Somatische varianten in de pathogenese van multiple sclerose

Achtergrond: Multiple sclerose (MS) is een complexe ziekte, waar zowel genetische als omgevingsfactoren bijdragen aan de vatbaarheid voor de ziekte. Ondanks grootschalige inspanningen, verklaren de momenteel gekende risicofactoren onvoldoende om te verklaren waarom sommige individuen MS ontwikkelen en anderen niet. Somatische varianten zijn variaties in het genoom van een individu, die ontstaan na het eencellige stadium. Ze zijn het resultaat van verscheidene processen die interageren op een complexe manier.

Doelstelling: We streven ernaar om te bepalen of somatische varianten een veelvoorkomende bron van genetische variatie binnen en tussen individuen vormen en of somatische varianten bijdragen aan de vatbaarheid voor immuun-gerelateerde ziektes, en vooral MS.

Methoden: We hebben een nieuwe methode uitgewerkt voor de identificatie van somatische varianten in auto‑immuunziekten, die ook somatische varianten in een beperkt aantal cellen kan identificeren. We hebben deze methode toegepast om somatische varianten met variant allel fracties (VAFs) ≥0.5% te identificeren in een selectie van genetische regio’s in B‑ en T‑ lymfocyten uit het perifeer bloed van een heterogene groep van individuen met MS met een hoge genetische belasting. Vervolgens hebben we een geüpdatete methode gebruikt voor exoomwijde identificatie van somatische varianten met VAFs ≥1% in CD4+ en CD8+ T‑lymfocyten van 21 nooit behandelde individuen met MS met minder dan 5 jaar typische MS‑symptomen en 16 controlepersonen. Voor een deel van de geïdentificeerde varianten hebben we meer informatie verzameld met behulp van onder meer single‑cell DNA‑methoden en een in huis ontwikkelde toevoeging aan een commercieel beschikbare single‑cell RNA‑methoden om gericht somatische varianten te detecteren.

Resultaten: In het eerste deel van de studie om de haalbaarheid te demonstreren, hebben we 1‑9 somatische varianten in T‑lymfocyten van 6/10 personen met MS geïdentificeerd. Vier personen hadden ook 1‑3 somatische varianten in de B‑lymfocyten. In de exoom­wijde opvolgstudie werden 1‑142 varianten in CD4+ of CD8+ T-lymfocyten geïdentificeerd in alle individuen. Varianten kwamen vaker en in meer cellen voor in de CD8+ T‑lymfocyten (0‑86 varianten per persoon) dan in de CD4+ T‑lymfocyten (0‑56 varianten per persoon), met een significante associatie met leeftijd in de CD8+ T‑lymfocyten. Alle geteste varianten (N=5) werden gevonden in cellen met een geheugen‑functie en de meeste varianten (15/18, 83.3%) waren stabiel over minstens vier jaar. Verschillende varianten komen overwegend voor in verschillende cellen, hoewel er uitzonderingen zijn (4/15 varianten in 1/4 individuen waren aanwezig in cellen met nog een andere variant). Somatische varianten kunnen het fenotype van de cel wijzigen, zoals gesuggereerd wordt door de associatie tussen het alternatief allel van TREX1 p.L352V en verhoogde expressieniveaus van PGM3. Somatische varianten in T‑cellen in perifeer bloed zijn niet specifiek voor of aangerijkt in MS. Het veelvuldige voorkomen van varianten en regio’s geassocieerd met auto‑immuniteit binnen en over studies suggereert dat een deel van de varianten het risico op MS kan beïnvloeden. We prioritiseren STAT3 en DNMT3A voor grootschalige associatiestudies.

Besluit: Onze data benadrukken dat somatische varianten veelvoorkomend zijn. De traditionele denkwijze van een stabiel genoom zou moeten vervangen worden door een dynamischer denkbeeld. Somatische varianten zijn niet specifiek voor of aangerijkt in MS, maar een kleinere groep varianten kan mogelijks de vatbaarheid voor de ziekte beïnvloeden. Identificatie van deze groep varianten vereist gedetailleerde screening van grote cohortes van personen met en zonder MS.