Oorspronkelijk artikel: Haghighi, 2006, PNAS A mutation in the human phospholamban gene, deleting arginine 14, results in lethal hereditary cardiomyopathy
Het eerste wetenschappelijke artikel over de R14del mutatie verscheen in 2006. In 2006 waren er twee mutaties in PLN bekend die ook hartproblemen veroorzaakten, maar met verschillende ernst. Verder wisten onderzoekers dat PLN erg belangrijk was in het hart. Deze twee feiten maakten dat onderzoekers vermoedden dat er meer veranderingen in het PLN-gen zijn die hartproblemen veroorzaken.
Om te onderzoeken of er meer mutaties in PLN voorkomen, werden twee grote groepen hartpatiënten onderzocht. Deze groepen kwamen uit Griekenland en Amerika en bestonden uit patiënten met hartfalen. Bij het onderzoek werd gekeken uit welke moleculen het PLN-gen bestaat door een techniek die we sequencing noemen. Inderdaad werd er een patiënte gevonden die een verandering had in het PLN-gen. Er bleken drie moleculen uit het DNA weg te zijn.
Dit zorgde ervoor dat er een van de tweeënvijftig aminozuren van het PLN-gen afwezig is. Deze patiënte kwam uit een familie met hartproblemen. De patiënte zelf was inmiddels overleden door hartfalen en haar moeder, tante en zus waren ook door hartproblemen overleden. Ook haar beide dochters en twee nichtjes bleken de verandering in het PLN-gen te hebben. Hieruit bleek dus al hoe heftig de mutatie kan zijn.
Het hart van de eerste PLN-dragers
Hoe ziet het hart eruit bij de eerste PLN-dragers? Van een aantal dragers was hartweefsel beschikbaar dat tijdens hartkatheterisatie was verzameld. Door middel van kleuringen en microscopie bleek in het hart bindweefsel aanwezig. Ook vertoonden hartcellen een verstoorde structuur. Beide bevindingen kunnen bijdragen aan minder pompkracht van het hart en passen dus bij het hartfalen dat de patiënten ontwikkelden. Een belangrijke uitkomst was dat dragers van het PLN-gen ongeacht of ze ziek of gezond waren veranderingen bleken te hebben op hun hartfilmpje. Het hartfilmpje liet bij alle dragers zien dat de kamers minder goed geactiveerd werden.
De vervolgstap was onderzoek in het lab: wat doet de verandering in het gen in cellen en in dieren? In dit artikel gaan we niet de details langs omdat sommige inzichten al achterhaald zijn en andere onderzoeken hier meer op ingaan. Belangrijk is wel dat in het onderzoek bij cellen en bij dieren dezelfde problemen werden gevonden als bij patiënten. Dit maakt het mogelijk om in deze cellen en muizen de ziekte verder te bestuderen en aan een oplossing te werken.
De conclusie van de onderzoekers is dat PLN en het pad waarin PLN actief is inderdaad erg belangrijk is in het hart en dat veranderingen in hartproblemen kunnen resulteren. Een aantal jaar later werd dezelfde mutatie ook in Duitsland gevonden. Dit werd gevolgd door de ontdekking in Nederland waar we in een volgend artikel aandacht aan besteden.
Achtergrond
Dit onderzoek werd gedaan onder leiding van professor Evangelia Kranias. Professor Kranias is van Griekse oorsprong, maar heeft haar studie en carrière in de Verenigde Staten gemaakt (vandaar dat dit onderzoek zowel Griekse als Amerikaanse patiënten bevat). Haar onderzoek richtte zich vooral op phospholamban waardoor ze ook wel de moeder van phosphoslamban wordt genoemd. In haar onderzoek heeft professor Kranias veel betekent voor het begrijpen hoe phospholamban werkt. Daarnaast is ze onderzoeksleider van het transatlantische CURE-PLaN project (2019-2024), een groot onderzoek dat volledig over PLN-R14del gaat. Dit consortium is inmiddels afgerond.
Verdieping
Hoe weten we dat een verandering een ziekte veroorzaakt?
Ons DNA verandert. Dat komt door foutjes bij het kopiëren van het DNA (hoewel dit ongelofelijk nauwkeurig gebeurt), door toxische stoffen, UV en nog veel meer. Heel veel van deze veranderingen zijn onschadelijk omdat ze in een stukje DNA zitten dat niet vertaald wordt in een eiwit. Andere veranderingen veroorzaken ziektes.
Hoe weten we of een verandering een willekeurige verandering is of een ziekte veroorzaakt? Er zijn een aantal vragen die onderzoekers stellen om hierachter te komen: (1) komt een verandering wel bij zieke, maar niet bij gezonde personen voor? Dit bleek het geval te zijn voor PLN; (2) is het stukje gen hetzelfde bij verschillende diersoorten? We verschillen heel veel van dieren dus als een stukje gen precies hetzelfde is in verschillende dieren, zou het wel eens noodzakelijk kunnen zijn voor de functie van het gen.
Het stukje gen rondom R14 bleek bij dieren precies hetzelfde te zijn; (3) weten we of het stukje gen betrokken is bij de functie van het eiwit? R14 bevindt zich op de plek waar PLN normaal aan een ander eiwit bindt, dus dat R14 nu mist zou die binding kunnen verstoren; (4) wat voor soort verandering is het? Sommige veranderingen in het gen leiden tot een eiwit dat maar een klein beetje verschilt.
Bij PLN mist er echt een molecuul uit het eiwit, dus de verandering is groter; (5) ten slotte, wat gebeurt er als je de verandering in cellen of in dieren inbrengt? Als de cellen of dieren door deze ene verandering ziek worden is dat een sterke aanwijzing dat de verandering de ziekte veroorzaakt. Zoals je begrijpt: echt bewijzen dat een verandering een ziekte veroorzaakt is zo makkelijk nog niet.