Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Genetische Determinanten der Gehirnalterung

Kurzfassung

Das Ziel der Doktorarbeit war, zu einem besseren Verständnis der Gehirnalterung mittels genetischer epidemiologischer Studien beizutragen. Wir haben uns dabei auf 2 Themen fokussiert 1) die Erforschung der Rolle von Leukozyten Telomerlänge(LTL), ein Marker der zellulären Alterung bei altersbedingten strukturellen und funktionellen Veränderungen des Gehirns und 2) die Entwicklung eines zuverlässigen Protokolls mit hoher Validität zur whole exome/genome Sequenzierung(WES/WGS) und das Erstellen von auf WES/WGS basierten genomischen Datenbanken in unseren Kohorten. Die Resultate aus diesen Projekten bilden die Basis für zukünftige Studien um den Pathomechanismus der Gehirnalterung weiter zu erforschen. Die 2 Schwerpunkte sind in Teil I und Teil II präsentiert. In Teil I untersuchen wir die Assoziation zwischen LTL und globalen MRI Markern der Gehirnalterung sowie Gehirn Parenchyma Fraktion (BPF), Marklager Hyperintensitäten(WMH) und kognitive Funktionen im Rahmen der Austrian Stroke Prevention Study(ASPS). MRI wurde auf 1,5T Scanner durchgeführt, LTL mittels rtPCR gemessen. Längere LTL war signifikant assoziiert mit grösserer BPF, WMH und mit besseren kognitiven Leistungen in der Aufmerksamkeit/Schnelligkeit Domäne. Der Effekt war besonders stark in der Gruppe mit Übergewicht(BMI≥25) bzw. niedrigeren Schulbildung(<10J). Der günstige Effekt auf Aufmerksamkeit/Schnelligkeit wurde in den Subgruppen zum Teil durch den Effekt auf BPF meditiert. Unsere Resultate weisen auf einen Schutzeffekt von langen Telomeren auf das Gehirn, insbesondere bei Vorhandensein von Risikofaktoren, hin. Wir initiierten eine Zusammenarbeit im Rahmen des BRIDGET Konsortiums und haben eine Pilotstudie mit 90 TeilnehmerInnen der Graz Study on Health & Aging(GSHA) durchgeführt. Die Pilotstudie hat das „proof of principles“ dafür geliefert, dass LTL, generiert aus WGS Daten mittels TELSEQ Software, geeignet sind, LTL Daten in den an BRIDGET teilnehmenden Kohorten zu generieren und zusammenzufügen. Die Verwendung der so entstandenen zentralen Datenbank bietet zahlreiche Vorteile für Follow-up Studien unserer Resultate:1) Vergrösserung der Teilnehmeranzahl auf >2000, 2) Beurteilung des LTL Effektes auf Mikrostrukturen des Gehirns und 3) Untersuchung des LTL Effektes über einen Altersbereich von 20J bis >90J.
In Teil II der Doktorarbeit präsentieren wir die Evaluation der 2 WES Methoden, AmpliSeq und SureSelekt, und die Entwicklung eines neuen Variant Calling Protokolls auf dem Ion Proton Sequenzierer. Wir haben 12 hausinterne und Referenz DNA NA12878 als Proben verwendet. Wir haben eine vergleichbare Sensitivität beider Methoden aber einen signifikant höheren positiven prädiktiven Wert(PPV) für AmpliSeq, verglichen mit SureSelekt, gefunden. Unser verbessertes Protokoll hat zudem die Anzahl der falsch positiven Varianten um 90% reduziert und gleichzeitig den PPV auf 97% erhöht. Nachdem WGS innerhalb des BRIDGET Konsortium angeboten wurde, haben wir 150 TeilnehmerInnen der ASPS-Fam und GSHA für Sequenzierung an Illumina HiSeq. ausgewählt. Der gemeinsame Variant Calling und die zentrale Qualitätskontrolle der Daten wurde bereits abgeschlossen und die ersten Studien zur Identifizierung von seltenen genetischen Varianten in Bezug auf MRI Marker der Gehirnalterung wurden gestartet.
Zusammenfassend zeigen wir, dass LTL-Länge mit der Gehirngröße und mit besseren kognitiven Leistungen (Aufmerksamkeit/Schnelligkeit) positiv assoziiert ist. Längere LTL ist besonders schützend bei Risikofaktoren wie Übergewicht und niedrigerer Schulbildung. Zwecks Follow-up dieser Befunde haben wir eine kooperative Studie im Rahmen des BRIDGET Konsortiums unter Verwendung von aus WGS extrahierten LTL initiiert. Darüber hinaus haben wir zahlreiche Ressourcen für zukünftige Projekte etabliert, darunter ein verbessertes NGS Protokoll mit hoher Validität, und eine umfangreiche auf WES/WGS basierte genomische Datenbank in unseren Kohorten.

Schlagwörter

Gehirnalterung, Sequenzierung, WES, WGS, Leukozyten Telomerlänge

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2020

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