Yleisin pienten lasten etenevä aivotauti

Suomessa esiintyy muita väestöjä enemmän yhden geenin aiheuttamia perinnöllisiä sairauksia. Näistä 35 sairaudesta käytetään nimitystä Suomalainen tautiperintö. Yksi tähän tautiryhmään kuuluvista sairauksista on infantiilinen neuronaalinen seroidilipofuskinoosi (INCL), joka on yleisin pienten lasten etenevä aivotauti Suomessa. INCL aiheutuu mutaatiosta palmityyli-proteiini-tioesteraasia (PPT) koodittavassa geenissä. Sen esiintymistiheys on 1:20 000 ja PPT-geenivirheen kantajatiheys noin 1:70. INCL-taudin oireita ovat näön heikkeneminen, joka lopulta johtaa sokeuteen, pään kasvun hidastuminen, lihasnykäykset, epilepsia sekä tahdonalaisten lihasten keskushermostoperäinen yhteistoimintahäiriö. Tauti ilmenee yleensä noin vuoden iässä. Kolmen vuoden ikäisinä potilaat ovat vaikeavammaisia ja täysin autettavia. Tauti johtaa kuolemaan noin 10 vuoden iässä. INCL-taudille on tyypillistä seroidin ja lipofuskiinin kertyminen aivoihin ja muihin kudoksiin. PPT-entsyymin puutos johtaa aivokuoren hermosolujen kuolemaan sekä gliasolujen tavallista suurempaan määrään hyvin aikaisessa vaiheessa. 
 

Mutaatioiden tuntemus mahdollistaa sikiödiagnostiikan

Tässä väitöskirjatyössä on tutkittu INCL-taudin tautimekanismeja solutasolla käyttäen molekyylibiologisia laboratoriotutkimuksia. Erilaisten mutaatioiden tunteminen on tärkeää, sillä se mahdollistaa sikiödiagnostiikan niin haluttaessa. Potilaiden perimää tutkittaessa löydettiin potilasaineistosta kahdeksan uutta PPT-mutaatiota, jotka kaikki aiheuttavat vakavan, noin yhden vuoden iässä alkavan INCL-taudin. Suurin osa näistä mutaatioista on DNA-tasolla ns. STOP-mutaatioita, jolloin aktiivisuudelle tärkeät entsyymin osat puuttuvat ja syntyvä polypeptidi on erittäin lyhyt. Karakteroisoidussa aineistossa on kaksi mutaatioita, joiden solutason vaikutuksia ei voi ennustaa tarkasti. 
INCL-taudista tunnetaan myös muotoja, jotka johtuvat PPT-geenin virheestä, mutta joissa potilaiden taudin alkamisikä on myöhempi ja taudinkuva lievempi. Lievien mutaatioiden aiheuttamat vaikutukset tulevat näkyviin vasta lähempänä potilaan kymmenettä ikävuotta. Tässä työssä selvitettiin eri mutaatioiden johdosta vioittuneiden proteiinien toimintaa solutasolla. Geenisiirtojen sekä erilaisten proteiinianalyysimenetelmien avulla voidaan tutkia solunsisäisen kuljetuksen tapahtumia varsin yksityiskohtaisesti. Tutkittavaksi valittiin mutaatiot, joista kaksi aiheuttaa vaikean yhden vuoden iässä alkavan taudinkuvan sekä kaksi mutaatiota, jotka aiheuttavat myöhemmin ilmenevän taudin. Tuotettaessa viallista PPT-entsyymiä soluissa, jotka eivät ole hermosoluperäisiä, kaikki PPT-proteiinit paikantuivat endoplasmiseen verkostoon. PPT-entsyymin jäljellä oleva aktiivisuus oli kaikissa tutkituissa mutaatiotapauksissa vain kolmen prosentin suuruusluokkaa ja suoraa yhteyttä taudin vakavuuden sekä entsyymiaktiivisuuden välillä ei havaittu.
 

Hermosolun haarakkeissa vai runko-osassa

Tutkittaessa proteiinien ilmenemistä hermosoluviljelmissä havaittiin, että lievästi mutatoitunut proteiini, joka aiheuttaa myöhästyneen taudinkuvan, kuljetetaan hermosolun haarakkeita pitkin, kun taas vakavan taudinkuvan aiheuttava proteiini jää solun endoplasmiseen verkostoon solun runko-osaan. Näin neuroniviljelmissä pystyttiin osoittamaan ensimmäisen kerran INCL-taudin kohdalla solutasolla mutaation laadun ja taudin vakavuusasteen välinen yhteys. 
 

Tutkimusmenetelmät

Tutkimuksessa eristettiin hiiren PPT-geeni ja osoitettiin, että hiiren PPT-proteiini paikantuu ei-neuronaalisissa soluissa solun lysosomeihin samoin kuin ihmisen PPT. Hiiren PPT-geeni on hyvin samankaltainen ihmisen geenin kanssa, mikä kertoo tämän geenin tärkeydestä. Hiiren geenin eristäminen mahdollistaa poistogeenisen INCL-hiiren tuottamisen. Poistogeeniset eläimet ovat hyvin tärkeitä tautimekanismien tutkimisessa ja erityisesti silloin, kun taudin oireet ovat peräisin keskushermostosta. Poistogeeninen INCL-hiiri myös mahdollistaa geenihoitokokeilut.
INCL-taudin kuten muidenkin Suomalaisen tautiperintöön kuuluvien tautien molekulaaristen mekanismien tunteminen antaa arvokasta tietoa paitsi näiden tautien tautimekanismeista myös monista solun normaaliin toimintaan liittyvistä mekanismeista. Lisäksi näiden tautien tutkimusmenetelmien kehitys luo perustaa myös väestössä yleisemmin esiintyvien sairauksien mekanismien tutkimukseen.

Lisätietoa väitöskirjasta osoitteessa: http://ethesis.helsinki.fi/julkaisut/mat/bioti/vk/salonen/