Projekte

Nachfolgend finden Sie weiterführende Informationen zu unseren Teilprojekten.

Teilprojekt 1: Projektkoordination

Die große Anzahl der am CHROMATIN-Net beteiligten Zentren erfordert eine klare Managementstruktur zur Sicherung der Ziele des Netzwerks. Das Projektmanagement koordiniert die komplementären und kooperativen Aspekte des Arbeitsprogramms und überwacht die Einhaltung der Meilensteine. Eine zentrale Datenbank für die Speicherung harmonisierter phänotypischer Patientendaten wird eingerichtet und gepflegt. Dies erlaubt gleichzeitig eine Dateneingaben-basierte Fortschrittskontrolle. Regelmäßige Projektleitertreffen erlauben zudem, die wissenschaftlichen Fortschritte des Netzwerks zu diskutieren und gewährleisten die Analyse gemeinsamer Daten. Regelmäßige klinische Treffen gestatten das Aufstellen von Genotyp-Phänotyp-Korrelationen und das Definieren diagnostischer Kriterien. Eine weitere Feinabstimmung erfolgt über zusätzliche regelmäßige Telefonkonferenzen. Öffentlichkeitsarbeit wird durch das Einrichten und die Pflege einer Internet-Seite in Deutscher und in Englischer Sprache gewährleistet. Zusätzlich wird ein regelmäßiges Informationsblatt erstellt, welches insbesondere betroffene Familien und Selbsthilfegruppen über den Projektfortschritt informieren soll.

Projektleiter: Prof. Dr. med. André Reis, Universität Erlangen-Nürnberg

Teilprojekt 2: Untersuchung der molekularen Mechanismen kognitiver Erkrankungen mit Mutationen im SWI/SNF-Komplex

Patienten mit Mutationen in Untereinheiten des SWI/SNF-Komplexes weisen ein breites und überlappendes Spektrum klinischer Manifestationen auf. Um Einblicke in die molekularen Grundlagen der klinischen Variabilität zu erhalten und Interventionsmöglichkeiten zu entdecken wollen wir untersuchen, ob Mutationen im SWI/SNF-Komplex mit Veränderungen auf DNA-, Chromatin- und Transkriptionsebene assoziiert sind. Wir werden innerhalb des gesamten Projekts die Phänotypen objektiv evaluieren um eine harmonisierte Phänotyp-Genotyp-Korrelation zu ermöglichen. Transkriptionsprofile von Patientenzellen einschließlich induzierter pluripotenter Zellen werden Einblicke in die betroffenen Signalwege erlauben. Veränderungen werden detailliert charakterisiert und mit den genomischen und epigenetischen Veränderungen, die in anderen Teilprojekten an Material derselben Patienten erhoben werden, verglichen. Diese werden mit der phänotypischen Expression in Beziehung gesetzt. Patienten mit phänotypischen Manifestationen aus dem gleichen Spektrum aber ohne bekannte Mutationen in dem Komplex werden auf Mutationen in anderen proteinkodierenden Chromatindynamik-Genen untersucht. Wir erwarten neue Einblicke in die Genotypen, Phänotypen und molekularen Veränderungen SWI/SNF-bezogener Erkrankungen die die genetische Beratung verbessern und eine Grundlage für therapeutische Ansätze bilden werden.

Projektleiter: Prof. Dr. med. André Reis, Universität Erlangen-Nürnberg

Teilprojekt 3: Intelligenzminderung und syndromale Krankheitsbilder mit Mutationen im SWI/SNF-Komplex

Das Teilprojekt in Düsseldorf wird zusätzliche Patienten mit Chromatin-Erkrankungen, z.B. Coffin-Siris-Syndrom (CSS) und Nicolaides-Baraitser-Syndrom (NCBRS), rekrutieren. Mit einem standardisierten Fragebogen sollen die klinischen Daten systematisch erhoben und damit der Phänotyp harmonisiert werden. Es soll ein Punktesystem entwickelt werden, um das klinische Bild in unterschiedliche Schweregrade zu kategorisieren. Mit Hilfe eines Computerprogramms sollen die Gesichtsmerkmale erfasst und klassifiziert werden. Ein ‚targeted resequencing‘ der Gene (gleichzeitige Analyse mehrerer Gene), in denen Mutationen als krankheitsverursachend für das CSS und NCBRS beschrieben wurden, soll für Patienten mit entsprechender klinischer Verdachtsdiagnose durchgeführt werden. Durch die Anwendung verschiedener anderer Techniken soll geklärt werden, warum die Variabilität bei CSS und NCBRS so groß ist. Um neue Gene für diese Phänotypen zu identifizieren, sollen Exom- und Ganzgenom-Sequenzierungen bei Patienten ohne Mutationsnachweis durchgeführt werden. Die Analysen werden in Zusammenarbeit mit den anderen Teilprojekten des CHROMATIN-Net-Konsortiums durchgeführt: Institut für Humangenetik und Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung, Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Humangenetik, Universität Duisburg-Essen, Institut für Humangenetik, Universität zu Lübeck, und Helmholtz-Zentrum München.

Projektleiterin: Prof. Dr. med. Dagmar Wieczorek, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Studieninformationen

Teilprojekt 4: Untersuchung der Nukleosomenlandschaft von Patienten mit Coffin-Siris und Nicolaides-Baraitser Syndrom und Mutationen im SWI/SNF-Komplex

Mutationen in den Untereinheiten des SWI/SNF „Chromatin-Remodelling“ Komplex sind in Patienten mit Coffin-Siris und Nicolaides-Baraitser Syndrom identifiziert worden. Die phänotypische Überlappung dieser beiden Syndrome wurde dem gemeinsamen molekularen Ursprung zugewiesen, die molekularen Auswirkungen der Mutationen dieses „Chromatin-Remodelling“ Komplexes wurden jedoch bisher nicht untersucht. In diesem Teilprojekt (TP4) werden wir die Auswirkung der Mutationen in verschiedenen Untereinheiten des SWI/SNF-Komplexes auf die epigenetische Landschaft mittels NOMe („Nucleosome occupancy and Methylation“) -Sequenzierung und dessen Einfluss auf die Genexpression untersuchen. Mit diesem Ansatz werden wir zu einem besseren Verständnis der molekularen Ätiologie und der pathophysiologischen Mechanismen beitragen.

Projektleiter: Dr. med. Nuria Brämswig, Prof. Dr. Bernhard Horsthemke, Universität Duisburg-Essen

Teilprojekt 5: Funktionelle und phänotypische Interaktionen des Cohesin-Komplexes und SWI/SNF assoziierter Erkrankungen

Beim Cornelia de Lange-Syndrom (CdLS) handelt es sich um ein sowohl genetisch als auch klinisch heterogenes Fehlbildungssyndrom. Alle bisher mit dem CdLS assoziierten Gene codieren für strukturelle oder funktionelle Komponenten des sogenannten Cohesin-Komplexes. Während ein charakteristischer, oftmals sehr schwerwiegender CdLS-Phänotyp häufig mit Mutationen im NIPBL-Gen assoziiert ist, zeigen Patienten in mit Mutationen in den Genen SMC1A, SMC3, RAD21 oder HDAC8 einen oftmals milderen Krankheitsverlauf. Im Besonderen letztgenannte Patienten zeigen sehr häufig überlappende klinische/phänotypische Merkmale mit Patienten, bei den Mutationen in Komponenten des SWI/SNF-Komplexes als krankheitsursächlich beschrieben wurden. Im Fokus dieses Teilprojektes stehen molekulare Analysen zur Aufklärung der funktionellen Interaktionen von Cohesin mit dem SWI/SNF-Komplex. Hierzu werden verschiedene Verfahren zu Identifizierung und funktionellen Charakterisierung direkter Protein-Protein-Interaktionen angewendet. In sich daran anschließenden Analysen in Patientenzellen sollen die physiologischen Mechanismen der identifizierten Protein-Protein-Interaktionen untersucht werden. Parallel dazu erfolgen Sequenzierungsanalysen der identifizierten Interaktionspartner in größeren Cohorten von Patienten mit CdLS-überlappenden Phänotypen aber bisher unbekannter Krankheitsursache. Hierdurch sollen neue genetische Ursachen für „Chromatin-assoziierte Phänotypen“ identifiziert und neue Einblicke in die funktionellen Interaktionen verschiedener Chromatin-assoziierter Proteinkomplexe gewonnen werden. Diese neuen Erkenntnisse sollen schlussendlich zur einer verbesserten Genotyp-Phänotyp-Korrelation beitragen, welche essentielle Grundlage sowohl für eine verbesserte Diagnose, Beratung und Prognose der betroffenen Familien, als auch für die Entwicklung zukünftiger Therapieansätze darstellt.

Projektleiter: Prof. Dr. rer. nat. Frank J. Kaiser, Universität zu Lübeck

Teilprojekt 6: Genomsequenzierung und Sequenzanalyse

Der Fortschritt von der Exom- zur Genomsequenzierung eröffnet die Möglichkeit eines umfassenderen Verständnisses der genetischen Ursachen von Erkrankungen durch die Analyse eines weiten Spektrums von Varianten unter Einschluss der Varianten in nicht-kodierenden Bereichen des Genoms. Durch das Teilprojekt wird eine Plattform zu Genomsequenzierung und Sequenzanalyse zur Verfügung gestellt. Synergieeffekte ergeben sich durch die Integration in eine etablierte Sequenzier-Einrichtung, die die Voraussetzungen für eine standardisierte Sequenzanalyse mitbringt, Kontrolldatensätze zur Verfügung stellt, und Methoden zur Datensicherheit etabliert hat.

Projektleiter: PD Dr. med. Tim M Strom, Helmholtz Zentrum München

Teilprojekt 7: Generierung von humanen, krankheitsspezifischen, kortikalen Neuronen

Dieses Teilprojekt wird humane in vitro Krankheitmodellierung durchführen. Dabei werden aus humanen somatischen Zellen kortikale Neuronen generiert, entweder durch direkte Transdifferenzierung oder über den Zwischenschritt der humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSC). Ziel ist es, den anderen Projekte neuronale Patientenzellen zur Verfügung zu stellen, die für eine spezifische Analyse der Signalwege der Chromatin-Remodelierung in Neuronen bei mentaler Retardierung beteiligt sind. Patienten werden entweder um eine Augenbraue oder um Fibroblasten (z.B. wenn aus diagnostischen Gründen eine Hautbiopsie durchgeführt wird) gebeten. Wir werden Primärkulturen aus diesen Geweben erzeugen, diese genetisch und virologisch testen und dieses Biomaterial aufbewahren. Die Primärkulturen werden mit Hilfe von Retrovirus in hiPSC reprogrammiert und die Pluripotenz und genetische Stabilität der hiPSC wird kontrolliert. Die hiPSC werden in neurale Vorläuferzellen und Neurone differenziert. Darüber hinaus werden wir neuronalen Kulturen durch Transdifferenzierung generieren. Den anderen Teilprojekten werden entweder gefrorene neurale Vorläuferzellen (NPCs) und Neurone, Lebendkulturen von NPCs oder Neuronen oder DNA, RNA oder Protein aus diesen Zellen zur Verfügung gestellt.

Projektleiterin: Prof. Dr. med. Beate Winner, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg