Novel Multiple Sclerosis Predisposing Genetic Variants Outside the HLA Region

Multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory disease of the central nervous system (CNS). Both environmental factors and several predisposing genes are required to generate MS. Despite intensive research these risk factors are still largely unknown, the pathogenesis of MS demyelination is poorly understood, and no curative treatment exists. Both prevalence and familial occurrence of MS are exceptionally high in a Finnish population subisolate, Southern Ostrobothnia, presumably due to enrichment of predisposing genetic variants within this region. Previous linkage scan on MS pedigrees from Southern Ostrobothnia detected three main MS loci on chromosomes 5p, 6p (HLA) and 17q. Linkage studies in other populations have also provided independent evidence for the location of MS susceptibility genes in these regions. Further, these loci are syntenic to the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) susceptibility loci of rodents. In this thesis work an effort was made to localize MS predisposing alleles of the linked loci outside the HLA region by studying familial MS cases from the Southern Ostrobothnia isolate. Analysis of the 5p locus revealed one region, flanking the complement component 7 (C7) gene. The identified relatively rare haplotype seems to have a fairly large effect on genetic susceptibility of MS (frequency MS 12%, controls 4%; p=0.000003, OR=2.73). Evidence for association with alleles of the region and MS was seen also in more heterogeneous populations. Convincingly, plasma C7 protein levels and complement activity correlated with the risk haplotype identified. The finding stimulated us to study other complement cascade genes in MS. No evidence for association could be observed with the complement component coding genes outside 5p. A scan of the 17q locus provided evidence for association with variants of the protein kinase C alpha (PRKCA) gene (p=0.0001). Modest evidence for association with PRKCA was observed also in Canadian MS families. Finally we used a candidate gene based approach to identify potential MS loci. Mutations of DAP12 and TREM2 cause a recessively inherited CNS white matter disease PLOSL. Interestingly, DAP12 and TREM2 are located in MS regions on 6p and 19q, and we tested them as potential candidate genes in the Finnish MS sample. No evidence for association with MS was observed. This thesis provides an example of how extended families from special populations can be utilized in fine-mapping of the linked loci. A first relatively rare MS variant was identified utilizing the strength of a Finnish population subisolate. This variant seems to have an effect on activity of the complement system, which has previously been suggested to have an important role in the pathogenesis of MS.

Multippeliskleroosi (MS-tauti) on krooninen tulehduksellinen sairaus, jonka puhkeamisen aiheuttavat ympäristötekijät ja useat alttiusgeenit yhdessä. Intensiivisestä tutkimuksesta huolimatta suurin osa näistä MS-taudin riskitekijöistä on kuitenkin vielä tunnistamatta, MS-taudissa tapahtuvan keskushermoston valkean aineen tuhon syntymekanismit ovat huonosti ymmärrettyjä, eikä MS-taudille ole olemassa parantavaa hoitoa. MS-taudin esiintyvyys ja suvuittainen esiintyminen ovat poikkeuksellisen korkeat erään väestöisolaatin alueella Etelä-Pohjanmaalla. Tämä johtuu luultavasti taudin perinnöllisten alttiustekijöiden rikastumisesta alueelle. Suomalaistutkimuksissa on aiemmin tunnistettu kolme pääasiallista MS- geenipaikkaa kromosomeissa 5p, 6p (HLA) ja 17q. Myös muissa väestöissä tehdyt tutkimukset tukevat löydöstä. Tässä väitöskirjatutkimuksessa pyrittiin paikantamaan MS-taudille altistavia geenivariantteja HLA-alueen ulkopuolisilta kytkentäalueilta tutkimalla MS-sukuja Etelä-Pohjanmaan isolaattialueelta. Kromosomin 5p alttiusalueen suhteellisen harvinaisen, komplementti komponentti 7 (C7) geeniä sivuavan haplotyypin havaittiin liittyvän MS-alttiuteen (p=0,000003; OR=2,73). Assosiaatio pystyttiin vahvistamaan myös muissa väestöissä, ja plasman C7-proteiinitasojen ja komplementtiaktiivisuuden havaittiin korreloivan tunnistetun riskihaplotyppin kantajuuteen. Tulos viittaa siihen, että tunnistetulla alueella sijaitsee MS-taudin riskiä selkeästi lisäävä tekijä. Löydös kannusti tutkimaan myös muiden komplementtigeenien osuutta MS-taudissa. Kromosomin 5p ulkopuolisten kompementtigeenien ei kuitenkaan todettu liittyvän MS-alttiuteen suomalaisessa väestössä. Kromosomin 17q alttiusalueen analyysissä havaittiin proteiinikinaasi C alfa -geenin (PRKCA) varianttien liittyvän MS-alttiuteen sekä suomalaisilla että kanadalaisilla (p=0,0001). Väitöskirjan viimeisessä osatyössä tutkittiin MS-taudin ehdokasgeenejä. DAP12 ja TREM2 geenien mutaatiot aiheuttavat keskushermoston valkean aineen taudin, PLOSL:n. Koska kyseiset geenit sijaitsevat kromosomien 6p ja 19q alueilla, joiden on havaittu kytkeytyvän myös MS-tautiin, selvitimme, altistavatko DAP12 ja TREM2 myös MS-taudille. Näiden geenien ei havaittu liittyvän MS-alttiuteen. Tässä väitöskirjassa kuvataan, miten erityisväestöjen sukuaineistoja voidaan hyödyntää alttiusvarianttien paikantamiseksi kytkentäalueilta. Tutkimuksessa tunnistettiin suomalaista isolaattia aineistona hyödyntäen ensimmäinen suhteellisen harvinainen MS-taudille altistava geenivariantti. Tämä variantti vaikuttaa säätelevän komplementtisysteemiä, jolla on jo aiemmin arveltu olevan tärkeä rooli MS-taudin synnyssä.