Sama geenivirhe aiheuttaa Pompen taudin sekä koirille että ihmisille

Lappalaiskoirilla esiintyvä vakava glykogeenin kertymäsairaus, Pompen tauti, johtuu geenivirheestä α-glukosidaasi-entsyymissä. Sama geenivirhe aiheuttaa vastaavan sairauden myös ihmisillä. Geenilöydön pohjalta sairaus voidaan nyt diagnosoida koirilta DNA-testillä. Tutkimus tehtiin professori Hannes Lohen koiragenetiikan tutkimusryhmässä Helsingin yliopistossa ja Folkhälsanin tutkimuskeskuksessa ja se julkaistiin PLoS ONE –tiedelehdessä 14.2.2013.

Ihmisillä Pompen tauti johtuu täydellisestä tai osittaisesta happaman α-glukosidaasi-entsyymin puutoksesta. Ihmisillä tunnetaan yli 300 geenivirhettä kyseistä entsyymiä koodaavassa α-glukosidaasi-geenissä. Kyseessä on väistyvästi periytyvä sairaus eli potilaan on perittävä viallinen geeni molemmilta vanhemmiltaan. Ihmispotilailla on tyypillisesti kaksi eri geenivirhettä, toisen hän on perinyt isältä, toisen äidiltä. Jos molemmat geenivirheet aiheuttavat vakavan virheen geenituotteeseen, on seurauksena täydellinen entsyymipuutos, joka johtaa imeväisiällä puhkeavaan Pompen tautiin.

Lasten keskimääräinen sairastumisikä on alle kaksi kuukautta ja he kuolevat usein alle vuoden ikäisinä. Tyypilliset oireet ovat veltto olemus, imemis- ja nielemisvaikeudet, suurentunut sydän, johon liittyy sydämen vajaatoiminta, hengitysvaikeudet ja hengitystieinfektiot. Sairauteen ei ole parantavaa hoitoa, mutta oireita pystytään lieventämään ns. entsyymikorvaushoidolla eli antamalla Pompe-potilaalle geeniteknisesti tuotettua α-glukosidaasi-entsyymiä.

Koirilla sairaus on kuvattu ruotsinlapinkoirilla ja tämän tutkimuksen myötä myös suomenlapinkoirilla. Koirien pääoireisiin kuuluu etenevä lihasheikkous, laajentunut ruokatorvi ja sydän. Koirien sairaus on etenevä; ensimmäiset oireet ilmenevät seitsemän kuukauden iässä ja sairastuneet yksilöt joko kuolevat luonnollisesti tai lopetetaan yleensä kahteen ikävuoteen mennessä.

Sairastuneilla koiranpennuilla ja imeväisiän Pompen tautia sairastavilla lapsipotilailla α-glukosidaasi-entsyymi ei toimi lainkaan. Kyseessä on entsyymi, joka normaalisti pilkkoo solun lysosomeihin varastoidun glykogeenin takaisin glukoosiksi. Pompen taudissa glykogeeni ei hajoa luonnollisella tavalla ja kertyvä glykogeeni vähitellen rapauttaa lihasten toimintaa.

Geenivirhe löytyi nopeasti

”Tiesimme aikaisempien tutkimusten perusteella mikä entsyymi on viallinen Pompen tautiin sairastuneilla ihmispotilailla, joten meillä oli selvä ehdokasgeeni koiratutkimuksiimme” kertoo tutkimusta johtanut professori Hannes Lohi.

Kyseisen geenin sekvensointi suomenlapinkoiraperheestä paljasti geenivirheen, joka periytyy väistyvästi eli resessiivisesti. Koirilta löydetty geenivirhe on sama kuin yksi ihmisillä raportoiduista 300 geenivirheestä. Sairaat koirat kantoivat kahta kopiota geenivirheestä, vanhemmat olivat geenivirheen kantajia ja terveet pentuesisaret joko kantajia tai terveitä.

”Geenivirheen vaikutus geenituotteeseen on vakava, joten vaikka tutkimuksessamme oli vain kahden sairaan koiran näyte, olimme varmoja, että olemme löytäneet oikean sairautta aiheuttavan geenivirheen”, vakuuttaa artikkelin ensimmäinen kirjoittaja FT Eija Seppälä.

Tutkimus tehtiin yhteistyössä Erasmus yliopistossa työskentelevän FT Arnold Reuserin kanssa. Hänen avullaan testattiin myös yksi sairas jo 70-luvulla syntynyt ruotsinlapinkoira, josta oli solunäyte tallessa. Tältäkin koiralta löytyi sama mutaatio.

Geenivirheen osuus lappalaiskoirilla suhteellisen pieni

Suomenlapinkoira, ruotsinlapinkoira ja lapinporokoira omaavat yhteiset juuret poronhoitoalueella käytetyissä poropaimenkoirissa. Niinpä tutkimuksessa selvitettiin geenivirheen yleisyyttä nykyisissä lappalaiskoiraroduissa. Noin sadan yksilön otos paljasti, että 5% suomenlapinkoirista ja 2% lapinporokoirista kantaa geenivirhettä perimässään. Lisäksi testattiin yhteensä 34 elossa olevaa ruotsinlapinkoiraa Suomesta, Ruotsista ja Norjasta. Tästä joukosta ei löytynyt yhtään kantajaa vaan kaikki tutkitut ruotsinlapinkoirat olivat genotyypiltään normaaleja eli terveitä. Ruotsinlapinkoirien osalta on mahdollista, että pieneen otokseen ei sattumalta osunut yhtään kantajaa. Toisaalta on myös mahdollista, että voimakas jalostusvalinta 80- ja 90-luvuilla on karsinut kantajat nykyisestä populaatiosta pois.

Geenitesti varmistaa diagnoosin ja mahdollistaa sairaudesta eroon pääsyn

Geenilöydön myötä sairaudelle on kehitetty geenitesti. Geenitestiä voidaan käyttää sekä diagnoosin varmistamiseen että jalostuksen apuvälineenä. Pompen taudin geenitesti kuuluu Genoscoper Oy:n geenitestivalikoimaan (http://www.genoscoper.com).

Lisätietoja:

Professori Hannes Lohi

Puh. +358 9 191 25085

hannes.lohi@helsinki.fi

Tutkijatohtori Eija Seppälä, FT

puh. +358 9 191 25785

eija.seppälä@helsinki.fi

Viitteet:

Seppälä EH, Reuser AJJ, Lohi H (2013) A nonsense mutation in the Acid α-Glucosidase gene causes Pompe disease in Finnish and Swedish Lapphunds. PlosONE. http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0056825

Walvoort HC, Slee RG, Koster JF (1982) Canine glycogen storage disease type II. A biochemical study of an acid alpha-glucosidase-deficient Lapland dog. Biochimica Et Biophysica Acta 715: 63-69.