Cytokines, autoantistoffen en astrocyten in de pathologie van Aicardi-Goutieres syndoom (AGS)

Aicardi-Goutières syndrome (AGS) is een genetisch-bepaalde encefalopathie die
met grote regelmaat gemist of laat gediagniosticeerd wordt door de gelijkenis
met een virale encefalitis.
Vanuit een biologisch perspectief is het opmerkelijk dat sommige kinderen met
een diagnose AGS een vroege vorm van een klassieke autoimmuunziekte
ontwikkelen, zoals Systemische Lupus Erythematosus (SLE). AGS en congenitale
infecties zijn beide geassocieerd met een verhoogde productie van
interferon-alfa (IFN-*), en een verstoring van het IFN-* homeostase staat ook
centraal ind e pathogenese van SLE. Deze observaties hebben geleid tot de
veronderstelling dat opheldering van de pathogenese van AGS zal leiden tot
inzicht in autoimmuniteit.

AGS wordt veroorzaakt door mutaties in genen die coderen voor exonuclease TREX1
(AGS1) en subunits van het RNAseH2 endonuclease eiwitcomplex (AGS2, AGS3 en
AGS4). Recent is een vijfde gen vastgesteld, AGS5.
Hoewel AGS in het algemeen overerft als autosmaal recessieve ziekte, zijn
heterozygote TREX1 mutaties beschreven in dominant overerfende AGS families, in
een cutane vorm van SLE (genaamd familiaire chilblain lupus (FCL), en in
patienten met een "adult-onset" cerebro-retinale microangiopathie geassocieerd
met Raynaud fenomeneen (retinal vasculopathy with cerebral leukodystrophy:
RVCL).
Met deze fenotypische en biochemische overlap van AGS met lupus in gedachten,
is het niet verwonderlijk dat heterozygote TREX1 mutaties in 2% van de
patienten met SLE worden gedetecteerd. Om deze reden hebben we AGS, FCL, RVCL
en (sommige gevallen van) lupus als Nuclease Immune Mediated Brain and
Lupus-like (NIMBL) fenotypen gegroupeerd.

Het onderzoeksproject focust zich op AGS en RVCL, als paradigma's voor
ziektebeelden met een gemeenschappelijke pathogenese.

De onderzoeksdoelen van de gehele NIMBL studie zijn als volgt:

Doel 1. Verkrijgen van inzicht in het natuurlijke beloop van AGS en RVCL d.m.v.
* Registratie van pediatrische en volwassen AGS en RVCL patienten, en smeden
van een klinisch netwerk voor patientenzorg (expertise centra)
* Definiering van klinische, radiologische en laboratorium kenmerke van AGS en
RVCL
* Evaluatie van kenmerken bij dragerschap van TREX1, RNASEH2A/B/C en AGS5
mutaties in AGS families

Doel 2. Verwerven van kennis voor de ontwikkeling van diagnostiek en
therapeutische strategieen d.m.v.
* Standaard diagnostiek
* Moleculaire analyse van mutaties in TREX1, RNASEH2A/B/C en AGS5 in AGS en
RVCL in relatie tot het fenotype van de ziekte
* Vaststellen van een protocol en kwaliteitsborging van moleculaire diagnostiek
van NIMBL fenotypen
* Definieren van gevalideerde diagnostische kriteria
* Identificeren van AGS patienten zonder TREX1 / RNASEH2A/B/C / AGS5 mutaties
op zoek naar nieuwe AGS genen
* Datacollectie over de effictiviteit van immunomodulerende therapeutica in AGS
* Datacollectie van de effectiviteit van huidige behandelingen voor specifieke
kenmerken (zoals chilblains / Raynaud / thrombocytopenie / epileptische
insulten / hoofdpijn) in AGS en RVCL
* Identificatie van biomarkers voor de monitoring tbv toekomstige
therapeutische trials

Doel 3. Ontwikkeling van nieuwe experimentele diermodellen die relevant zijn
voor humane NIMBL ziektebeelden d.m.v.
* Ags5 conditionele knock-out muis
* Rnaseh2c knock-in muis
* Trex1 conditionele knock-out muis
* RVCL Trex1 knock-in muis

Doel 4. Verklaring van de pathofysiologie van NIMBL fenotypen d.m.v.
* Bestudering van de intracellulaire signalerings route die tot immuunactivatie
leiden door nucleinezuren
* Characterisering van de bron, de mate, diversiteit, grootte en turno-over van
Trex1 DNA substraten
* Definiering van belangrijkste aspecten van de celbiology van TREX1 en AGS
eiwitten
* Achterhalen van de reden waarom de pathogenese van AGS en RVCL verschilt
* Bepaling van cytokine, autoantistoffen in patienten
* Onderzoeken van bloedcellen, fibroblasten en astrocytenkweken in het kader
van AGS

De lokale studieopzet is erop gericht om cytokinen en andere biomarkers in
gepaarde monsters van bloed en hersenvocht van AGS-gerelateerde
neuroinflammatie te bestuderen. In het licht van de uitdoving van het
ontstekingsbeeld na verloop van tijd is het uiterst belangrijk om zowel
vroegtijdig als ook in latere fasen de ziekteactiviteit te bepalen met monsters
van bloed en hersenvocht en beeldvorming (MRI).
Voor een zeer belangrijk deel behoort dit al tot de standaard monitoring van
deze patienten.

Bloed monsters van AGS patienten zullen worden getest op de aanwezigheid van
autoantistoffen tegen een panel van autoantigenen (ANA, ENA, dubbelstrengsDNA,
etc) en een panel van normaal donorweefsel en weefsel-specifieke cellijnen
(inclusief huid, hart, lever en hersenen) om zo bekende als ook potentieel
nieuwe en wellicht AGS-specifieke autoantistoffen vast te kunnen stellen.

We zullen het tijdsbeloop van deze parameters (o.a. cytokinen en
autoantistoffen) bepalen in relatie tot medische gegevens cq fenotypische
kenmerken (o.a. leeftijd van presentatie en snelheid van ziekteprogressie), en
tot het genotype indien bekend.
Significante bevindingen zullen verder onderzocht worden door: 1) vaststelling
van productie en uitscheiding van deze factoren na cellulaire activatie van
fibroblasten en bloedcellen in kweek, afkomstig van AGS patienten en gezonde
controles; 2) immunohistochemische kleuring van chilblain laesies op
diagnostische huidbiopten van AGS patienten, gericht op cytokinen en
celspecifieke merkers voor endotheel en ontstekingscellen waaronder
plasmacytoide dendritische cellen en specifieke T-celfracties; 3)
immunohistochemie van AGS (of AGS-achtige) hersensecties met relevante
antistoffen en celspecifieke tegenkleuring om de cellulaire origine van
biomarkers van interesse te bepalen op materiaal dat voor onderzoek beschikbaar
is gesteld.

Materialen die bestudeerd zullen worden omvatten:
- Medische gegevens (symptomen, laboratoriumwaarden, genetische analyse en
beeldvorming) - gedurende presentatie en follow-up
- Bloed en hersenvocht afgenomen tijdens standaard diagnostiek (o.a.
lymfocytenaantal en IFN-*)
- Monitoring van bloedmonsters (elke 3 tot 12 maanden) en scoren van
ziekte-gerelateerde kenmerken van AGS
- Monitoring van hersenvocht bij neurologische controle met behulp van
beeldvorming (onder anesthesie; inclusief ruggeprik)
- Restmateriaal van huidbiopten voor fibroblastenkweken
- Diagnostische huidbiopten in geval van huidmanifestaties zoals "chilblains",
of andere AGS-gerelateerde weefselmonsters
- Obductiemateriaal na toestemming door ouders of wettelijke verzorgers

De belasting en risico's voor de patient nemen niet toe door deelname aan de
studie.

Standaardzorg in geval van een ziekenhuisopname voor diagnostiek en/of
monitoring van AGS in een vroeg stadium van de ziekte zal verzorgd worden in
samenwerking met collega-kinderneurologen cq kinderartsen in regionale
academische en niet-academische ziekenhuizen in Nederland.

Indien de diagnose AGS gesteld is, vragen we toestemming om een bezoek aan onze
kliniek in het AMC te Amsterdam te brengen met een frequentie van elke 3 tot 12
maanden, afhankelijk van de ziekteverschijnselen zoals de ernst en progressie
van de ziekte - alles in goed overleg en na afstemming met lokale behandelend
arts en met toestemming van ouders of wettelijke verzorgers van aangedane
kinderen.