Publisher

National Public Health Institute

Autoimmuunitaudit ovat varsin yleisiä ja usein vaikeita ja hankalasti hoidettavia sairauksia. Tunnettuja autoimmuunitauteja ovat muun muassa reuma, diabetes ja multippeli skleroosi. Autoimmuunitautien syynä on immunologisen puolustuksen kohdistuminen omaan kehoon. Edellä mainittuja tauteja laukaisevat kuitenkin sekä geneettiset, että ympäristötekijät, jotka ovat huonosti tunnettuja. Harvinaiset yhden geenin virheestä syntyvät autoimmuunisairaudet ovat erinomainen oikotie edellä mainittujen sairauksien syiden etsimisessä. Yksi tällainen sairaus on suomalaisen tautiperinnön sairaus APECED.

Suomalaiseen tautiperimään kuuluva autoimmuunitaudin APECEDin (Autoimmune Polyendocrinopathy Candidiasis Ectodermal Dystrophy) tyypilliseen kliiniseen kuvaan kuuluu lisäkilpirauhasen ja lisämunuaisen vajaatoiminta sekä limakalvojen hiivatulehdus. APECED tarjoaa hyvän mallin immunologisen toleranssin ja yleisempien autoimmuunisairauksien tutkimukselle, koska se on yksi harvoista yhden geenin virheistä johtuvista autoimmuunisairauksista.

Tutkimuksen tausta ja merkitys

KTL:n Molekyyliääketieteen osastolla toimiva ryhmä on aiemmin eristänyt AIRE-geenin, jonka mutaatiot ovat taudin taustalla. Tämä geeni ilmentää AIRE-proteiinia, jonka primäärirakenteesta voidaan ennustaa toiminnallisia osia eli domeeneja, kuten kaksi PHD-sinkkisormea, HSR- ja SAND- domeenit, tumakuljetussignaali ja leusiini-vetoketju-motiivi. Elimistössä AIRE-geeniä on ainakin immunologisesti tärkeissä kudoksissa. Solunsisäisesti AIRE-proteiini muodostaa tumassa pilkkumaisia rakenteita ja solulimassa säikeitä. Poistogeenisillä Aire-hiirillä on spontaaneja autoimmuunireaktioita ja Aire näyttääkin ohjaavan autoreaktiivisten T-solujen kehitystä kateenkorvassa säätelemällä ytimen epiteelisoluissa kudosspesifisten geenien ilmentymistä ja tätä kautta näistä geenituotteista peräisin olevien antigeenien esittelyä ja T-solujen negatiivista valintaa. Aire saattaa myös säädellä perifeeristä immunologista toleranssia. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli selvittää APECEDin molekyylitason patogeneesiä tutkimalla hiiren Aire-geenin ekspressiota, AIRE-proteiinin tehtäviä ja mutaatioiden vaikutusta näihin tehtäviin. Lisäksi tutkittiin AIRE-geenin ja HLA-alleelien merkitystä taudinkuvaa säätelevinä tekijöinä.

APECEDin taudinkuvan geneettistä taustaa

Ensimmäisessä osatyössä tutkittiin taudinkuvaan vaikuttavia tekijöitä 104 APECED-perheessä. Siinä osoitettiin, että AIRE-geenin alleeleilla on vain vähäinen vaikutus taudinkuvaan, mutta luokan II HLA-alleelit ovat merkittäviä taudinkuvaa sääteleviä tekijöitä.

Toisessa osatyössä osoitettiin, että ihmisen AIRE-proteiinin tapaan myös hiiren Aire-proteiini paikantuu solunsisäisesti sekä tumaan että solulimaan. Aire-geenin osoitettiin ilmentyvän immunologisesti tärkeissä kudoksissa, joka viittaa myös useissa muissa kudoksissa proteiinin moniin tehtäviin.

Kolmannessa osatyössä etsittiin potilasmutaatioita. Neljän mutaation solunsisäisiä vaikutuksia tarkasteltiin lähemmin. Työssä löydettiin kahdeksan uutta mutaatiota ja osoitettiin viallisen proteiinituotteen solunsisäisen paikantumisen olevan häiriintynyt. AIRE-proteiini osoitettiin ensimmäistä kertaa voimakkaaksi geeni-ilmentymisen transaktivaattoriksi. Mutatoituneiden proteiinien transaktivaatiokyky oli vähentynyt tai puuttui kokonaan.

Neljännessä osatyössä tutkittiin 16 potilasmutaatioita, ja niiden vaikutusta AIREn toimintaan in vitro. Työssä osoitettiin, että proteiinin eri osien mutaatiot vaikuttavat sen toimintakykyyn eri tavoin. Tämä tukee aiempia havaintoja siitä, että APECEDissa saattaisi olla fenotyyppi-genotyyppi -korrelaatioita. Pääosa mutaatioista häiritsi proteiinin transaktivaatokykyä ja paikantumista tumapilkkuihin ja näiden ominaisuuksien välillä nähtiin korrelaatio. HSR-domeenin mutaatiot voitiin jakaa rakenteellisen homologiamallin perusteella kahteen ryhmään, joista toisen mutaatiot estivät kokonaan tumapilkkujen muodostumisen, homomultimerisaatio- ja transaktivaatiokyvyn, kun toisen ryhmän mutaatiot taas häiritsivät proteiinin uloskuljetusta tumasta. AIRE-proteiini muodosti solulysaateissa liukoisia isoja komplekseja solun muiden toistaiseksi tuntemattomien komponenttien kanssa. Näiden kompleksien fysiologista merkitystä korosti se, että osa potilasmutaatioista esti kompleksien muodostuksen.

Tulevaisuuden haasteita

Tulevaisuudessa on tärkeää selvittää tarkemmin AIREn/Airen tehtäviä immunologisen toleranssin säätelyssä. Keskeistä olisi löytää ne mekanismit, joilla AIRE säätelee geenien ilmentymistä. Poistogeenisillä Aire-hiirillä voidaan selvittää muiden geenien ja ympäristötekijöiden vaikutusta APECEDin taudinkuvaan.

Maria Halonen KTL, Molekyylilääketieteen osasto

Tiivistelmä väitöskirjasta Monogenic model for autoimmune diseases: Molecular Basis of Autoimmune Polyendocrinopathy-candidiasis-ectodermal Dystrophy (APECED), Publications of the National Public Health Institute KTL A4/2003