Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Dilaterad kardiomyopati (DCM), är en hjärtsjukdom som förekommer hos ett flertal hundraser. Etiologin är inte fastställd. Genetiska studier på hund visar att gener involverade i utvecklandet av DCM skiljer sig åt mellan olika hundraser. Idag har gener involverade i den genetiska utvecklingen av DCM identifierats hos raserna boxer, dobermann pinscher och irländsk varghund. Nedärvningsmönstret för DCM hos grand danois och newfoundlandshundar, som studerats i detta projekt, överensstämmer med en komplex eller polygen nedärvning. Om en gen identifieras ge upphov till DCM kan genens upp- eller nedreglering påverka andra omkringliggande gener som i sin tur påverkar hjärtats funktion.
Tidigare utförda genetiska associationsstudier (GWAS) i projektet har identifierat en associerad 1,5 Mb region på kromosom 19 hos grand danois. Regionen uppvisar ett ökat kopietal hos DCM diagnosticerade hundar, så kallat kopietalsvariation (copy number variation, CNV). Dessa CNV-regioner kallas även för ”gene deserts”, då de saknar gener och ofta har genreglerande aktivitet. Den mest sannolika tolkningen varför fler kopior av en sådan region kan vara associerad med ökad risk att utveckla DCM är att den innehåller sekvenser som påverkar genuttryck av gener som ligger i nära anslutning till regionen, men kan även påverka andra gener som ligger på längre avstånd. Hos newfoundlandshundar har GWAS utförts tidigare i projektet. I den rasen, har endast några kandidatregioner identifierats vara associerade till ökad risk att utveckla DCM. Därför behövs fler hundar genotypas för att få säkrare associationsresultat. En möjlighet är att genotypa DNA preparerat från en uppsättning histopatologiskt hjärtvävnadsmaterial från sjuka och friska newfoundlandshundar.
Det första syftet i projektet undersökning av gener i närhet till ”gene-desert” regionen och gener med känd funktion i hjärtmuskulatur, för att se om det förekommer differentiellt genuttryck hos grand danois. De gener som undersökts är; CFC1B som ligger uppströms om ”gene-desert” regionen och AMER3 som ligger nedströms. MYH7 och TNNT2, två gener som ofta är förknippade med DCM. TRDN, en gen som visats vara nedreglerad i tidigare DCM studie hos grand danois. Tre olika ”housekeeping gener” har också undersökts; GAPDH; en generell referensgen som använts vid flera studier och i olika vävnader, B2M; använd referensgen och har tidigare använts vid studier av frisk hjärtvävnad hos hund och SRP14; använd tidigare på såväl frisk som sjuk hjärtvävnad hos människa. Det andra syftet i projektet, var att utföra en molekylärgenetisk analys av genomiskt DNA preparerat från formalinfixerade, paraffin-inbäddade hjärtvävnadsklossar och med hjälp av PCR definiera om DNA kvaliteten av histopatologiskt DNA var av tillräckligt god kvalitet för validering av tidigare uppnådda GWAS resultat utförda hos newfoundlandshundar.
Resultaten i projektet kunde inte påvisa förändrat genuttryck i hjärtvävnad från DCM diagnosticerade grand danois för de undersökta generna. Vidare forskning krävs för definiering om ”gene desert” regionens effekt på uttrycksnivåerna av de undersökta generna. Stabila nivåer kunde etableras för ”housekeeping genen” B2M i hjärtvävnad hos grand danois. I det andra delprojektet, rörande kvalitetsbedömning av genomiskt DNA preparerat från histopatologiska hjärtvävnadsprover från newfoundlandshundar visade att undersökt genomiskt DNA var degraderat. Vidare undersökning krävs för validering om DNA kvaliteten är tillräckligt god för vidare genotypningsanalys.

Dilated cardiomyopathy (DCM) is a heart disease which occurs in several breeds. The aetiology has not been established. Genetic studies in canines indicate that genes involved in the development of DCM differ between different canine breeds. Today, genes involved in the genetic development of DCM are identified in Boxer, Doberman pinscher and the Irish Wolfhounds. The inheritance-pattern of DCM in Great Danes and Newfoundland dogs were studied in this project. The pattern is consistent with a complex or polygenic inheritance. If a gene is identified to be the basis for the development of DCM; gene up- or down-regulation may affect other surrounding genes, which in turn may affect the heart´s function.
Previously performed genetic association studies (GWAS) in the project have identified an associated 1.5 Mb region on chromosome 19 in Great Danes. The region has an increased copy number in DCM diagnosed canines, called copy number variation (CNV). These CNV-regions are also called "gene deserts" because of the absence of genes and their gene regulatory activity. The most likely interpretation why more copies of a region may be associated with increased risk of developing DCM is containing sequences that influence gene expression of genes located in close proximity to the region, but can also affect other genes located further away. GWAS has also been conducted earlier in the project for Newfoundland dogs. In this breed there have only been a few candidate regions identified, to be associated with increased risk of developing DCM, hence the need for more canines, to be genotyped, to receive safer association results. One possibility is to genotype DNA prepared from a set of histopathological cardiac tissue material from sick and healthy Newfoundland dogs.
The first aim of this project is to examine in Great Danes different genes in proximity to the "gene-desert" region, and genes that are known for their function in the heart muscle, to see if there is differential gene expression. Genes that have been studied are; CFC1B located upstream of "gene-desert" region and AMER3 located downstream, MYH7 and TNNT2, two genes that tend to be associated with DCM, TRDN, a gene shown to be down regulated in previous DCM study in Great Danes. Three different "housekeeping genes" have also been examined; GAPDH; a general reference gene and used in several tissues, B2M; often used as reference gene and been studies in healthy heart tissue in canines, SRP14; used in both healthy and diseased heart tissue in humans. The second objective of this project was to perform a molecular genetic analysis of genomic DNA prepared from formalin fixed paraffin embedded-heart tissue blocks and using PCR to redefine if the DNA quality of these histopathological DNA was of sufficient quality to validate previously achieved GWAS results performed in Newfoundland dogs.
The results in this project could not detect altered gene expression in heart tissue taken from DCM diagnosed Great Danes for the investigated genes. Further research is required to define whether the "gene desert" region has effect on the expression levels of the examined genes. Stable levels of the "housekeeping gene" B2M in heart tissue of Great Danes was established. In the second study, regarding the quality of the genomic DNA prepared from histopathological heart tissue samples from Newfoundland dogs showed that the genomic DNA was degraded and further investigation is required to see if the DNA quality is good enough for further genotyping assays.