Pathogenetikai tényezők azonosítása és jellemzése thromboticus microangiopathiákban
Title in English
Identification and characterization of pathogenic factors in thrombotic microangiopathies
Keywords in Hungarian
Komplement alternatív út
Keywords in English
Complement alternative pathway
Discipline
Biological basis of immunity related disorders (e.g. autoimmunity) (Council of Medical and Biological Sciences)
70 %
Molecular biology (Council of Medical and Biological Sciences)
30 %
Ortelius classification: Molecular markers and recognition
Panel
Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent
Dept. of Internal Medicine (Semmelweis University)
Participants
Csuka, Dorottya Kriván, Gergely Mező, Blanka Veszeli, Nóra
Starting date
2018-12-01
Closing date
2020-11-30
Funding (in million HUF)
18.240
FTE (full time equivalent)
2.35
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 thromboticus microangiopathiák (TMA) a ritka betegtségek közé tartozó heterogén betegségcsoportot ölelnek fel, melyek közös jellemzője az akut thrombocytopenia, a mechanikus eredetű, nem-immun haemolyticus anaemia és változatos szervkárosodások (pl. neurológiai, vese) jelenléte. Jelen pályázatunkban két TMA kórformával, az atypusos hemolyticus uraemias szindrómával (aHUS) és az allogén őssejtátültetést követően kialakuló TMA-val (transplant-associated, TA-TMA) foglalkozunk. Kutatásunkban 4 célkitűzést szeretnénk vizsgálni: Mi az alternatív út aktivitását meghatározó SNP-kombinációk (komplotípus) szerepe TMA-k kialakulásában (eset-kontrollos vizsgálat)? Szerepet játszanak-e potenciálisan mRNS károsító DGKE variációk az aHUS recesszív öröklésmenetű, nem komplement-mediált formájában (esetsorozat vizsgálat)? Igazolható-e a károsodott alternatív út szabályozásra hajlamosító CFHR génátrendeződési események jelenléte komplement-mediált aHUS-ban és glomerulonephritisben (esetsorozat vizsgálat)? Megerősíthető-e a TMA szövődmény kialakulásának előrejelzése a terminális út aktivációs marker szintjének mérésével allogén őssejtátültetést követően (prospektív kohorszvizsgálat)?
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. Az aHUS a TMA-kon belül is heterogén csoport, amely felöleli a relabáló, rossz prognózisú HUS eseteket. Az etiopatogenetikai tényezők között állhatnak a komplement alternatív út szabályozását érintő örökletes (komplement faktor vagy regulátor mutációk, az aHUS esetek kb. 60%-ában) vagy szerzett (anti-H faktor autoantitestek, kb 10%-ban) tényezők, valamint az újonnan leírt diacylglycerolkinase-epsilon (DGKE) és plasminogén variációk (az esetek kb. 5%-ában). Dacára a részletes genetikai vizsgálatoknak (beleértve a teljes exom szekvenálást is), az aHUS betegek kb. 25%-ának esetében ma sem azonosítható a prediszponáló vagy okozati tényező. Kutatásunk során a ma még ismeretlen etiológiai csoportba sorolt aHUS betegek elemzésére helyezzük a fő hangsúlyt, és korábban kérdéses patogenitású DGKE mutációkat (szinonim és intronikus variációk), nem jellemzett, új CFHR génklaszter átrendeződéseket, és az alternatív út szabályozásának hatékonyságát meghatározó közönséges SNP-k kombinációkat szeretnénk leírni, jellemezni és klinikai kontextusban elemezni. Munkacsoportunk egy 2018-as tanulmányában kis beteganyagon bemutatta a komplement profil markereinek változását TA-TMA-ban, és rámutatott a terminális út aktivációs marker szintjének korai emelkedése és a későbbi TA-TMA közötti kapcsolatra. Ugyanakkor prospektív vizsgálatban eddig nem került megerősítésre a korai komplementaktiváció és a későbbi TMA keletkezés közötti kapcsolat.
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 TMA-k ritka betegségek, tudományos megalapozottságú vizsgálatuk erősen limitált alkalmas betegminták elérhetősége miatt. Korábbi OTKA pályázatunk keretében elindítottunk egy konszekutív mintagyűjtést, amely 2018-ra elérte a kritikus tömeget: kb. 400 jól jellemzett, alkalmas biológiai minta áll rendelkezésünkre a fenti alapkutatási kérdések megválaszolására. Ugyanakkor mind a 4 pályázati célkitűzésünk gyakorlati jelentőségű is, hiszen azon túl, hogy alapvető molekuláris patogenetikai tényezőket tárhatunk fel, az eredményeknek közvetlenül segítik az érintett betegek mutációinak molekuláris patogenitás szempontú értékelését, valamint az aHUS és TA-TMA betegség rizikó és prognosztikai tényezőinek felismeréséhez vezetnek. Ezeket az információkat közvetlenül fel lehet majd használni a betegellátás során a vizsgálati eredmények értékeléséhez, súlyozásához.
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. Pályázatunkkal egy ritka vérképzőszervi és vesebetegség csoport (lényegük együtt a kisereket érintő általános vérrögképződés, betűszóval TMA) kialakulásának megértését és diagnosztikájukat javító vizsgálatokat szeretnénk végezni. Ezek a vizsgálati eredmények az ellátó orvosok segítségére lehetnek az egyes betegek vizsgálati eredményeinek értékelése során. A TMA-s betegségek kialakulásának okai nem ismertek minden részletükben, dacára a legmodernebb technológiának (pl. a teljes örökítőanyag részletes vizsgálata) és a több éve zajló kutatásoknak. A beteg kb. egy negyedének ma sem azonosítható az a pontos örökletes tényező, amely a betegség kialakulásának hátterében áll. Ugyanakkor kritikus fontosságú az adott beteg sorsára nézve az ilyen tényezők ismerete, mert a hatékony, személyre szabott és célzott kezelés csak az okok pontos megértése alapján választható. Célkitűzéseinkkel ilyen kóroki tényezőket szeretnénk felismerni és jellemezni TMA-s betegekben, melyhez modern molekuláris biológiai és immunológiai módszereket fogunk alkalmazni a klinikai orvosi kutatások területén.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Thrombotic microangiopathies (TMAs) include a heterogeneous group of rare diseases, commonly associated with acute thrombocytopenia, nonimmune haemolytic anemia of mechanical origin, and various organ damage (eg, neurological, renal). In our present application, we deal with two TMA entities, with the atypical hemolytic uraemic syndrome (aHUS) and with TMA after allogeneic stem cell transplantation (TA-TMA). In our research, we would like to examine four objectives: What is the role of SNP combinations (complotype) in determining the activity of the alternative pathway in the development of TMAs (case-control study)? Are there DGKE variants, deleterious for mRNA processing, involved in the pathogenesis of non-complement mediated form of aHUS with recessive inheritance (case series analysis)? Are there CFHR gene rearrangement events leading to alternative pathway dysregulation associated with complement mediated kidney diseases, such as aHUS or glomerulonephritis (case series study)? Is it possible to validate the terminal pathway activation marker, as a predictive biomarker of TMA after allogeneic stem cell transplantation (prospective cohort)?
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. Atypical HUS is a heterogeneous group within TMA that encompasses relapsing, poor prognosis HUS cases. The etiopathogenetic factors may include inherited (complement factor or regulator mutations affecting the regulation of complement pathway), or acquired (anti-H factor autoantibodies, about 10% of cases) factors, and the newly described diacylglycerol kinase epsilon (DGKE) and plasminogen variations (approximately 5% of cases). Despite extensive genetic testing (including wholeexome sequencing), for approximately 25% of the aHUScasespredisposing or causal factors can not be identified. In our research we focus on the analysis of aHUS patients in the unexplained etiologic group, having rare variants in the DGKE gene with unknownsignificance (synonyms and intronic variations), novel, non-characterized CFHR gene cluster rearrangements, and common SNPs that determine the effectiveness of alternative pathwayregulation; we want to describe, characterize and analyze such variations in a clinical context. In a 2018 study of our group, the terminal complement pathway activation marker level was shown to be predictive for the development of TA-TMA after HSCT. However, prospective studies have not confirmed the relationship between early complement activation and later TMA development until now.
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. TMAs are rare diseases, and due to the limited availability of suitable patient samples,only a fewscientific investigations could provide well-grounded and trustworthy results. In the framework of our previous OTKA application, we launched a consecutive sample collection that reached the critical mass by 2018: approx. 400 well-characterized, suitable biological samples are available to answer the above basic research questions. At the same time, all thefour objectivesof our applicationare of practical importance, as well. Apart from the fact that basic molecular pathogenetic factors will be revealed, the results may directly help to evaluate the molecular pathogenicity of mutations in affected patients, and to identify the risk and prognostic factors of aHUS and TA-TMA. This information will be used directly for patient management to evaluate and interpret the diagnostic test results.
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. We would like to conduct an analysison the development of rare diseases of the blood and kidneys (the common feature is the generalized blood micro-clot in the body, the name of the disease is thrombotic microangiopathy, TMA). The results of our research may be helpful to doctors evaluating, investigating and treating such patients. The causes of the development of TMA are not known in every detail, in spite of the most recent technology (eg detailed examination of the complete hereditary substance) and the many years of research. Ca. for one quarter of the patients causative factors are unknown today. At the same time, the knowledge of such factors is critical to the fate of a particular patient, because effective, personalized and targeted treatment can only be chosen on the basis of a precise understanding of the causes. Our goals are to identify and characterize such novel pathological factors in TMA patients, using modern molecular biological and immunological methods for clinical medical research.
Final report
Results in Hungarian
A thromboticus microangiopathiák (TMA) a ritka betegségek közé tartozó heterogén betegségcsoportot ölelnek fel. Pályázatunkban két TMA kórformával, az atypusos hemolyticus uraemias szindrómával (aHUS) és az allogén őssejtátültetést követően kialakuló TMA-val (transplant-associated, TA-TMA) foglalkozunk. A következő eredményeket értük el: Leírtuk az alternatív út aktivitását meghatározó SNP-kombinációk (komplotípus) előfordulását TMA-s betegcsoportokban és kontrollokban. Megállapítottuk, hogy a C3 p.R102G, CFB p.R32Q és CFH p.V62I "GG/RR/VV" haplotípus unikális kapcsolatot mutat hemolyticus uraemias szindrómával. A potenciálisan mRNS károsító DGKE variációkat funkcionálisan jellemeztük az aHUS recesszív öröklésmenetű, nem komplement-mediált formájában. Megállpítottuk, hogy mind DGKE mRNS, mind fehérje expresszió is kimutatható az érintett betegekben, a transzkriptek és fehérjék pontos jellemzése folyamatban van. Igazoltuk, hogy az alternatív út szabályozást károsan befolyásoló aberráns hibrid fehérjék halmozottan fordulnak elő CFHR génátrendeződési események után komplement-mediált aHUS-ban és glomerulonephritisben. 360 beteg vizsgálatával 11 esetben észleltünk ilyen génátrendeződést, amelyek 5 féle új, kóros fehérje expressziójához vezettek. Független betegcsoport vizsgálatával megerősítettük, hogy a TMA szövődmény kialakulásának előrejelzése a terminális út aktivációs marker szintjének mérésével lehetséges allogén őssejtátültetést követően.
Results in English
Thrombotic microangiopathies (TMAs) are a heterogeneous group of rare diseases. In the present project, we deal with two forms of TMA, atypical hemolytic uraemic syndrome (aHUS) and transplant-associated (TA-TMA) after SCT. In our research, we achieved the following results: We described the occurrence of SNP combinations (complotypes) in TMA patient groups and controls, that determine the activity of the alternative pathway convertase. We found that the C3 p.R102G, CFB p.R32Q, and CFH p.V62I "GG / RR / VV" haplotype shows a unique association with hemolytic uraemic syndrome. Potentially mRNA-damaging DGKE variations were functionally characterized in the non-complement-mediated form of aHUS with recessive inheritance. We found that both, DGKE mRNA and protein expression could be detected in the affected patients, and detailed characterization of transcripts and proteins is ongoing. We demonstrated that aberrant hybrid proteins that adversely affect alternative pathway regulation occur in increased manner after CFHR gene rearrangement events in complement-mediated HUS and glomerulonephritis. In a study of 360 patients, we detected such gene rearrangements in 11 cases, which led to the expression of 5 new pathological hybrid proteins. By studying a novel group of patients, we confirmed that predicting the development of a TMA complication is possible by measuring the level of a terminal pathway activation marker after allogeneic stem cell transplantation.
Mezo Blanka, Horvath Orsolya, Sinkovits Gyorgy, Veszeli Nora, Krivan Gergely, Prohaszka Zoltan: Validation of Early Increase in Complement Activation Marker sC5b-9 as a Predictive Biomarker for the Development of Thrombotic Microangiopathy After Stem Cell Transplantation, FRONTIERS IN MEDICINE 7: 569291, 2020
Orsolya Horvath1, Blanka Mezo2, Krisztian Kallay1, Janos Sinko3, Dorottya Csuka2, Csaba Kassa1, Judit Nyiro1, Gabriella Kertesz1, Lidia Hau1, Nora Veszeli2, Gyorgy Sinkovits2, Zoltan Prohaszka2, Gergely Krivan1: VALIDATION OF EARLY INCREASE OF SC5B-9 AS A PREDICTIVE MARKER FOR LATER TRANSPLANTATION ASSOCIATED THROMBOTIC MICROANGIOPATHY, Abstract submitted to European Bone Morrow Transplantation Meeting (EBMT), 2020
Nóra Veszeli, Nóra Garam, Blanka Mező, Ágnes Szilágyi, Dorottya Csuka, Zoltán Prohászka: Comprehensive analysis of copy number variations of complement factor H (CFH) and CFH-related genes in patients with glomerulonephritis or atypical hemolytic uremic syndr, 17th European Meeting on Complement in Human Disease” (EMCHD 2019), Madrid, Spanyolország, 2019. Szeptember 14-17., 2019
Horváth Orsolya, Nyirő Judit, Kállay Krisztián, Mező Blanka, Kassa Csaba, Hau Lídia, Kertész Gabriella, Horváth Máté, Sinkó János, Prohászka Zoltán, Kriván Gergely: Az allogén vérképző őssejtátültetés korai szövődményei gyermekkorban, HEMATOLÓGIA-TRANSZFUZIOLÓGIA 53: (3) pp. 157-165., 2020
Events of the project
2020-10-06 11:19:10
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Belgyógyászati Klinika III. sz. (Semmelweis Egyetem), Új kutatóhely: Belgyógyászati és Hematológiai Klinika (Semmelweis Egyetem).
