Etiologie van myopie en introductie van MYopie STudie (MYST)

Transcriptie

1 Nascholing myopie voor oogartsen, Etiologie van myopie en introductie van MYopie STudie (MYST) Virginie Verhoeven, PhD Oogheelkunde/Epidemiologie ErasmusMC Rotterdam

2 Onderzoeksvragen ErasmusMC Wat zijn de genetische oorzaken van myopie? Zijn er gemeenschappelijke pathways? Bieden deze pathways aanknopingspunten voor behandeling?

3 Wat is er al bekend over de etiologie van myopie?

4 Huidige inzichten Hypothese Groei van het oog wordt getriggered door een visueel opgewekte signaalcascade, die begint in de retina, door het choroid gaat en tot vervorming van de sclera leidt Complex Genetische factoren Omgevingsfacotren Educatie Dichtbijwerk Buitenactiviteiten

5 Tweelingstudies MZ>DZ

6 Ouder-kind studies (familie aggregatie) Farbrother et al 2004; n = 296 hoog myope probands

7 Literatuur: bewijzen voor genetische factoren Linkage MYP 1-18, 10 andere chromosomale regio s (Baird et al. 2010) Kandidaatgenen TGFβ1, LUM, HGF, TGIF, PAX6, COL1A1, COL2A1, TGFβ2, BMP2, c-met, UMODL1, CHRM1, MMP-1, -3, -9 (Baird et al. 2010) GWAS 11q24.1 (Nakanishi et al. 2009) 15q14 (Solouki et al. 2010) 15q25 (Hysi et al. 2010)

8 Eigen bevindingen: Identificatie van kandidaatgenen GJD2 en ACTC1

9 Studiepopulatie (n = 15608) Myopie Emmetropie Hypermetropie Initiële cohort Validatiecohorten 0 Age (yrs) RS-I RS-II RS-III ERF TwinsUK

10 Methoden: GWAS Oogheelkundig onderzoek o.a. auto-refractie, best gecorrigeerde visus, keratometrie, oogdruk, perimetrie, fundusfoto s, HRA, HRT, OCT Imputatie Rotterdam: MACH , Hapmap #22 TwinsUK: IMPUTE 2, HapMap #22 Genotypering RS-I: Illumina Infinium II HumanHap550chip v3.0 RS-II: HumanHap 550 Duo Array/Illumina Human 610 Quad Array RS-III: Illumina Infinium II HumanHap550chip v3.0 ERF: Illumina 6k, Illumina 318K, Illumina 370K and Affymetrix 250K Analyse 2,5 miljoen SNPs met MAF > 0.01 Uitkomst: spherisch equivalent als continue trait TwinsUK: Illumina s HumanHap 300k duo chip/illumina s HumanHap610 Quad

11 Resultaten: Manhattan plot discovery cohort RS-I Genome wide significante P waarde chrom 15q14

12 Validatie in replicatie cohorten Discovery Cohort RS-1 N=5328 Meta-analyse N=15608 SNP MA MAF Beta P Beta P rs A x x10-11 rs A x x10-11 rs A x x10-11 rs G x x10-12 rsrs A x x10-12 rs T x x10-11 rs A x x10-12 rs A x x10-12 rs G x x10-10 rs G x x10-12 rs A x x10-14 rs C x x10-14 rs A x x10-12 rs T x x10-12

13 Risico op myopie voor top-snp rs T>C myopie (SE<= -3D) versus hypermetropie (SE >= +3D) Risico in heterozygoten (TC) Risico in homozygoten (CC)

14 15q14 locus GOLGA8B GJD2 ACTC1

15 Genfunctie GOLGA8B (Golgi Autoantigen Golgin-67) Golgi-complex, Golgi auto-antigen Geen specifieke functie in de retina beschreven Nauwelijks expressie in de retina ACTC1 (Cardiac Muscle Alpha Actin 1) Smooth muscle actin-1 Functionele rol in oog onduidelijk Verhoogde concentratie actines aanwezig in myope ogen (Jobling et al. 2009) Expressie in de retina GJD2 (Gap Junction Protein Delta 2) Connexin36, gap junction protein Aanwezig in fotoreceptoren Speelt een belangrijke rol in de signaaloverdracht in de retina (Kihara et al. 2009, Deans et al. 2002, Striedinger et al. 2005, Guldenagel et al. 2001) Hoge expressie in de retina

16 Vervolgexperimenten GJD2 en ACTC1 Sequencen van GJD2 en ACTC1 47 vs. 95 samples met risicogenotype OCT oogmetingen 3 GJD2 knockout muizen, 4 wild type muizen Electroretinografie (ERG) 11 deelnemers met risicogenotype Regulatoire eenheden

17 Vervolgexperimenten GJD2 en ACTC1 Sequencen van GJD2 en ACTC1 47 vs. 95 samples met risicogenotype OCT oogmetingen 3 GJD2 knockout muizen, 4 wild type muizen Electroretinografie (ERG) 11 deelnemers met risicogenotype Regulatoire eenheden

18 Regulatoire elementen op 15q14 locus 7 DNase I hypersensitivity sites 6 enhancers obv chromatine/histon modificatie 20 pieken die wijzen op conservering van dit gebied 1 insulator Varianten of mutaties in regulatoire elementen op 15q14 zouden kunnen leiden tot veranderde transcriptie van genen in de 15q14 regio

19 Enhancers en insulatoren Heintzman et al. 2009

20 15q25 locus Kandidaatgen RASGRF1 Komt tot expressie in neuronen en retina, speelt rol in fotoreceptoren RASGRF1 knockout muizen hebben zwaardere lens

21 Kandidaatgenen Kandidaatgenen 15q14 en 15q25 Signaaloverdracht Modulatie sclera GJD2, RASGRF1 ACTC1

22 Myopie loci 15q14 en 15q25 Sept 2010

23

24 Vervolg Next-generation sequencing van de gehele geassocieerde regio 15q14 Meta-analyse: 14 internationale studies (n = 30000) bereid gevonden om 15q14 en 15q25 te repliceren Functionele studies MYopie Studie

25 MYopie STudie Case-controle studie naar hoge myopie

26 MYopie Studie (MYST) 600 cases met hoge myopie Brilsterkte -6 dpt Leeftijd 25 jaar Cataractextractie of refractiechirurgie geen bezwaar 600 emmetrope controles Brilsterkte -1,5 dpt tot +1,5 dpt Leeftijd 25 jaar Cataractextractie geen bezwaar (mits daarvoor emmetroop) Leesbril geen bezwaar Exclusie: myopie bij syndroom

27 Onderzoeksprotocol MYST (1) Deel 1 Autorefractor met keratometrie IOP Best gecorrigeerde visus Aslengte van voor- en achtersegment, corneadikte en lensdikte (Lenstar/Ascan)

28 Onderzoeksprotocol MYST (2) Deel 2: na toedienen mydriatica Fundusfoto s macula/papil Beoordeling pigmentepitheel (autofluorescentie, HRA) Perifeer oogspiegelen

29 Onderzoeksprotocol MYST (3) Dikte van de zenuwvezellaag (HRT) Vragenlijst Omgevingsfactoren Familiegeschiedenis Bloedafname voor DNAonderzoek Anatomie van de retina (OCT)

30 Planning Start: januari 2010, looptijd: +/- 2 jaar 1 uur per deelnemer Onderzoeksdagen: maandag en vrijdag Locatie ERGO onderzoekscentrum, Rotterdam Ommoord Doel Kandidaatgenstudie, GWAS, exome sequencing, whole genome sequencing?

31 Werving Opticiens, perifere oogartsen, refractieklinieken in Rotterdam en omstreken worden actief benaderd Myopen uit eigen kliniek Cases wordt gevraagd een niet-verwante controle mee te nemen Website:

32 Resultaten tot nu toe 493 deelnemers geïncludeerd 336 cases (313 probands, 23 familieleden), 157 controles Aantal Leeftijd (jr) % Aslengte (mm) Refractie (D) SE (D) Cases , ,02-9,49-10,10 Controles , ,44 +0,27-0,02

33 Oculaire complicaties bij hoog myopen >40 jr vs. controles Cases (%) Controles (%) Slechtziendheid (VA <0.3; 0.05) P< Blindheid (VA <0.05) P< Cataract of pseudofakie P=0.021 Glaucoom P=0.027 Ablatio retinae P< Macula afwijkingen Papilafwijkingen Degeneratieve afwijkingen periferie

34 Caroline Klaver Oogarts Projektleider MYST TEAM Virginie Verhoeven Arts Promovenda Corina Brussee Verpleegkundige Onderzoeksassistente Riet Bernaerts Secretaresse Planning Martine Snabel Optometrist Onderzoeksassistente Ada Hooghart Verpleegkundige Onderzoeksassistente Robert Kuijpers Oogarts Adviseur Hans Vingerling Oogarts Adviseur

35 Conclusie Myopie is complex genetische aandoening met een hoge morbiditeit Eerste genetische hits voor myopie in de algemene bevolking: associatie met loci op chromosoom 15q14 en 15q25. Risico op myopie is licht verhoogd voor de risico allelen Verklaring associatie 15q14: probleem met aansturing van kandidaatgenen GJD2 en ACTC1? Varianten of mutaties in regulatoire elementen op 15q14 locus Causale varianten in kandidaatgenen op 15q14 locus Confirmatie, meta-analyse en opsporen van functionele varianten cruciale vervolgstappen Overig Omgevingsfactoren: accomodatiestudies Kinderen - Generation R

36 Dankwoord Erasmus MC Millad Solouki Kamran Ikram Dominiek Despriet Leonieke van Koolwijk Lintje Ho Wishal Ramdas Monika Czudowska Gabriel van Rij Ada Hooghart Corina Brussee Riet Bernaerts-Biskop Robert Kuijpers Chris de Zeeuw Paulus de Jong Albert Hofman Ben Oostra Cornelia van Duijn André Uitterlinden Johannes Vingerling Caroline Klaver Bartiméus Frans Riemslag NIN/KNAW Theo G.M.F. Gorgels Arthur A.B. Bergen LUMC Gré Luyten Focuskliniek/OZR Annette Geerards King s College Pirro Hysi Christopher J. Hammond Overig Rogier Kramer Jaqueline Willemse-Assink Terri Young David Mackey Fondsen NWO Erasmus MC/Erasmus Universiteit ZonMw RIDE Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschappen Ministerie van Volksgezondheid, Welzijn en Sport Europese Commissie (DG XII) Gemeente Rotterdam Netherlands Genomics Initiative (NGI) Lijf en Leven MD Fonds Henkes Stichting Oogfonds Nederland Stichting Nederlands Oogheelkundig Onderzoek Swart van Essen Bevordering van Volkskracht Blindenhulp LSBS Rotterdamse Vereniging voor Blindenbelangen OOG ANVVB Stichting Talent Rotterdam Eye Hospital Research Foundation Laméris Ootech BV Topcon Europe BV Heidelberg Engineering Alle deelnemers

37 Oproep: MYST deelnemers gevraagd Patiënten met myopie gelijk of hoger dan -6D Controle personen refractie 1.5D en +1.5D Aanmelden via of Aanmelden via website Folder MYST meegeven

38

39 Gene expression in the retina Expression arrays on macula tissue of postmortem human donor eyes Expressed proteins were ranked from low to high, and calculated as a percentile Gene Photoreceptors Mean percentile (SD) RPE Mean percentile (SD) Choroid Mean percentile (SD) GOLGA8B 17 (5.0) 14 (5.6) 9 (3.3) ACTC1 85 (8.8) 85 (10.2) 90 (4.0) GJD2 30 (2.9) 30 (9.3) 36 (10.3)

40 Ingenuity analysis GJD2 and the interaction with eye development genes

41 Ingenuity analysis GJD2 and the interaction with eye development genes Functional links between GJD2 and different proteins which are known to be involved in eye growth and development

42 Ingenuity analysis GJD2 interactions with other membrane-bound and connexin proteins

43 Ingenuity analysis GJD2 interactions with other membrane-bound and connexin proteins GJD2 plays a role in eye growth regulation and lens fiber maturation in knock-out animals (Rong P. et al. 2002; White W. et al. 1998)