NR AHMK
AU Lloyd,S.E.; Onwuazor,O.N.; Beck,J.A.; Mallinson,G.; Farrall,M.; Targonski,P.; Collinge,J.; Fisher,E.M.C.
TI Identification of multiple quantitative trait loci linked to prion disease incubation period in mice
QU Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2001 May 22; 98(11): 6279-83
PT journal article
AB Polymorphisms in the prion protein gene are known to affect prion disease incubation times and susceptibility in humans and mice. However, studies with inbred lines of mice show that large differences in incubation times occur even with the same amino acid sequence of the prion protein, suggesting that other genes may contribute to the observed variation. To identify these loci we analyzed 1,009 animals from an F2 intercross between two strains of mice, CAST/Ei and NZW/OlaHSd, with significantly different incubation periods when challenged with RML scrapie prions. Interval mapping identified three highly significantly linked regions on chromosomes 2, 11, and 12; composite interval mapping suggests that each of these regions includes multiple linked quantitative trait loci. Suggestive evidence for linkage was obtained on chromosomes 6 and 7. The sequence conservation between the mouse and human genome suggests that identification of mouse prion susceptibility alleles may have direct relevance to understanding human susceptibility to bovine spongiform encephalopathy (BSE) infection, as well as identifying key factors in the molecular pathways of prion pathogenesis. However, the demonstration of other major genetic effects on incubation period suggests the need for extreme caution in interpreting estimates of variant Creutzfeldt-Jakob disease epidemic size utilizing existing epidemiological models.
IN CD1-Swiss-Mäuse mit dem mit kurzen Inkubationszeiten verbundenen Allel Prnpa (Leu-108, Thr-189) wurden mit dem an Mäuse adaptierten Chandler/RML-Scrapiestamm infiziert. Daraufhin erkrankten Tieren wurden die Gehirne entnommen und zu einer 1%-igen PBS-Suspension homogenisiert. Je 30 µl dieser Suspension wurden als Inokulum für alle intrazerebralen Inokulationen verwendet. Empfängertiere waren Mäuse der Stämme CAST/Ei und NZW/OlaHsd, sowie Mischlinge zwischen beiden Stämmen, die alle ebenfalls das Allel Prnpa und keinerlei Unterschiede in der kodierenden Region des Prionproteingens aufwiesen. Während CAST/Ei-Mäuse nach 188 +/- 12 Tagen (n = 16) erkrankten, betrug die Inkubationszeit bei den NZW/OlaHsd-Mäusen nur 108 +/- 4 Tage (n = 38). Bei einer mittleren Inkubationszeit von 158 +/- 26 (Standardabweichung) Tagen war die Variabilität der Inkubationszeiten mit 99-274 Tagen sehr groß. Da die längsten Inkubationszeiten der Mischlinge weit über denen des CAST/Ei-Mausstammes mit den längeren Inkubationszeiten lagen, muß es mehrere genetische Faktoren für lange Inkubationszeiten geben, von denen nicht alle in den CAST/Ei-Mäusen vereinigt sind. Bei 1009 Mischlingen der zweiten Generation aus der Kreuzung dieser beiden Mausstämme versuchten die Autoren, die Länge der Inkubationszeit mit genetischen Markern zu korrelieren. Sie verwendeten dazu eine Sammlung von Oligonukleotiden, die komplementär zu jeweils einer bestimmten Sequenz auf einem Chromosom waren und es möglich machten, die Existenz bstimmter genetischer Varianten nachzuweisen. Hochsignifikante Kopplung mit der Inkubationszeit fand man bei 7 oder 8 Abschnitten der Chromosomen 2, 11 und 12, aber auch auf den Mauschromosomen 6 und 7 scheinen Gene mit Einfluß auf die Scrapie-Inkubationszeit zu liegen. Die von den Autoren benutzten Computerprogramme berechneten, dass die experimentell gefundenen Inkubationszeitvariationen zu 82% auf die Gene auf den Chromosomen 2, 11 und 12 zurückzuführen seien. Unter den Kandidaten auf Chromosom 2 könnten die Gene für das Prionprotein und das homologe Doppel-Protein sein. Die Unterschiede zwischen den beiden Mausstämmen müssten in diesem Fall in den Regulatorsequenzen liegen und zumindest beim Prionproteingen wurden tatsächlich Unterschiede bei einzelnen Nukleotiden in der Promoterregion gefunden. Aus der Existenz mehrerer Faktoren mit starkem Einfluß auf die Scrapie-Inkubationszeit bei Mäusen schließen die Autoren, dass die bisher an der vCJD erkrankten Menschen nicht repräsentativ für die gesamten 40% der Briten sind, welche an Position 129 des Prionproteins ausschließlich die Aminosäure Methionin besitzen. Die bisher erkrankten Menschen stammen höchstwahrscheinlich aus einer sehr viel kleineren Subpopulation, in welcher eine Kombination mehrerer genetischer Faktoren für extrem kurze Inkubationszeiten sorgt. Die Autoren stellen daher auch fest, dass die bisherigen Hochrechnungen für die künftige Entwicklung der BSE-bedingten Todeszahlen auf einer falschen Annahme beruhen und zu optimistisch sind.
MH Animal; Chromosome Mapping; Female; *Linkage (Genetics); Male; Mice; Prion Diseases/*genetics; *Quantitative Trait, Heritable; Support, Non-U.S. Gov't; Time Factors
AD Medical Research Council Prion Unit and Department of Neurogenetics, Imperial College School of Medicine at St Mary's, Norfolk Place, London W2 1PG, United Kingdom.
SP englisch
PO USA