Doctoral Thesis
Die Rolle von Sequenzvarianten im Cathepsin L als Risikofaktoren der chronischen Pankreatitis
(2016)
Die chronische Pankreatitis ist meist eine wiederkehrende Entzündung der Bauchspeicheldrüse mit intrapankreatischer Aktivierung der Verdauungsenzyme. Mutationen im pankreatischen sekretorischen Trypsin Inhibitor (PSTI = SPINK1) finden sich häufig bei Patienten mit chronischer Pankreatitis. Die häufigste SPINK1 Mutation p.N34S ist aber auch bei 1-2 % der gesunden Normalbevölkerung nachweisbar. Experimentelle Daten belegen, dass das p.N34S mutierte Protein durch CTSL schneller degradiert wird. In dieser Arbeit wird untersucht, ob Mutationen im CTSL Gen das Risiko von p.N34S+ Individuen erhöhen, an einer Entzündung der Bauchspeicheldrüse zu erkranken. Hierfür werden mittels TaqMan-Analyse die Probanden der SHIP-Studie (SHIP-0 n=4308, im Weiteren Kontrollen) und Individuen mit chronischer ideopathischer Pankreatitis (n=2299, im Weiteren Patienten) für N34S-Mutation in SPINK1 genotypisiert. Hiernach wird bei den p.N34S+ Individuen das CTSL mittels bidirektionaler Sanger-Sequenzierung untersucht. Wir finden eine nichtsynonyme Mutation (c.5A>C, p.N2T), eine Mutation mit Verschiebung des Leserasters (c.98delA, p.K33fs) und einen SNP c.-461C>A (rs3118869), für den eine Modifikation der Expression in anderem Zusammenhang publiziert ist. Die p.N2T Mutation wird bei einem Patienten und zwei Kontrollen nachgewiesen, die Verschiebung des Leserasters nur bei einem Patienten. Der SNP kann bei 42 Patienten und 46 Kontrollen nachgewiesen werden. Für keine der gefundenen Varianten zeigt sich ein signifikanter Unterschied in der Verteilung. Auch in der Haplotypenanalyse kann kein signifikanter Verteilungsunterschied gezeigt werden. Ein Einfluss von CTSL Mutationen auf das Risiko an einer Pankreatitis zu erkranken, erscheint für Träger der p.N34S Mutation im SPINK1 Gen möglich, kann an dem untersuchten Kollektiv aber nicht bewiesen werden.
Next Generation Sequencing (NGS)-technologies developed very fast in recent years and is used widely in current research areas. The aim of this study was to use NGS (i) for the identification of pathogens in outbreaks and (ii) for the identification of virulence-relevant sequencepolymorphisms when comparing whole genome sequences. Therefore, a previous developed workflow was used to identify a new virus of the family Bornaviridae. The generation of whole genome sequences elucidated the molecular epidemiological connection of infection of variegated squirrels (Sciurus variegatoides) and three human cases of fatal encephalitis. By generating the whole genome sequence of a Porcine Epidemic Diarrhea Virus (PEDV) in Germany it was possible to find difference compared to circulating high virulent strains in the USA. This led to potential virulence marker to distinguish strain in the USA and Germany. Connections between sequence variation and virulence were further investigated for the bovine viral diarrhea virus 2c (BVDV-2c), cowpox viruses (CPXV) and classical swine fever virus (CSFV). Here, for a highly virulent BVDV-2c strain a mixture of different genome structure variants could be found. The majority of these genomes harbors a duplication within the p7/NS2 coding region and might cause a high virulence. For CPXV virus isolated of different hosts were analyzed and a correlation between genome sequence and the A-type inclusion body phenotype could be found. Furthermore, several deletion/insertion events were detected which might influence the virulence of these strains. Finally, the virus population of CSFV strains in pigs was characterized. However, the population of the inoculum as well as of acute-lethal and chronically infected animals gave no indication that the virus itself causes the different types of disease outcome. In conclusion, this thesis shows the great potential of NGS for virus identification and characterization. Furthermore, it makes the identification of potential virulence marker possible which subsequently can be analyzed by reverse genetics.
Infektionen des Zentralnervensystems (ZNS) können durch unterschiedliche Erreger verursacht werden, wobei Viren das Hauptpotential bilden. Bei der Abklärung der Ätiologie von Infektionen des ZNS nimmt die Labordiagnostik eine zentrale Rolle ein. Die Kenntnis des ätiologischen Agents ist von hoher prognostischer und therapeutischer Relevanz und für die Optimierung des Patientenmanagements bedeutend. Es wurden molekularbiologische Methoden zur Identifizierung und Charakterisierung ZNS-assoziierter Viren etabliert und zur Gewinnung aktueller Prävalenzdaten eingesetzt. Enteroviren (EV) waren mit 21,8% das häufigste Pathogen, gefolgt von Adenoviren. HSV und VZV spielten nur eine untergeordnete Rolle. Eine Bedeutung von West Nil-Virus bei ZNS-Infektionen in der Region Vorpommern konnte ausgeschlossen werden. Die genotypische Charakterisierung zirkulierender Stämme zeigte für EV Cluster mit hoher Homologie zur Gruppe der Coxsackie B-Viren. Weiterhin wurden Vertreter von Coxsackievirus A und von Echovirus identifiziert. Isolierte EV-Stämme wiesen gegenüber Pleconaril eine hohe Empfindlichkeit auf. Ein unerwartet hoher Anteil wurde für Adenoviren gefunden. Die identifizierten Serotypen waren ADV-2, ADV-5 und ADV-41. Untersuchungen zum Proteinprofil EV-infizierter Zellen zeigten signifikante Veränderungen in der Expression für Proteine des Zytoskeletts, für Bestandteile von metabolischen Prozessen und für Proteine, die in Signal- und Transportprozesse sowie die Stress-Abwehr involviert sind und bieten Ansätze für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien.
