Functional assessment of genetic variants in clinically “true” cases of idiopathic ventricular fibrillation: in vitro and in silico modelling to reveal the arrhythmogenic mechanism
Project goals
Genetic predisposition for the sudden cardiac death (SCD), a common cause of death in patients with cardiovascular diseases, has been proved by population studies. The hypothesis “common disease – rare variant” is considered in the pathogenesis of SCD. Cases of “true” idiopathic VF can serve as a useful model. Our pilot study in patients with the “true” idiopathic VF (both structural heart disease and familial electric cardiac diseases excluded) has revealed several variants in genes related to the familial electric cardiac diseases, namely in KCNH2 and RYR2. Pathogenicity of these variants cannot be confirmed without functional study. A group of 60 patients with the idiopathic VF will be clinically re-evaluated within this project. In cases of the “true” idiopathic VF, mutational analysis of arrhythmia related genes will be performed using massive parallel sequencing. We will focus especially on the major genes for familial electric cardiac diseases (KCNQ1, KCNH2, SCN5A, RYR2). The functional analysis will be performed in 3 particular variants identified in our pilot study: 2 variants in the KCNH2 gene (S1021Qfs*98 and A228V) and a variant in the RYR2 gene (Y4734C). None of them has been functionally tested so far. One more variant will be selected later from those identified in future patients. The dysfunction will be characterized using measurements of ionic currents by the whole cell patch clamp technique, calcium imaging and/or confocal microscopy on human ionic channels expressed on a cell line and on cardiomyocytes differentiated from human induced pluripotent stem cells. Beside the in vitro functional analysis, in silico mathematical modelling will be employed, using a previously published human ventricular cell model. The main goal of the project will be to consider pathogenicity of the identified selected variants, to reveal the underlying arrhythmogenic mechanism and potential provoking factors which may induce VF in the otherwise asymptomatic carriers.
Keywords
mutacegenetická variantagenetic variantmutationfunkční analýzafunctional analysismatematické modelovánímathematical modellingwhole cell patch clamplidské indukované pluripotentní kmenové buňkyhuman induced pluripotent stem cellsidiopatická fibrilace komorarytmogenní mechanizmusKCNH2RYR2exprimované lidské kanálylidské derivované kardiomyocytyidiopathic ventricular fibrillationarrhythmogenic mechanismKCNH2RYR2expressed human channelscalcium imagingcelobuněčný "patch clampvápníkové zobrazováníhuman derived cadiomyocytes
Public support
Provider
Ministry of Health
Programme
—
Call for proposals
SMZ0202200001
Main participants
Fakultní nemocnice Brno
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
NU22-02-00348
Alternative language
Project name in Czech
Funkční hodnocení genetických variant u případů klinicky „skutečné“ idiopatické fibrilace komor: in vitro a in silico modelování s cílem odhalit arytmogenní mechanismus
Annotation in Czech
Náhlá srdeční smrt (NSS) je běžným způsobem úmrtí pacientů s kardiovaskulárními chorobami. Populační studie prokázaly jasnou genetickou predispozici pro NSS. Jednou ze zvažovaných možností patogeneze je hypotéza “běžné onemocnění – vzácná varianta”. Vhodným modelem mohou být případy „skutečné“ idiopatické fibrilace komor (FK). Naše pilotní studie u pacientů se „skutečnou“ idiopatickou FK (bez průkazu jak strukturálního onemocnění srdce, tak familiární elektrické choroby srdce) odhalila několik variant v genech souvisejících s familiárními elektrickými chorobami srdce, konkrétně v genech KCNH2 a RYR2. Patogenitu těchto variant nelze potvrdit bez funkční studie. V rámci tohoto projektu bude znovu klinicky zhodnocena skupina 60 pacientů s idiopatickou FK. U případů „skutečné“ idiopatické FK bude provedena mutační analýza genů souvisejících s arytmiemi za použití masivně paralelního sekvenování. Zaměříme se zejména na hlavní geny pro familiární elektrické choroby srdce (KCNQ1, KCNH2, SCN5A, RYR2). Funkční analýza bude provedena u 3 konkrétních variant identifikovaných v naší pilotní studii: 2 varianty v genu KCNH2 (S1021Qfs*98 and A228V) a variantu v genu RYR2 (Y4734C). Žádná z nich dosud nebyla funkčně testována. Další varianta bude vybrána z nálezů u pacientů vyšetřených v průběhu projektu. Dysfunkce bude charakterizována měřením iontových proudů technikou „whole cell patch clamp“, vápníkového zobrazování a/nebo konfokální mikroskopie na lidských iontových kanálech exprimovaných na buněčné linii a na kardiomyocytech diferencovaných z lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk. Kromě in vitro funkční analýzy bude prováděno in silico matematické modelování za využití dříve publikovaného modelu lidské komorové srdeční buňky. Hlavním cílem projektu bude zhodnocení patogenity vybraných variant, odhalení arytmogenních mechanismů a potenciálních provokačních faktorů, které mohou vést ke vzniku fibrilace komor u jinak asymptomatických nosičů.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
May 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Apr 12, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-MZ0-NU-R
Data delivery date
Mar 12, 2025
Finance
Total approved costs
14,750 thou. CZK
Public financial support
14,750 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
14 750 CZK thou.
Public support
14 750 CZK thou.
0%
Provider
Ministry of Health
OECD FORD
Cardiac and Cardiovascular systems
Solution period
01. 05. 2022 - 31. 12. 2025