Biokemiske og molekylærgenetiske studier ved osteogenesis imperfecta (OI)

Doktordisputatsen baserer sig på ti tidligere publicerede artikler og en oversigt. Studiet er udført på klinisk genetisk afdeling på H:S Rigshospitalet. Vi ønskede at etablere en biokemisk analyse for OI mhp. dels at karakterisere proteinkemiske og molekylærgenetiske abnormiteter ved OI og kor-relere dem med de kliniske manifestationer af OI, dels at forbedre genetisk rådgivning og prænatal diagnostik for OI. SDS-PAGE af kollagen I var en brugbar test for OI med to hovedgrupper af kollagen I-defekter, en kvantitativ og en kvalitativ. Kliniske fund og prognose var forskellige i de to grupper og foreslås at danne basis for en ny OI-klassifikation. Hos patienter med en kvalitativ kollagen I-defekt fandt vi heterozygoti for 30 mutationer, fortrinsvis medførende substitution af glycin i α -kæderne af kollagen I. Vore data underbygger, at OI hos vesteuropæiske patienter er forårsaget af dominant-negative mutationer. Ca. en tredjedel af alle substitutioner er rekurrente og ikke alle med OI har »private« mutationer. Jo mere C-terminalt en substitution er placeret, desto sværere er fænotypen. For nogle substitutioner er fænotypen dog relateret til bestemte regioner langs α -kæderne. Ud over positionen og arten af substitutionen vil fænotypen afhænge af mosaikisme, α -kæde-støkiometri og flere andre faktorer af betydning for interaktionen af kollagen I med den ekstracellulære matrix. For den enkelte patient er der således ikke umiddelbart nogen klinisk brugbar korrelation mellem mutationsfund og fænotype. De proteinkemiske konsekvenser af en COL1A1- eller COL1A2-mutation inkluderede øget posttranslationel modifikation, nedsat termostabilitet, intracellulær retention og nedsat sekretion af kollagen I, men ingen enkelt protein-kemisk aberration korrelerede med fænotypen. Vi fandt, at dentinogenesis imperfecta er markør for kvalitativt abnormt kollagen I. Vi fandt mosaikisme hos 20% af forældre til børn med OI. Mosaikisme er årsag til gentagelse af OI og til varierende fænotype mellem forældre og børn med OI, hvilket er betydningsfuldt for den genetiske rådgivning. Vi viste, at familiemedlemmer med samme mutation kan have forskellige fæ-notyper, hvilket der skal tages højde for ved genetisk rådgivning. Vi udførte prænatal diagnostik for OI type II, III, og IV i otte tilfælde, og proteinkemisk/molekylær baseret prænatal diagnostik er nu mulig. Prænatal diagnose af OI type I er vanskelig, og en test for reduceret kollagenmængde/mRNA fra chorion villus biopsi er ønskelig. Der er etableret inter-nationalt konsortium for at registrere nye kollagenmutationer, og dette er et vigtigt redskab for at muliggøre en mere fuldstændig fænotype/genotype-korrelation. Mekanismer-ne, der leder til ændringerne i struktur og integritet af OI-knoglevæv, er fortsat ukendte, og vi foreslår, at fremtidig forskning i højere grad fokuserer på klinisk og protein- kemisk patologi.