Klinische und genetische Prädiktoren der Divertikelerkrankung: Untersuchung der Kandidatengene ELN und FBLN5

Molekulargenetische Feinanalyse der Cutis laxa assoziierten Kandidatengene ELN und FBLN5 bei der Divertikelerkrankung. Bei Unterformen der Cutis laxa, einer genetisch heterogenen Gruppe von Bindegewebserkrankungen, fanden sich Mutationen des Elastin-Gens und des Fibulin-5-Gens ursächlich für die Erkrankung. Bei diesen Unterformen kommt es gehäuft zum Auftreten einer Divertikelerkrankung. Es wurden Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) in diesen Genen genotypisiert und auf eine Risikoassoziation mit der Divertikelerkrankung getestet. Mit Hilfe von statistischen Analysen wurde die Genotyp- und Allelfrequenz zwischen Personen, die an Divertikulose oder Divertikulitis erkrankt sind, mit denen gesunder Personen aus der Kontrollgruppe verglichen. Falls eine genetische Variante die kausale Ursache der Divertikulose oder Divertikulitis sein sollte oder mit einer kausalen Variante im Kopplungsungleichgewicht stehen sollte, dann wäre ein signifikanter Unterschied der Genotyp- bzw. Allelfrequenzen zwischen Patienten mit Divertikulose und Personen ohne Divertikel zu erwarten. In die Fallgruppe konnten insgesamt 2.871 Patienten mit Divertikelerkrankung eingeschlossen werden. Die Kontrollgruppe umfasste 1.167 Personen. Untersucht wurden 77 SNPs des ELN-Gens und 123 SNPs der stromabwärts angrenzenden Region inklusive des Nachbargens LIMK1. Zwölf dieser SNPs erreichten jeweils die Signifikanzschwelle (p-Wert < 0,05). Die Signifikanz der Ergebnisse konnte auch in der Bonferroni-Korrektur für multiples Testen bestätigt werden. Somit ergab die Untersuchung der SNPs für das ELN- und LIMK1-Gen eine Assoziation zum Auftreten einer Divertikulose. Allerdings war eine genaue Diskriminierung zwischen dem Kandidatengen ELN und dessen Nachbargen LIMK1 nicht möglich, da das Assoziationssignal beide Gene überspannte. Die Ergebnisse der gewebespezifischen Genexpressionsanalyse legen nahe, dass der SNP rs34208922 im 3´UTR Bereich des ELN-Genes signifikant mit alternativem Spleißen (sQTL) des Genes ELN assoziiert ist. Es wurden 315 repräsentative SNPs des FBLN5-Gens untersucht. Es konnte kein Zusammenhang zwischen der Divertikelerkrankung und den genetischen Varianten im FBLN5-Gen nachgewiesen werden.:Abkürzungsverzeichnis 4 Abbildungsverzeichnis 8 Tabellenverzeichnis 9 1. Einleitung 10 1.1 Definitionen der Divertikelerkrankung 10 1.2 Divertikulose des Kolons 12 1.2.1 Epidemiologie 12 1.2.2 Anatomische Voraussetzungen 13 1.2.3 Lokalisation 15 1.2.4 Klinik 15 1.2.5 Diagnostik 17 1.2.6 Therapie 17 1.3 Divertikulitis 17 1.3.1 Klinik 19 1.3.2 Diagnostik 20 1.3.3 Therapie 21 1.4 Ätiologie und Risikofaktoren der Divertikulose 23 1.4.1 Beeinflussbare Risikofaktoren 23 1.4.2 Nicht-beeinflussbare Risikofaktoren 27 1.5 Möglicher Einfluss genetischer Risikofaktoren auf die Divertikelerkrankung 31 1.5.1 Familiäre Risikofaktoren 32 1.5.2 Assoziation der Divertikulose mit genetischen Erkrankungen 34 1.5.3 Mögliche Kandidatengene für die Divertikulose 39 1.5.4 Bereits bekannte Risikogene für die Divertikulose 39 1.5.5 Die Gene ELN und FBLN5 40 1.5.6 Komplexe genetische Erkrankungen 42 1.5.7 Hypothesengesteuerte Studien - Kandidatengenstudien 44 1.5.8 Einzelnukleotid-Polymorphismus 45 2. Zielsetzung 47 3. Material und Methoden 48 3.1 Patientenrekrutierung 48 3.1.1 Überregionale Patientenrekrutierung 50 3.1.2 Rekrutierungsplattform PopGen 50 3.1.3 Ein und Ausschlusskriterien für das Patientenkollektiv 51 3.2 Datenschutz und Ethik 53 3.3 Genotypisierung 54 3.3.1 Labortechnische Methoden - DNA-Extraktion 54 3.3.2 Labortechnische Methoden - Genotypisierungsverfahren 55 3.3.3 Imputation der Daten 56 3.4 Kandidatengenansatz 57 3.5 Genetische Assoziationsstudien 58 3.6 Metaanalysen 59 3.7 Kopplungsungleichgewicht 59 3.8 Odds-Ratio 60 3.9 Chi-Quadrat-Test 61 3.10 Power-Schätzung 62 3.11 Bonferroni-Korrektur 62 4. Ergebnisse 64 4.1 Demographie des Patientenkollektivs 64 4.2 Ergebnisse der Analyse der ELN-Genregion 69 4.2.1 Genetische Varianten des ELN-Gens und ihre Assoziation zur Transkriptionsrate und zum alternativen Spleißen 73 4.3 Ergebnisse der Analyse des FBLN5-Gens 75 5. Diskussion 79 5.1 Gegenwärtiger Kenntnisstand zu identifizierten Risikoloci der Divertikelerkrankung 79 5.2 Ergebnisse für die Analysen der Kandidatengene ELN und FBLN5 80 5.2.1 Quantitative Trait Locus 85 5.3 Limitationen der Untersuchung 87 5.4 Ausblick und medizinethische Schlussfolgerungen 89 6. Zusammenfassung 92 6.1 Hintergrund 92 6.2 Zielsetzung 92 6.3 Material und Methoden 93 6.4 Ergebnisse 93 6.5 Diskussion 94 7. English summary 96 7.1 Background 96 7.2 Objective 96 7.3 Material and methods 97 7.4 Results 97 7.5 Discussion 98 8. Literaturverzeichnis 99 9. Anlagen 121 9.1 Anlage 1: Fragebogen der Fallgruppe 122 9.2 Anlage 2: Einverständniserklärung und Merkblatt 133 9.3 Anlage 3: Fragebogen der Kontrollgruppe 135 9.4 Anlage 4: Ergebnisse der Assoziationsanalyse des Gens ELN 143 9.5 Anlage 5: Ergebnisse der Assoziationsanalyse des Gens FBLN5 148 9.6 Anlage 6: Bekannte Risikoloci für die Divertikelerkrankung 156 Danksagung Erklärung zur Eröffnung des Promotionsverfahrens Erklärung zur Einhaltung rechtlicher Vorschriften Verzeichnis der wissenschaftlichen Veröffentlichunge

Klinische und genetische Prädiktoren der Divertikelerkrankung: Untersuchung der Kandidatengene ELN und FBLN5

Molekulargenetische Feinanalyse der Cutis laxa assoziierten Kandidatengene ELN und FBLN5 bei der Divertikelerkrankung. Bei Unterformen der Cutis laxa, einer genetisch heterogenen Gruppe von Bindegewebserkrankungen, fanden sich Mutationen des Elastin-Gens und des Fibulin-5-Gens ursächlich für die Erkrankung. Bei diesen Unterformen kommt es gehäuft zum Auftreten einer Divertikelerkrankung. Es wurden Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) in diesen Genen genotypisiert und auf eine Risikoassoziation mit der Divertikelerkrankung getestet. Mit Hilfe von statistischen Analysen wurde die Genotyp- und Allelfrequenz zwischen Personen, die an Divertikulose oder Divertikulitis erkrankt sind, mit denen gesunder Personen aus der Kontrollgruppe verglichen. Falls eine genetische Variante die kausale Ursache der Divertikulose oder Divertikulitis sein sollte oder mit einer kausalen Variante im Kopplungsungleichgewicht stehen sollte, dann wäre ein signifikanter Unterschied der Genotyp- bzw. Allelfrequenzen zwischen Patienten mit Divertikulose und Personen ohne Divertikel zu erwarten. In die Fallgruppe konnten insgesamt 2.871 Patienten mit Divertikelerkrankung eingeschlossen werden. Die Kontrollgruppe umfasste 1.167 Personen. Untersucht wurden 77 SNPs des ELN-Gens und 123 SNPs der stromabwärts angrenzenden Region inklusive des Nachbargens LIMK1. Zwölf dieser SNPs erreichten jeweils die Signifikanzschwelle (p-Wert < 0,05). Die Signifikanz der Ergebnisse konnte auch in der Bonferroni-Korrektur für multiples Testen bestätigt werden. Somit ergab die Untersuchung der SNPs für das ELN- und LIMK1-Gen eine Assoziation zum Auftreten einer Divertikulose. Allerdings war eine genaue Diskriminierung zwischen dem Kandidatengen ELN und dessen Nachbargen LIMK1 nicht möglich, da das Assoziationssignal beide Gene überspannte. Die Ergebnisse der gewebespezifischen Genexpressionsanalyse legen nahe, dass der SNP rs34208922 im 3´UTR Bereich des ELN-Genes signifikant mit alternativem Spleißen (sQTL) des Genes ELN assoziiert ist. Es wurden 315 repräsentative SNPs des FBLN5-Gens untersucht. Es konnte kein Zusammenhang zwischen der Divertikelerkrankung und den genetischen Varianten im FBLN5-Gen nachgewiesen werden.:Abkürzungsverzeichnis 4 Abbildungsverzeichnis 8 Tabellenverzeichnis 9 1. Einleitung 10 1.1 Definitionen der Divertikelerkrankung 10 1.2 Divertikulose des Kolons 12 1.2.1 Epidemiologie 12 1.2.2 Anatomische Voraussetzungen 13 1.2.3 Lokalisation 15 1.2.4 Klinik 15 1.2.5 Diagnostik 17 1.2.6 Therapie 17 1.3 Divertikulitis 17 1.3.1 Klinik 19 1.3.2 Diagnostik 20 1.3.3 Therapie 21 1.4 Ätiologie und Risikofaktoren der Divertikulose 23 1.4.1 Beeinflussbare Risikofaktoren 23 1.4.2 Nicht-beeinflussbare Risikofaktoren 27 1.5 Möglicher Einfluss genetischer Risikofaktoren auf die Divertikelerkrankung 31 1.5.1 Familiäre Risikofaktoren 32 1.5.2 Assoziation der Divertikulose mit genetischen Erkrankungen 34 1.5.3 Mögliche Kandidatengene für die Divertikulose 39 1.5.4 Bereits bekannte Risikogene für die Divertikulose 39 1.5.5 Die Gene ELN und FBLN5 40 1.5.6 Komplexe genetische Erkrankungen 42 1.5.7 Hypothesengesteuerte Studien - Kandidatengenstudien 44 1.5.8 Einzelnukleotid-Polymorphismus 45 2. Zielsetzung 47 3. Material und Methoden 48 3.1 Patientenrekrutierung 48 3.1.1 Überregionale Patientenrekrutierung 50 3.1.2 Rekrutierungsplattform PopGen 50 3.1.3 Ein und Ausschlusskriterien für das Patientenkollektiv 51 3.2 Datenschutz und Ethik 53 3.3 Genotypisierung 54 3.3.1 Labortechnische Methoden - DNA-Extraktion 54 3.3.2 Labortechnische Methoden - Genotypisierungsverfahren 55 3.3.3 Imputation der Daten 56 3.4 Kandidatengenansatz 57 3.5 Genetische Assoziationsstudien 58 3.6 Metaanalysen 59 3.7 Kopplungsungleichgewicht 59 3.8 Odds-Ratio 60 3.9 Chi-Quadrat-Test 61 3.10 Power-Schätzung 62 3.11 Bonferroni-Korrektur 62 4. Ergebnisse 64 4.1 Demographie des Patientenkollektivs 64 4.2 Ergebnisse der Analyse der ELN-Genregion 69 4.2.1 Genetische Varianten des ELN-Gens und ihre Assoziation zur Transkriptionsrate und zum alternativen Spleißen 73 4.3 Ergebnisse der Analyse des FBLN5-Gens 75 5. Diskussion 79 5.1 Gegenwärtiger Kenntnisstand zu identifizierten Risikoloci der Divertikelerkrankung 79 5.2 Ergebnisse für die Analysen der Kandidatengene ELN und FBLN5 80 5.2.1 Quantitative Trait Locus 85 5.3 Limitationen der Untersuchung 87 5.4 Ausblick und medizinethische Schlussfolgerungen 89 6. Zusammenfassung 92 6.1 Hintergrund 92 6.2 Zielsetzung 92 6.3 Material und Methoden 93 6.4 Ergebnisse 93 6.5 Diskussion 94 7. English summary 96 7.1 Background 96 7.2 Objective 96 7.3 Material and methods 97 7.4 Results 97 7.5 Discussion 98 8. Literaturverzeichnis 99 9. Anlagen 121 9.1 Anlage 1: Fragebogen der Fallgruppe 122 9.2 Anlage 2: Einverständniserklärung und Merkblatt 133 9.3 Anlage 3: Fragebogen der Kontrollgruppe 135 9.4 Anlage 4: Ergebnisse der Assoziationsanalyse des Gens ELN 143 9.5 Anlage 5: Ergebnisse der Assoziationsanalyse des Gens FBLN5 148 9.6 Anlage 6: Bekannte Risikoloci für die Divertikelerkrankung 156 Danksagung Erklärung zur Eröffnung des Promotionsverfahrens Erklärung zur Einhaltung rechtlicher Vorschriften Verzeichnis der wissenschaftlichen Veröffentlichunge

Management of atopy with dupilumab and omalizumab in CADINS disease

The caspase activation and recruitment domain 11 (CARD11) gene encodes a scaffold protein required for lymphocyte antigen receptor signaling. Dominant-negative, loss-of-function (LOF) pathogenic variants in CARD11 result in CARD11-associated atopy with dominant interference of NF-κB signaling (CADINS) disease. Patients with CADINS suffer with severe atopic manifestations including atopic dermatitis, food allergy, and chronic spontaneous urticaria in addition to recurrent infections and autoimmunity. We assessed the response of dupilumab in five patients and omalizumab in one patient with CADINS for the treatment of severe atopic symptoms. CARD11 mutations were validated for pathogenicity using a T cell transfection assay to assess the impact on activation-induced signaling to NF-κB. Three children and three adults with dominant-negative CARD11 LOF mutations were included. All developed atopic disease in infancy or early childhood. In five patients, atopic dermatitis was severe and recalcitrant to standard topical and systemic medications; one adult suffered from chronic spontaneous urticaria. Subcutaneous dupilumab was initiated to treat atopic dermatitis and omalizumab to treat chronic spontaneous urticaria. All six patients had rapid and sustained improvement in atopic symptoms with no complications during the follow-up period. Previous medications used to treat atopy were able to be decreased or discontinued. In conclusion, treatment with dupilumab and omalizumab for severe, refractory atopic disease in patients with CADINS appears to be effective and well tolerated in patients with CADINS with severe atopy.</p