethics (Council of Medical and Biological Sciences)60 %
Ortelius classification: Dermatology
Biological basis of diseases related to the above (Council of Medical and Biological Sciences)40 %
Panel Clinical Medicine
Department or equivalent Department of Dermatology and Allergology (University of Szeged)
Starting date 2012-09-01
Closing date 2015-08-31
Funding (in million HUF) 10.000
FTE (full time equivalent) 2.10
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 Brooke-Spiegler szindróma (BSS; OMIM 605041), egy autoszomális domináns betegség, melynek jellegzetessége a bőr függelék tumorok változatos és nagyszámú előfordulása. A daganatok hátterében a CYLD gén mutációi állnak. Ebben a projektben két magyar BSS szindrómában szenvedő család vizsgálatát tervezzük.
Az egyik család esetében azonosítottunk egy új missense mutációt a CYLD génen (c.2613C/G p.His871Gln), mely az eddig elvégzett funkcionális vizsgálatok alapján fokozott NF-κB aktivációt eredményez.
A másik család esetében genetikai vizsgálatot tervezünk mutáció szűrése céljából, valamint funkcionális vizsgálatokat fogunk végezni a mutációk jelátviteli mechanizmusokra gyakorolt hatásainak feltérképezésére. Adataink lehetővé teszik a CYLD gén hazai mutációinak prenatális szűrését és további betekintést nyújthatnak a betegség patomechanizmusába. További célunk egy új génterápiás módszer, a Spliceosome-Mediated RNA Trans-splicing (SMART) meghonosítása Magyarországon a CYLD géntermék korrekciójára, ily módon a BSS betegség lehetséges gyógyítására. A projekt ezen részét a Professor Johann W. Bauer által vezetett Division of Molecular Dermatology and EB House, Salzburg, Austria intézettel együttműködésben tervezzük végrehajtani.
A projekt célkitűzései összhangban állnak az Európai Unióban végzett orvosbiológiai kutatások jelenlegi irányelveivel, amely támogatja a ritka betegségek kutatását, mivel ezen betegségek pathomechanizmusának feltárása hozzájárulhat gyakori betegségek kóroki folyamatainak megismeréséhez is. Az általunk tüzetesen vizsgált BSS-ben azonosított CYLD mutációk funkcionális analízise hozzájárulhat a carcinogenesis és az immun eltérések jobb megismeréséhez.

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.

A Brooke-Spiegler szindróma (BSS; OMIM 605041), egy ritka monogénes bőrbetegség, melynek jellegzetessége a bőr függelék tumorok változatos és nagyszámú előfordulása. A daganatok hátterében a CYLD gén mutációi állnak. Ebben a projektben a BSS szindróma kialakulásának mechanizmusát tervezzük vizsgálni, arra próbálunk választ adni, hogy a CYLD gén mutációi miként járulnak hozzá a bőrdaganatok kialakulásához. Ahhoz, hogy feltárjuk a karcinogenezis és a BSS kialakulásának mechanizmusát, funkcionális vizsgálatokat tervezünk CYLD mutációt hordozó sejteken, vizsgálataink során jelátviteli útvonalak működését és feltételezett immunológiai eltéréseket tervezünk vizsgálni. A BSS pathomechanizmusának feltárása hozzájárulhat gyakori betegségek kóroki folyamatainak megismeréséhez is, mint a karcinogenezis és az immunológiai eltérések.
A funkcionális vizsgálatok mellett, további célunk egy új génterápiás módszer, a Spliceosome-Mediated RNA Trans-splicing (SMART) meghonosítása Magyarországon a CYLD géntermék korrekciójára, ily módon a BSS betegség lehetséges gyógyítására.
A fent nevezett célkitűzések mellett vizsgálatink a BSS szindrómában szenvedő betegek számára is hasznosak lesznek, mivel a mutációk azonosítása révén lehetővé válik a prenatális szűrés elvégzése, ami a családtervezésre is jelentős hatással lehet. A CYLD gén korrekciójára irányuló SMART génterápiás módszer bevezetése, egy új terápiás modalitás kialakulásának lehetőségét jelenti a BSS szindrómában szenvedő betegek számára.

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!

Bár a Brooke-Spiegler szindróma (BSS) egy ritka monogénes betegség, a tünetei, a gyorsan növekvő bőrdaganatok, jelentősen rontják a betegek életminőségét életreszóló terhet jelentve mind mentálisan, mind fizikailag. A BSS szindróma kialakulásáért felelős CYLD gén mutációinak azonosítása nagy hatással lehet az érintett családok esetében a családtervezésre, mivel lehetőséget biztosít prenatális szűrés végzésére. A bevezetni kívánt új génterápiás módszer hasznos lehet minden olyan beteg számára akiknél a betegséget CYLD mutáció okozza (BSS, FC és MFT szindrómák) és drámai javulást eredményezhet a betegek életminőségében lehetővé téve beilleszkedésüket a társadalomba, valamint a tumormentesség biztosítása révén lehetővé teszi a megbélyegzés elkerülését. A bemutatott pályázat továbbá ígéretes nemzetközi együttműködést is elősegítene az EB Ház molekuláris bőrgyógyászati intézetével (Salzburg, Ausztria), melyet Johann W. Bauer Professzor Úr vezet. Ismereteink szerint a SMART génterápiás módszer bevezetése is újdonság lesz Magyarországon.
Ez a projekt összhangban van az Európai Unióban folyó, jelenlegi orvosbiológiai kutatások tendenciáival, mivel a ritka betegségek mechanizmusának megismerése elősegítheti a gyakori betegségek további megértését is. Pontosan ez a helyzet a BSS esetében is, hiszen a betegség alapjául szolgáló CYLD mutációk vizsgálata további betekintést eredményezhet karcinogenezis és az immunrendszer zavarainak folyamatába is.

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 adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

A Brooke-Spiegler szindróma egy ritka bőrbetegség, melynek jellegzetessége a bőrdaganatok változatos és nagyszámú előfordulása. A daganatok hátterében a CYLD gén mutációi állnak. A gén által kódolt enzim más fehérjék módosításában játszik szerepet. Ebben a projektben két magyar BSS szindrómában szenvedő család vizsgálatát tervezzük.
Az egyik család esetében azonosítottunk egy új mutációt a CYLD génen (c.2613C/G p.His871Gln), mely az eddig elvégzett funkcionális vizsgálatok alapján a gén által kódolt enzim funkciózavara által, jelátviteli utvonalak működését befolyásolja és így járul hozzá a bőrtumorok kialakulásához.
A másik család esetében genetikai vizsgálatot tervezünk mutáció szűrése céljából, valamint funkcionális vizsgálatokat fogunk végezni a mutációk jelátviteli mechanizmusokra gyakorolt hatásainak feltérképezésére. Adataink lehetővé teszik a CYLD gén hazai mutációinak prenatális szűrését és további betekintést nyújthatnak a betegség patomechanizmusába. További célunk egy új génterápiás módszer meghonosítása Magyarországon a CYLD géntermék korrekciójára, ily módon a BSS betegség lehetséges gyógyítására.
A projekt célkitűzései összhangban állnak az Európai Unióban végzett orvosbiológiai kutatások jelenlegi irányelveivel, amely támogatja a ritka betegségek kutatását, mivel ezen betegségek pathomechanizmusának feltárása hozzájárulhat gyakori betegségek kóroki folyamatainak megismeréséhez is. Az általunk tüzetesen vizsgált BSS-ben azonosított CYLD mutációk vizsgálata hozzájárulhat a daganatok kialakulásának és az immunológiai eltérések jobb megismeréséhez.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

Brooke-Spiegler syndrome (BSS; OMIM 605041) is an autosomal dominant disease characterized by the development of skin tumors, which are the consequences of mutations in CYLD gene. In this project we will investigate two Hungarian pedigrees with BSS.
In one of the families we have identified a novel missense mutation on the CYLD gene (c.2613C/G p.His871Gln). Our functional studies suggest that this novel mutation leads to enhanced NF-κB signaling.
In the other family we aim to perform genetic screening of the CYLD gene and to carry out functional studies to reveal signal transduction abnormalities caused by the identified mutation. Our data would facilitate prenatal mutation screening and might give more insight into the mechanism of the disease. We also aim to introduce a novel gene therapy method, Spliceosome-Mediated RNA Trans-splicing (SMART) for the correction of the CYLD gene product. This part of the project will be performed in co-operation with the Division of Molecular Dermatology and EB House, Salzburg, Austria; headed by Professor Johann W. Bauer. The introduction of SMART technology to our best knowledge would be a novelty in Hungary.
This project will be in accordance with the current trends of biomedical research in European Community (EC7), which supports the investigation of rare diseases, since the mechanisms revealed in these diseases would also lead to further understanding of the mechanism of common diseases. This is exactly the case with BSS, since our investigations on the underlying CYLD mutations might provide further insights into the mechanism of carcinogenesis and immune dysfunctions.

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.

Brooke-Spiegler syndrome (BSS) is a rare monogenic skin disease characterized by the development of skin tumors, which are the consequences of mutations in CYLD gene.
In this study, we aim to investigate the mechanism of the BSS syndrome, we try to elucidate how the mutant CYLD gene leads to the development of skin tumors. To reveal the mechanism of carcinogenesis and the mechanism of BSS, we will perform functional studies on cultured, mutant BSS cells, we will analyse signaling transduction pathways and putative immunological dysfunctions. Thus the mechanisms revealed in this disease would also lead to further understanding of the mechanism of common diseases providing further insights into the mechanism of carcinogenesis and immune dysfunctions.
Besides functional studies, we will also introduce a novel gene therapy method, Spliceosome-Mediated RNA Trans-splicing (SMART) for the correction of the CYLD gene product. The introduction of SMART technology to our best knowledge would be a novelty in Hungary.
Besides the proposed aims, our studies would be benefical for the patients affected by BSS. Since genetic screening of the CYLD gene would facilitate prenatal mutation screening and might have a significant impact on family planning. The prospect of the introduction of the SMART gene therapy method for the correction of the CYLD gene, might lead to the development of a novel therapeutic modality.

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.

Although Brooke-Spiegler syndrome (BSS) is a rare monogenic disease, its symptoms, the rapidly growing skin tumors, decrease the life quality of the patients tremendously giving a huge life-long burden physically and mentally. The identification of the underlying mutation of CYLD gene has a huge impact on family planning since it offers the possibility of prenatal mutation screening. The development of a novel gene-therapy method would be useful for all patients with CYLD deficiency (BSS, FC and MFT syndromes) and might make a dramatic difference in the life quality of the patients helping them to fit into the society without any stigma and to keep them tumor-free. The proposed project would also facilitate a promising international collaboration with the Division of Molecular Dermatology and EB House, Salzburg, Austria; headed by Professor Johann W. Bauer and the introduction of the SMART technology to our best knowledge will also be a novelty in Hungary.
This project will be in accordance with the current trends of the biomedical research in European Community (EC7), which supports the investigation of rare diseases, since the mechanisms revealed in rare diseases, would also lead to the further understanding of the mechanisms of common diseases. This is exactly the case in BSS, since our investigations on the underlying CYLD mutations might provide further insights into the mechanism of carcinogenesis and immune dysfunctions.

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 NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Brooke-Spiegler syndrome (BSS) is a rare skin disease characterized by the development of skin tumors. The development of these tumors are the consequences of mutations in CYLD gene encoding an enzyme involved in the modification of other proteins.
In this project we will investigate two Hungarian families affected by BSS.
In one of the families we have identified a novel mutation on the CYLD gene (c.2613C/G p.His871Gln). Our functional studies suggest that this novel mutation leads to the dysfunction of the enzyme encoded by the CYLD gene and thus to altered signaling mechanisms and to the development of the tumors.
In the other family we aim to perform genetic screening of the CYLD gene and to carry out functional studies to reveal signal transduction abnormalities caused by the identified mutation. Our data would facilitate prenatal mutation screening and might give more insight into the mechanism of the disease. We also aim to introduce a novel gene therapy method for the correction of the enzyme encoded by the mutant CYLD gene.
This project will be in accordance with the current trends of biomedical research in European Community (EC7), which supports the investigation of rare diseases, since the mechanisms revealed in these diseases would also lead to further understanding of the mechanism of common diseases. This is exactly the case with BSS, since our investigations on the underlying CYLD mutations might provide further insights into the mechanism of carcinogenesis and signaling dysfunctions.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A Brooke-Spiegler szindrómában (BSS) szenvedő betegek vizsgálata során a főbb kutatási eredményeim a következőek: Általam elsőnek leírt, újonnan azonosított mutációt detektáltam a cilindromatózis (CYLD) génen. Az újonnan azonosított mutáció esetében funkcionális vizsgálataim igazolták, hogy a mutáció csökkenti a CYLD fehérje deubiquitinációs aktivitását (Nagy et al., 2012). Ez a betegség mechanizmusának feltérképezése szempontjából is jelentős. Vizsgálataim során az irodalomból már ismert rekurrens mutációkat is azonosítottam, melyek esetében nemzetközi együttműködés keretében haplotípus vizsgálatokat végeztem, melyek mutációs forrópontokat igazoltak a CYLD génen (Nagy et al., 2013; Nagy et al., BCM Genetics, under review). Ez mutációs szűrőpanelek kidolgozásában lehet jelentős. Elsőként írtam le genotípus fenotípus összefüggéseket (Nagy et al., 2014, 2015a és 2015b), melyeknek a prognózis, a betegek terápiás alcsoportba történő besorolása szempontjából lehet jelentősége. A vizsgálataimban részt vevő a betegeket regisztráltam egy új klinikai vizsgálatba, mely a „repurposing” révén egy más betegségben indikációban lévő hatóanyagnak új indikációban, a Brooke-Spiegler szindrómában, történő alkalmazását tűzte ki célul. Vizsgálataimnak a betegek szempontjából pedig diagnosztikus jelentősége is van a prenatális diagnosztika lehetőségének megteremtése révén (Nagy et al., 2012 és 2013; Nagy et al., BCM Genetics, under review).
Results in English
Regarding my investigations on patients with Brooke-Spiegler syndrome, my main research results are the followings: I have identified a novel mutation, which has not been reported in the literature previously on the cylindromatosis (CYLD) gene. My functional studies have demonstrated that this novel mutation decreases the deubiquitination activity of the CYLD protein (Nagy et al., 2012). This result is important in the understanding of the mechanism of the disease. I have detected recurrent mutations, which have already been published in the literature. In international collaboration, I have performed haplotype analyses, which demonstrated that these recurrent mutations are mutation hot spots on the gene (Nagy et al., 2013; Nagy et al., BCM Genetics, under review). This has significance in developping mutation screening panels. I was the first who described genotype-fenotype associations (Nagy et al., 2014, 2015a és 2015b), which can has significance regarding the prognosis or the therapeutic subclassification of the patients. I have registered the investigated patients into a currently ongoing clinical trial aiming to apply „repurposing” approach in case of patients with Brooke-Spiegler syndrome. My investigations also have diagnostic significance for the patients through offering the possibility of prenatal diagnostics (Nagy et al., 2012 és 2013; Nagy et al., BCM Genetics, under review).
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=104782
Decision
Yes





 

List of publications

 
Nagy Nikoletta, Rajan Neil, Farkas Katalin, Kinyó Ágnes, Kemény Lajos, Széll Márta: A Mutational Hotspot in CYLD Causing Cylindromas: A Comparison of Phenotypes Arising in Different Genetic Backgrounds., Acta Dermato-Venereologica, 2013
Nagy Nikoletta, Farkas Katalin, Kinyó Ágnes, Németh István Balázs, Kis Erika, Varga János, Bata-Csörgő Zsuzsanna, Kemény Lajos, Széll Márta.: A novel missense mutation of the CYLD gene identified in a Hungarian family with Brooke-Spiegler syndrome., Experimental Dermatology, 2012
Dr. Nagy Nikoletta, Farkas Katalin, Prof. Dr. Kemény Lajos, Prof. Dr. Széll Márta: Knowlegde explosion for monogenic skin diseases, World Journal of Dermatology (közlésre beküldve, jelenleg bírálat alatt), 2014
Dr. Nagy Nikoletta, Farkas Katalin, Prof. Dr. Kemény Lajos, Prof. Dr. Széll Márta: Phenotype-genotype correlations for clinical variants caused by CYLD mutations, European Journal of Medical Genetics (közlésre beküldve, jelenleg bírálat alatt), 2014
Dr. Nagy Nikoletta, Farkas Katalin, Sulák Adrienn, Tripolszki Kornélia, Prof. Dr. Kemény Lajos, Prof. Dr. Széll Márta: A cylindromatosis gén mutációi okozta genodermatosisok, Bőrgyógyászati és Venereológiai Szemle (közlésre beküldve, jelenleg bírálat alatt), 2014
Nikoletta Nagy; Katalin Farkas; Barbara Kocsis Deák; Laura Cubells Sánchez; Ana Mercedes Victoria Martínez; Juan José Vilata Corell; Alfredo Montoro Botella; Goitzane Marcaida Benito; Raquel Rodríguez López; Tomas Vanecek; Dmitry V. Kazakov; Joan N. R. Kromosoeto; Ans M.W. van den Ouweland; János Varga; Márta Széll: The CYLD p.R758X worldwide recurrent nonsense mutation detected in patients with multiple familial trichoepithelioma type 1, Brooke-Spiegler syndrome and familial cylindromatosis represents a mutational hotspot in the gene., BMC Genetics (közlésre beküldve, bírálat alatt), 2015
Dr. Nagy Nikoletta, Farkas Katalin, Prof. Dr. Kemény Lajos, Prof. Dr. Széll Márta: Knowlegde explosion for monogenic skin diseases, World Journal of Dermatology 2015 February 2; 4(1): 44-49. doi: 10.5314/wjd.v4.i1.44., 2015
Dr. Nagy Nikoletta, Farkas Katalin, Prof. Dr. Kemény Lajos, Prof. Dr. Széll Márta: Phenotype-genotype correlations for clinical variants caused by CYLD mutations, European Journal of Medical Genetics 2015 May;58(5):271-8. doi: 10.1016/j.ejmg.2015.02.010., 2015
Dr. Nagy Nikoletta, Farkas Katalin, Sulák Adrienn, Tripolszki Kornélia, Prof. Dr. Kemény Lajos, Prof. Dr. Széll Márta: A cylindromatosis gén mutációi okozta genodermatosisok, Bőrgyógyászati és Venereológiai Szemle 2014 90 (5). pp. 185-193. doi: 10.7188/bvsz.2014.90.5.1, 2014
Nagy Nikoletta, Rajan Neil, Farkas Katalin, Kinyó Ágnes, Kemény Lajos, Széll Márta: A Mutational Hotspot in CYLD Causing Cylindromas: A Comparison of Phenotypes Arising in Different Genetic Backgrounds., Acta Dermato-Venereologica 2013 Nov;93(6):743-5. doi: 10.2340/00015555-1590., 2013
Nagy N, Farkas K, Kinyo A, Nemeth IB, Kis E, Varga J, Bata-Csorgo Z, Kemeny L, Szell M.: A novel missense mutation of the CYLD gene identified in a Hungarian family with Brooke-Spiegler syndrome., Exp Dermatol. 2012 Dec;21(12):967-9. doi: 10.1111/exd.12040., 2012




Back »