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Fast Track hERG phenotyping to evaluate the pathogenicity of KCNH2 genetic variants - 18/05/21

Doi : 10.1016/j.acvdsp.2021.04.157 
B.B. Ribeiro de Oliveira Mendes 1, , S. Feliciangeli 2, M. Menard 1, F. Chatelain 2, J. Montnach 1, S. Nicolas 1, B. Ollivier 1, I. Baro 1, J. Schott 1, V. Probst 3, F. Kyndt 3, I. Denjoy 4, F. Lesage 2, G. Loussouarn 1, M. De Waard 1
1 Institut du Thorax U1087, Inserm–DR Grand Ouest, Nantes Cedex1, France 
2 Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire, Labex ICST, Université Côte d’Azur, Inserm, Centre National de la Recherche Scientifique, Valbonne, France 
3 CHU Nantes, l’Institut du Thorax, Inserm, CNRS, UNIV Nantes, Nantes, France 
4 Service de Cardiologie et CNMR Maladies Cardiaques Héréditaires Rares, Hôpital Bichat, Paris, France 

Corresponding author.

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Résumé

Introduction

Mutations in KCNH2 (coding for hERG) cause long or short QT syndromes (LQTS or SQTS), predisposing to life-threatening arrhythmias. More than 1000 variations in hERG sequences have been described, most of them are to be characterized.

Objective

The objective is to standardize and accelerate the entire process necessary to phenotype hERG variants. An in silico evaluation was also included to characterize the structural impact of the variants.

Methods

We selected 12 variants from patients with LQTS, and 1 with SQTS. We optimized the protocol to efficiently introduce mutations in hERG cDNA despite GC-rich sequences, using the Gibson assembly strategy. A pH-sensitive fluorescent tag was fused to hERG for fast-track evaluation of hERG cell trafficking. An optimized patch-clamp protocol of 35sec was developed to evaluate hERG channel activity in transfected cells. R software was used to speed up analyses.

Results

In the present work, we observed a good correlation between cell surface expression, assessed by the pH-sensitive tag, and current densities. Also, we showed that the new biophysical protocol allows a significant gain of time in recording ion channel properties and provides extensive information on WT and variant channel biophycical parameters, that can all be recapitulated in a single parameter defined herein as the repolarization power. The impact of the variants on channel structure were also reported where structural information was available. These three readouts (trafficking, repolarization power and structural impact) define 3 pathogenicity indexes that may help clinical diagnosis.

Conclusion

Fast track characterization of KCNH2 genetic variants shows its relevance to discriminate mutants that affect hERG channel activity from variants with undetectable effects. This information is meant to fill a patient database, as a basis for personalized medicine. The next steps will be to further accelerate the process using an automated patch-clamp system.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

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Vol 13 - N° 2

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