Cristin-prosjekt-ID: 2520585
Sist endret: 2. oktober 2021, 14:44

Cristin-prosjekt-ID: 2520585
Sist endret: 2. oktober 2021, 14:44
Prosjekt

Gene-editing HNF1B in zebrafish to decipher disease mechanisms in kidney by MODY5

prosjektleder

Lise Bjørkhaug Gundersen
ved Institutt for sikkerhet, kjemi- og bioingeniørfag ved Høgskulen på Vestlandet

prosjekteier / koordinerende forskningsansvarlig enhet

  • Høgskulen på Vestlandet

Klassifisering

Vitenskapsdisipliner

Endokrinologi • Fiskehelse • Embryologi • Molekylærbiologi

Emneord

Pancreas disease • Nyrefysiologi • Diabetes mellitus

HRCS-helsekategori

  • Medfødte lidelser

Kategorier

Prosjektkategori

  • Anvendt forskning

Kontaktinformasjon

Telefon
99495212
Sted
Lise Bjørkhaug Gundersen

Tidsramme

Aktivt
Start: 1. januar 2021 Slutt: 31. desember 2023

Beskrivelse Beskrivelse

Tittel

Gene-editing HNF1B in zebrafish to decipher disease mechanisms in kidney by MODY5

Populærvitenskapelig sammendrag

Zebrafish has become an increasing valuable as a translational research model, and used world wide in studies of human disease mechanisms, as well as model for studying pathology of human disease like diabetes. We have previously reported on mutations in monogenic diabetes genes (MODYs) causing autosomal dominantly inherited diaetes, as well as gene variants in the same MODY genes as risk factors for type 2 diabetes. Some forms of MODY are associated with disease in not only pancreas, but in kidney and other organs. We will establish a MODY zebrafish harbouring mutation in the HNF1B gene associated with MODY5 disease. The aim with this zebrafish line is to study the molecular mechanisms behind organ specific pathology (pancreas hyper plasia, kidneycysts) as a result of mutation in the HNF1B gene, encoding the hepatocyte nuclear factor 1B.

Vitenskapelig sammendrag

Heterozygous loss-of-function mutations in the hepatocyte nuclear factor genes HNF4A, HNF1A and HNF1B give rise to clinically distinct subtypes of monogenic diabetes: Maturity-onset diabetes of the young (MODY1, MODY3 and MODY5, respectively). Although rare compared to type 1 and type 2 diabetes, MODY is a serious disease which lasts through a person’s lifetime, and with an increased risk of heart disease, kidney failure and blindness. In addition to early-onset diabetes by reduced pancreatic insulin, patients may also suffer from disease in other non-pancreatic organ tissues including the kidney (renal dysplasia/cysts/nephrocalcinosis), liver (liver dysfunction/cancer), or reproductive organs (uterus-/ovary-/testis pathology). As studies on molecular cause and disease mechanisms in such tissues have been severely limited, it is still unclear how mutations in these HNF genes result in such a broad spectrum of tissue specific MODY diseases. The objective of this project is to characterize the underlying disease mechanism by which the molecular drivers (HNF1B mutation) cause tissue specific disease in the kidneys. As zebrafish have shown to represent a powerful model system to study the basic mechanisms of disease in multiple organs and in diabetes, we propose to use zebrafish as animal model system for MODY5. By gene-editing HNF1B, disease characterization will be performed by an interdisciplinary team of researchers with expertise in MODY, in kidney disease, in zebrafish modelling, in organ/tissue imaging (in vivo/in situ), in molecular (transcriptome) investigations and complex data analyses by machine learning. Long term project discoveries may guide future targeted treatment investigations of MODY5 and kidney disease, with relevance to other more common forms of diabetes with phenotypic overlaps.

Metode

The MODY5 model will be made by CRISPR/Cas9 technology in tissue specific GFP-transgenic lines (relevant lines available at ZIRC: ZL1733 (nkx2.2a:GFP) or ZL1i669(ins:GFP), for pancreas endocrine and beta-cell content), and the Tg(wt1b:EGFP) zebrafish line for kidney development, to facilitate in vivo monitoring (by fluorescence microscopy) of tissue-based organ development. In these zebrafish lines, naturally occurring patient specific mutation (larger deletion- or premature termination mutations) in HNF1B A/B orthologue genes will also be incorporated. CRISPR efficiency will be tested by embryo genomic DNA isolation (fin-clips), PCR and genomic sequencing. Phenotype screening will be performed in the injected F0 individuals. If no phenotype is visible in F0 generations, we will cross F0 founders to obtain F1 heterozygous carrier lines. Stable heterozygous F1 carriers will be crossed to obtain homozygous progeny. Measurements of signs of diabetes by fasting and postprandial glucose/insulin measurements will be performed after blood collection in adult fish. Blood collection protocols are available for adult fish

Utstyr

zebrafish, crispr/cas9 technology, imaging, transcriptome analyses

Tittel

Genmodifisering av HNF1B i zebrafisk for å identifisere sykdomsmekanisme i nyre ved MODY5

Populærvitenskapelig sammendrag

Sebrafisk har blitt stadig mer verdifull som translasjonsforskning modell, og er nå i bruk over hele verden i studier på humane sykdomsmekanismer, inkludert også som modell for å studere patologien av humane sykdommer som diabetes.

Vi har tidligere beskrevet mutasjoner i monogene diabetesgener (MODYs) som forårsaker autosomal dominant arvelig diabetes, med tidlig debut, samt genvarianter i samme MODY gener som risikofaktorer for type 2 diabetes (debut senere i livet). Noen former for MODY er assosiert med sykdom ikke bare i pankreas, men også i nyre og andre organ.

Vi skal etablere en knock-out (KO) linje i sebrafisk, med mutasjoner i genet HNF1B assosiert med MODY5 sykdom. Målet med linjen og forsøket er å studere molekylære mekanismer bak organ-spesifikk patologi (for eksempel pankreas hyperplasi, nyrecyster) som resultat fra mutasjon i HNF1B genet som koder for HNF-1B transkripsjonsfaktoren.

Vitenskapelig sammendrag

Heterozygote tap av funksjon mutasjoner i hepatocytt nukleær faktor genene HNF4A, HNF1A og HNF1B forårsaker klinisk distinkte subtyper av monogen diabetes: Maturity-onset diabetes of the young (MODYs). Selv om MODY er sjelden sammenlignet med type 1 og type 2 diabetes så er det en alvorlig sykdom som varer livet ut, og med økt risiko for hjertesykdom, nyresykdom og blindhet. I tillegg til diabetes ved redusert insulinutskillelse fra pankreas kan pasienter også lide fra andre sykdomer i ikke-pankreatiske vev, som nyre, lever eller reproduksjonssystemet. Ettersom studier av de molekylære årsakene til sykdomsutvikling i slike vev er begrenset, så er det fortsatt uklart hvordan mutasjoner i disse HNF genene resulterer i et slikt vidt spekter av vevsspesifikk sykdom. Formålet med prosjektet er å karakterisere de underliggende sykdomsmekanismene ved HNF mutasjoner, i nyre og pankreas. ettersom sebrafisk har vist seg å representere et relevant modellsystem for human sykdom, og diabetes (type 2 diabetes), så vil vi bruke denne til å studere de basale mekanismene for sykdom i multiple organer ved MODY5 (HNF1B genmutasjon). Sykdomsuvikling fra embryo til voksen fisk vil bli studert ved organ/vev imaging (in vivo/in situ), molekylært (transkriptom), og ved komplekse big data anlyser ved maskin læring. Langsiktig prosjektfunn har mulighet til å veilede framtidig behandling av nyresykdom ved MODY5, og har relevans for andre mer vanlige former for diabetes.

Metode

The MODY5 model will be made by CRISPR/Cas9 technology in tissue specific GFP-transgenic lines (relevant lines available at ZIRC: ZL1733 (nkx2.2a:GFP) or ZL1i669(ins:GFP), for pancreas endocrine and beta-cell content), and the Tg(wt1b:EGFP) zebrafish line for kidney development, to facilitate in vivo monitoring (by fluorescence microscopy) of tissue-based organ development. In these zebrafish lines, naturally occurring patient specific mutation (larger deletion- or premature termination mutations) in HNF1B A/B orthologue genes will also be incorporated. CRISPR efficiency will be tested by embryo genomic DNA isolation (fin-clips), PCR and genomic sequencing. Phenotype screening will be performed in the injected F0 individuals. If no phenotype is visible in F0 generations, we will cross F0 founders to obtain F1 heterozygous carrier lines. Stable heterozygous F1 carriers will be crossed to obtain homozygous progeny. Measurements of signs of diabetes by fasting and postprandial glucose/insulin measurements will be performed after blood collection in adult fish. Blood collection protocols are available for adult fish

Utstyr

sebrafisk, crispr/cas9 teknologi, imaging, transkriptomanalyser

prosjektdeltakere

prosjektleder

Lise Bjørkhaug Gundersen

  • Tilknyttet:
    Prosjektleder
    ved Institutt for sikkerhet, kjemi- og bioingeniørfag ved Høgskulen på Vestlandet

Rosemari Hoff

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Universitetet i Bergen

Ståle Ellingsen

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Universitetet i Bergen

Elsa Denker

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Universitetet i Bergen
1 - 4 av 4

Resultater Resultater

Functional analysis of various HNF4A variants identifies increased transactivation function of R85W causing the mutation specific phenotype of neonatal hyperinsulinism and Fanconi syndrome.

Bjørkhaug, Lise; Hornnes, Lorentze; Kaci, Alba; Madsen, Andre; Cellane-Chantelot, Christine; Hattersley, Andrew; Mellgren, Gunnar; Aukrust, Ingvild; Njølstad, Pål Rasmus. 2017, Diabetes møte. UIB, HVLPoster

Functional investigations of HNF1A identify rare variants as risk factors for type 2 diabetes in the general population.

Najmi, Laeya Abdoli; Aukrust, Ingvild; Flannick, Jason; Molnes, Janne; Burtt, Noël; Molven, Anders; Groop, Leif; Altshuler, David; Johansson, Stefan; Bjørkhaug, Lise mfl.. 2017, Diabetes. HAUKELAND, Lu, BROAD, UIB, HVL, MGH, HMSVitenskapelig artikkel

High incidence of heterozygous ABCC8 and HNF1A mutations in Czech patients with congenital hyperinsulinism.

Rozenkova, Klara; Malikova, Jana; Nessa, Azizun; Dusatkova, Lenka; Bjørkhaug, Lise; Obermannova, Barbora; Dusatkova, Petra; Kytnarova, Jitka; Aukrust, Ingvild; Najmi, Laeya Abdoli mfl.. 2015, Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism (JCEM). FNMOTOL, UKVP, HAUKELAND, GOSH, UCL, UIBVitenskapelig artikkel

Monogenetic diabetes mellitus in Norway :.

Søvik, Oddmund; Irgens, Henrik Underthun; Molnes, Janne; Sagen, Jørn V.; Bjørkhaug, Lise; Ræder, Helge; Molven, Anders; Njølstad, Pål Rasmus. 2013, Norsk Epidemiologi. HAUKELAND, BROAD, UIBVitenskapelig artikkel
1 - 4 av 4