Proteiner i osteochondrose: nøkkelen til hvordan sykdomsprosessen styres og nedarves

The project aim was to identify proteins that are involved in the control and heritability of osteochondrosis. Four proteins that could potentially be involved had been identified in previous own studies, and during the course of the project, a major genetic study in pigs was completed which generated a further 8 candidate proteins. Tests were run for so-called immunohistochemical staining, and have so far been successful for 6 of the 12 candidate proteins. The project represents the first time one has been successful in taking proteins from a location on the genome of pigs that is demonstrably associated with the heritable predisposition in this species and stain for them in growth cartilage with osteochondrosis lesions in horses. The project has given rise to entirely novel candidates for proteins that control osteochondrosis and, as such, represents a major step forwards in the process of developing a genetic test for this disease in blood samples.

Løse biter/osteochondrose er den vanligste utviklingslidelsen i hesteledd. En arvelig predisposisjon er dokumentert, så forekomsten kan reduseres gjennom målrettet avl. Dagens røntgenundersøkelse for løse biter har flere feilkilder. Det jobbes derfor mot å utvikle en gentest som nøyaktig beskriver sykdomspotensialet i individets arvemateriale. Forskerne bak denne søknaden har vist at osteochondrose oppstår via en svikt i blodtilførselen til vekstbrusk. Prosjektet har til hensikt å avdekke proteiner som kan være involvert i at det oppstår en svikt i blodtilførselen. Det er nødvendig å finne slike proteiner for å forstå hvordan sykdommen styres. Det har også potensial til å forklare hvordan den nedarves, da sykdomsgener utøver sin virkning via proteiner. Prosjektet er derfor et direkte og sentralt ledd i arbeidet mot å utvikle en gentest for osteochondrose, for derigjennom å avle hester med robust arvemateriale, som kan holde seg friske og utøve sin rolle i folkehelse, næring og samfunn.

Prosjektets mål var å finne proteiner som er involvert i styring og arv av osteochondrose. Fra
egne studier var det identifisert 4 proteiner som kunne være involvert, og underveis i prosjektet
ble resultatene av en stor genetisk undersøkelse på gris også klare, noe som gav opphav
til 8 aldri tidligere undersøkte proteiner som kunne være involvert. Det ble testet ut såkalt
immunhistokjemisk farging for de 12 proteinene, noe som så langt har virket for 6 av dem.
Prosjektet representerer første gang man har lykkes med å ta proteiner fra et sted på genomet
hos gris som beviselig er forbundet med arvelig predisposisjon i denne arten og farge for dem i
vekstbrusk med osteochondroselesjoner hos hest. Prosjektet har gitt opphav til helt nye kandidater
for proteiner som styrer osteochondrose og representerer således et stort framsteg i prosessen
mot å utvikle en gen-test for sykdommen i blodprøver.

Proteiner i osteochondrose – nøkkelen til hvordan sykdomsprosessen styres og nedarves
Unge hester, særlig av store raser, får ofte løse biter i ledd. Bitene kalles osteochondrosis dissecans, forkortet OCD, og skyldes den underliggende sykdomsprosessen osteochondrose som er arvelig. Man vet godt hvordan de tidlige sykdomsforandringene; svikt i blodtilførselen og iskemisk nekrose eller et «infarkt» i vekstbrusken, ser ut i mikroskopet, men det vites ikke hvilke proteiner som styrer sykdomsforandringene. Proteiner kodes for av gener på hestens DNA, dvs. arvematerialet. Det er derfor viktig å finne proteiner som påvirker utviklingen av osteochondrose, både for å stoppe sykdomsutvikling før ledd blir ødelagt, men også fordi den arvelige predisposisjonen nødvendigvis må ligge i genene som koder for slike proteiner.
Prosjektet startet med søk av den eksisterende litteraturen for å kartlegge proteiner som allerede har vært foreslått involvert i osteochondrose hos hest. Det ble også søkt i den genetiske litteraturen, men det er et problem at disse studiene har blitt gjort på forskjellige måter, i forskjellige raser og med forskjellig kategorisering av hestene som syke og friske. Resultatene av de genetiske studiene på hest spriker derfor i mange retninger. Underveis i prosjektet (2014) var vi imidlertid så heldige at vår samarbeidspartner Norsvin publiserte en studie der de gjorde flere funn som alle pekte sterkt i samme retning mot at osteochondrose var forbundet med en spesifikk region på grisens gen-kromosom 13. I regionen fantes det gener som kodet for ca. 90 proteiner. De proteinene som hadde kjent funksjon ble undersøkt med henblikk på om de var forbundet med blodkar, vekstbrusk eller beinvev og derfor kunne være involvert i de tidlige sykdomsforandringene i osteochondrose. Litteratursøket ledet frem til en liste over 12 spesielt spennende proteiner.
Dersom man skal gjøre noe med årsaken til osteochondrose er det svært viktig at man undersøker proteinene nettopp i de tidlige sykdomsforandringene, ikke i forandringer som bare representerer en konsekvens av sykdommen for da vil fortsatt like mange hester få osteochondrose. De 12 proteinene ble derfor undersøkt i eksperimentelle osteochondroselesjoner fra hest, fordi eksperimentelle lesjoner er de eneste der man kan si nøyaktig hvor lenge lesjonen har vart og således kan garantere at det man ser på er genuint tidlige forandringer. Proteinene ble undersøkt med såkalt immunhistokjemisk farging, som viser om de er til stede i prøven eller ikke. Dette har ikke vært gjort på denne måten før, så protokoller måtte utvikles fra grunnen av. Det lyktes vi med for 6 av de 12 proteinene; 3 av de 6 kom fra grisegenomet og har aldri tidligere vært farget for i noen art.
Flere av de 6 proteinene har spennende funksjoner som potensielt er relevante for arv av osteochondrose: ett har evnen til å registrere biomekaniske krefter, hovedsakelig strekk, et annet har vært forbundet med dvergvekst hos mennesker, og et tredje er i familie med et protein som har vært forbundet med en osteochondrose-lignende tilstand hos mennesker.
Det vil i fremtiden bli mulig å avgjøre hvor predisponert en hest er for osteochondrose gjennom en gen-test på en enkel blod- eller hårprøve. Det viktigste resultatet av det nåværende prosjektet er at vi har lyktes med en fremgangsmåte som slike gen-tester må være basert på for å være sikker på at genene man tester for er involvert i utviklingen av osteochondrose, og at færre hester derfor vil bli syke. I tillegg til dette har vi funnet flere spennende proteiner med funksjoner som potensielt er relevante for osteochondrose. Proteinene må nå undersøkes videre for å avgjøre om det er disse og/eller andre av de 90 proteinene som er ansvarlige for arv av osteochondrose.