Recently, we reported the identification of a functional PRSS1 promoter variant in perfect linkage disequilibrium (LD) with the chronic pancreatitis (CP)-‘protective’ rs10273639.1 This, together with several other recent papers published in Gut ,2–4 underscored the importance of functional analysis for improving our understanding of the underlying pathophysiological mechanisms and also more fundamentally for establishing the clinical relevance or otherwise of CP-associated variants from the outset. In many diseases, in vitro functional analysis often represents the only practical means to determine the pathogenicity of patient-derived sequence variants, particularly when they are rare. Herein, we present a new and successful example in the context of CP. SPINK1 is one of the most extensively studied CP genes, with >100 variants being reported to date.5 Of 19 known intronic variants, the four in LD with the p.Asn34Ser variant have been functionally analysed in the context of both minigene6 and full-length genomic sequence7; none had any detectable effect on pre-mRNA splicing. In addition, the functional consequences of the c.194+2T>C splice donor site variant …

It has long been known that canonical 5′ splice site (5′SS) GT>GC variants may be compatible with normal splicing. However, to date, the actual scale of canonical 5′SSs capable of generating wild-type transcripts in the case of GT>GC substitutions remains unknown. Herein, combining data derived from a meta-analysis of 45 human disease-causing 5′SS GT>GC variants and a cell culture-based full-length gene splicing assay of 103 5′SS GT>GC substitutions, we estimate that ~15–18% of canonical GT 5′SSs retain their capacity to generate between 1% and 84% normal transcripts when GT is substituted by GC. We further demonstrate that the canonical 5′SSs in which substitution of GT by GC-generated normal transcripts exhibit stronger complementarity to the 5′ end of U1 snRNA than those sites whose substitutions of GT by GC did not lead to the generation of normal transcripts. We also observed a correlation between the generation of wild-type transcripts and a milder than expected clinical phenotype but found that none of the available splicing prediction tools were capable of reliably distinguishing 5′SS GT>GC variants that generated wild-type transcripts from those that did not. Our findings imply that 5′SS GT>GC variants in human disease genes may not invariably be pathogenic.

The haplotype harboring the SPINK1 c.101A>G (p.Asn34Ser) variant (also known as rs17107315:T>C) represents the most important heritable risk factor for idiopathic chronic pancreatitis identified to date. The causal variant contained within this risk haplotype has however remained stubbornly elusive. Herein, we set out to resolve this enigma by employing a hypothesis-driven approach. First, we searched for variants in strong linkage disequilibrium (LD) with rs17107315:T>C using HaploReg v4.1. Second, we identified two candidate SNPs by visual inspection of sequences spanning all 25 SNPs found to be in LD with rs17107315:T>C, guided by prior knowledge of pancreas-specific transcription factors and their cognate binding sites. Third, employing a novel cis-regulatory module (CRM)-guided approach to further filter the two candidate SNPs yielded a solitary candidate causal variant. Finally, combining data from phylogenetic conservation and chromatin accessibility, cotransfection transactivation experiments, and population genetic studies, we suggest that rs142703147:C>A, which disrupts a PTF1L-binding site within an evolutionarily conserved HNF1A−PTF1L CRM located ∼4 kb upstream of the SPINK1 promoter, contributes to the aforementioned chronic pancreatitis risk haplotype. Further studies are required not only to improve the characterization of this functional SNP but also to identify other functional components that might contribute to this high-risk haplotype.

We read with interest the recent publication of Beer and Sahin-Toth1 reporting that exonic variants affecting pre-mRNA splicing contribute to the genetic burden in chronic pancreatitis. One particular variant, affecting the last nucleotide of exon 3 of the SPINK1 gene, c.194G>A, was found to cause an ∼80% reduction in SPINK1 mRNA expression as compared with the wild type in a minigene assay performed in human embryonic kidney 293T (HEK293T) cells. The SPINK1 sequence inserted into the minigene expression vector however comprised only exon 1, exon 2, exon 3, intron 3 and exon 4 of the four-exon gene.1 It should be noted that the potential effect of c.194G>A as a missense mutation (p.Arg65Gln) on protein function has previously been analysed; engineered expression of the full-length mutant coding sequence in Chinese hamster ovary cells and HEK293T cells showed a consistent 50%–60% reduction in protein secretion as compared with the wild type.2 ,3 We recently analysed the functional consequences of 24 SPINK1 intronic variants in relation to their associated mRNA splicing phenotypes4 ,5 by means of a full-gene splicing assay in which the full-length 7 kb SPINK1 genomic sequence (including all four exons plus all three introns of the gene) was cloned into the pcDNA3.1/V5-His-TOPO vector.6 This full-length gene expression system has already proved itself in practice by accurately representing the in vivo situation in the context …

It is increasingly appreciated that missense variants may not only alter protein structure and function but may also influence pre-mRNA splicing and/or mRNA stability. Here we explore this issue in the context of currently known SPINK1 missense variants using a full-length gene assay. We demonstrated that 4 (17%) out of 24 variants tested significantly reduced pre-mRNA splicing and/or stability as compared with the wild-type. However, since the strongest effect observed was a 23% reduction from normal, the contribution of SPINK1 missense variants to the clinical phenotype through an impact on mRNA processing alone may be relatively minor compared with their effects in relation to protein structure/function.

SPINK1 (serine protease inhibitor, kazal-type, 1), which encodes human pancreatic secretory trypsin inhibitor, is one of the most extensively studied genes underlying chronic pancreatitis. Recently, based upon data from qualitative reverse transcription-PCR (RT-PCR) analyses of transfected HEK293T cells, we concluded that 24 studied SPINK1 intronic variants were not of pathological significance, the sole exceptions being two canonical splice site variants (i.e., c.87 + 1G > A and c.194 + 2T > C). Herein, we employed the splicing prediction tools included within the Alamut software suite to prioritize the ‘non-pathological’ SPINK1 intronic variants for further quantitative RT-PCR analysis. Although our results demonstrated the utility of in silico prediction in classifying and prioritizing intronic variants, we made two observations worth noting. First, we established that most of the prediction tools employed ignored the general rule that GC is a weaker donor splice site than the canonical GT site. This finding is potentially important because for a given disease gene, a GC variant donor splice site may be associated with a milder clinical manifestation. Second, the non-pathological c.194 + 13T > G variant was consistently predicted by different programs to generate a new and viable donor splice site, the prediction scores being comparable to those for the physiological c.194 + 2T donor splice site and even higher than those for the physiological c.87 + 1G donor splice site. We do however provide convincing in vitro evidence that the predicted donor splice site was not entirely spurious. Our findings, taken together, serve to emphasize the importance of functional analysis in helping to establish or refute the pathogenicity of specific intronic variants.

We read with great interest the recent paper by Beer and Sahin-Toth1 addressing the ‘missing heritability’ observed in approximately 60% of German cases of chronic pancreatitis.2 These authors opined that ‘discovery studies tend to focus on exons and exon–intron boundaries and may thus miss many intronic variants’.1 This premise seems eminently reasonable, given the generally much larger size of intronic sequences as compared with the coding sequences of protein-coding genes. However, there is a trade-off here. On the one hand, larger sequence size means larger target size for mutation, and hence the greater the number of mutations that could be missed if intronic sequences were not screened. On the other hand, to be of pathological significance, an intronic mutation must either create a new functional splicing donor or acceptor site or alternatively impact a functional sequence motif responsible for regulating splicing (eg, an intronic splicing enhancer), which depends upon many additional factors other than just sequence length. As yet, it is unclear what the ratio of pathological intronic:exonic variants will turn out to be, although intronic mutations are …

We have read with interest the recent publication of Hegyi and Sahin-Toth1 reporting that chronic pancreatitis (CP)-predisposing CPA1 mutations function through the misfolding pathway rather than through loss of CPA1 protein/activity. Herein, we explore an additional insight gleaned from this study beyond those discussed in an accompanying Editorial.2 In the original study reporting the association of CPA1 variants with CP, all unambiguous loss-of-function (LoF) variants (eg, nonsense mutations) were lumped together with missense mutations that functionally impaired the CPA1 protein.3 However, unlike missense mutations, unambiguous LoF variants often result in transcripts that contain premature termination codons (PTC) and are thus prone to nonsense-mediated RNA decay (NMD). NMD detects and degrades PTC-containing transcripts, thereby preventing the accumulation of truncated proteins.4 5 This implies that most unambiguous LoF CPA1 variants would not be able to elicit endoplasmic reticulum (ER) stress and hence, in light of the Hegyi and Sahin-Toth study, will not predispose …

The clinical significance of SPINK1 intronic variants in chronic pancreatitis has been previously assessed by various approaches including a cell culture-based full-length gene assay. A close correlation between the results of this assay and in silico splicing prediction was apparent. However, until now, a clinical diagnostic pipeline specifically designed to classify SPINK1 intronic variants accurately and efficiently has been lacking. Herein, we present just such a pipeline and explore its efficacy and potential utility in potentiating the classification of newly described SPINK1 intronic variants.We confirm a close correlation between in silico splicing prediction and results from the cell culture-based full-length gene assay in the context of three recently reported pathogenic SPINK1 intronic variants. We then integrated in silico splicing prediction and the full-length gene assay into a stepwise approach and tested its utility in the classification of two novel datasets of SPINK1 intronic variants. The first dataset comprised 16 deep intronic variants identified in 52 genetically unexplained Chinese chronic pancreatitis patients by sequencing the entire intronic sequence of the SPINK1 gene. The second dataset comprised five novel rare proximal intronic variants identified through the routine analysis of the SPINK1 gene in French pancreatitis patients. Employing a minor allele frequency of > 5% as a population frequency filter, 6 of the 16 deep intronic variants were immediately classified as benign. In silico prediction of the remaining ten deep intronic variants and the five rare proximal intronic variants with respect to their likely impact on splice site selection suggested that only one proximal intronic variant, c.194 + 5G > A, was likely to be of functional significance. Employing the cell culture-based full-length gene assay, we functionally analyzed c.194 + 5G > A, together with seven predicted non-functional variants, thereby validating their predicted effects on splicing in all cases.We demonstrated the accuracy and efficiency of in silico prediction in combination with the cell culture-based full-length gene assay for the classification of SPINK1 intronic variants. Based upon these findings, we propose an operational pipeline for classifying SPINK1 intronic variants in the clinical diagnostic setting.