عنوان

بررسی ژنتیکی 10 خانواده¬ی ایرانی مبتلا به اسپاستیک پاراپلاژیای وراثتی (HSP) خالص/پیچیده با استفاده از تکنیک توالی‌یابی کل اگزوم (WES)

Number

۳۱۷۵پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Title Proper

بررسی ژنتیکی 10 خانواده¬ی ایرانی مبتلا به اسپاستیک پاراپلاژیای وراثتی (HSP) خالص/پیچیده با استفاده از تکنیک توالی‌یابی کل اگزوم (WES)

General Material Designation

[پایان نامه]

Parallel Title Proper

Genetic investigation of 10 Iranian families affected with hereditary spastic paraplegia (HSP) pure/complex using whole exome sequencing (WES (

Name of Publisher, Distributor, etc.

علوم بهزیستی و توانبخشی University of Social Welfare and Rehabilitation

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۳۹۹

Specific Material Designation and Extent of Item

۲۶۳ص.

Text of Note

پیوست

Dissertation or thesis details and type of degree

دکترا

Discipline of degree

ژنتیک پزشکی Medical Genetics

Date of degree

۱۳۹۹/۱۱/۱۴

Text of Note

فلج انقباضی ارثی (HSP) به گروه وسیعی از بیماری¬های تحلیل عصبی اطلاق می‎شود. مشخصه‌ی اصلی این بیماری از بین رفتن آکسون‌ها در مسیر کورتیکواسپینال است که منجر به ضعف ، سفتی عضلات در اندام¬های تحتانی می¬‎شود. بر اساس علائم بالینی، فلج انقباضی ارثی،به دو فرم خالص و پیچیده طبقه¬بندی می¬شود. در فرم خالص، صرفا علائم هرمی هستند اما در فرم پیچیده، علاوه بر علائم مشاهده شده در فلج انقباضی خالص، علائم عصبی یا غیر عصبی دیگر نیز دیده می¬شوند. از لحاظ ژنتیکی این بیماری می¬تواند تمام انواع الگوهای وراثت (اتوزوم غالب و مغلوب، وابسته به X و میتوکندریایی) را نشان دهد و تا کنون بیش از 80 جایگاه ژنی و 72 ژن ایجاد کننده برای آن شناسایی شده است. با این وجود، به نظر می¬رسد ژن¬های عامل بیماری هنوز در بیش از 50% بیماران ناشناخته باقی مانده‌اند. این وضعیت نشان از ناهمگونی ژنتیکی بالای این بیماری دارد که در نتیجه شناسایی ژن‌های عامل بیماری را مشکل می¬سازد. با این حال، با روی کار آمدن فناوری توالی‌یابی نسل جدید، تحول عظیمی در سرعت شناسایی ژن‌های جدید عامل این بیماری و سایر بیماری‌ها ایجاد شده است. لذا هدف اصلی این مطالعه شناسایی ژن¬ها و جهش¬های بیماری‌زا در 10 خانواده‌ی مبتلا به HSP با استفاده از توالی‌یابی کل اگزوم (WES) می¬باشد.روش اجرا: بیماران توسط متخصصین مغز و اعصاب کشور شناسایی و به مرکز تحقیقات ژنتیک دانشگاه علوم بهزیستی و توانبخشی ارجاع داده شدند. از تمام خانواده‌ها رضایت¬نامه‌ی کتبی گرفته شد و سپس نمونه خون تهیه گردید. توالی‌یابی کل اگزوم برای فرد شاخص 10 خانواده با دستگاه Illumina Hiseq2500 انجام گردید و داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار wAnnovar بررسی گردید. تایید جهش‌های احتمالی، توسط روش توالی‌یابی سنگر صورت گرفت. برای یک خانواده‌ با جهش جایگاه پیرایش، RT-PCR انجام شد تا تاثیر جهش روی رونوشت mRNAمشخص شود. برای یک فرد شاخص نیز MLPA به منظور بررسی تغییرات تعداد کپی در ژن‎های ATL1 و SPAST انجام شد. این خانواده فرم خالص HSP با وراثت اتوزوم غالب داشتند و در بررسی WES به جهش مناسبی نرسیده بودیم. نتایج: در این مطالعه، از ۱۰ خانواده مورد بررسی، جهش احتمالی عامل بیماری در هفت خانواده شناسایی شد. بررسی WES منجر به شناسایی دو جهش هموزیگوس در ژن SPG11 (c.3075dupA:p.E1026Rfs*3 و c.2012dupA;p.His671Glnfs*2) در دو خانواده و یک جهش از نو در ژن ATL1 (c.C715T:p.R239C) در یک بیمار تک گیر گردید. این سه تغییر بر اساس معیارهای ACMG بیماری‌زا یا احتمالا بیماری‌زا بودند. در یک بیمار جهش هتروزیگوس در ژن VCP ((c.C2381T:p.S794N مشاهده گردید، ولی با توجه به تک گیر بودن بیماری و فوت والدین، این جهش صرفا می‌تواند یک جهش احتمالی باشد. در دو خانواده نیز، سه ژن‌ جدید نامزد احتمالی مد نظر قرار گرفتند: ژن‌ DTX4 (c.G1283A:p.T428M) در یک خانواده و ژن‌های EMP3 (c.C123G:p.Y41*) و KCNJ14 (c.C403G:p.L135V) در یک خانواده‌ی دیگر. در بیمار با جهش ژن‌ DTX4، یک جهش جدید نیز در ژن SYCE1 (c.375-2A>G) مشاهده گردید که عامل بیماری آزوسپرمی در این فرد شاخص بود. در یک فرد شاخص نیز با استفاده از روش MLPA ، حذف هتروزیگوس اگزون 17 در ژنSPAST شناسایی شد. نتیجه‌گیری:در این مطالعه، با استفاده از فناوری WES به جستجوی ژن عامل بیماری در ده خانواده مبتلا به HSP پرداختیم. در چهار خانواده (40٪)، به جهش بیماری‌زا یا احتمالا بیماری‌زا در ژن‌های گزارش شده‎ی قبلی و در دو خانواده به ژن نامزد احتمالی جدید دست یافتیم. قطعا تایید یا رد کردن نقش این ژن‌ها در بروز بیماری نیاز به بررسی‌های عملکردی و جانوران که برای ژن مورد نظر طراحی شده‌اند دارد. در یک خانواده نیز جهش ژن VCP مشاهده گردید که در گذشته با سایر بیماری‌های تحلیل عصبی ارتباط نشان داده بود. در سه خانواده نیز بعد از بررسی‌های همراهی جهش با عامل بیماری هیچ جهش مناسبی تایید نشد. در این مطالعه، یک جهش در ژن SYCE1 نیز به عنوان عامل آزوسپرمی غیرانسدادی شناسایی گردید. كلمات كليدي: فلج انقباضی ارثی،HSP ، توالی‌یابی کل اگزوم،WES ، جهش بیماری‌زا

Text of Note

Hereditary spastic paraplegia (HSP) is considered as a large group of inherited neurologicaldisorders. Degeneration of axons within the corticospinal tract is the principal hallmark ofHSP, which is leading to the progressive lower limb spasticity and weakness. According tothe clinical phenotype, the HSP is classified in pure or complex forms; pure HSP are thosethat exhibit isolated pyramidal dysfunction and complex HSP are those in which spasticparaplegia phenotype is associated with other neurological or non-neurological signs. Allpatterns of inheritance consist of autosomal dominant, autosomal recessive, X-linkedrecessive and mitochondrial are reported in HSP patients. So far, about 72 HSP-associatedgenes and 80 loci have been identified. However, almost 50% of all HSP patients haveremained genetically undiagnosed. Thereby, results from literature suggest astrong heterogeneity of the disease, which makes it difficult to identify the disease-causinggenes. With the advent of high throughput next-generation sequencing (NGS), there hasbeen a dramatic shift in the speed of identification of new disease-causing genes. Theprincipal aim of this project is to identify HSP genes and pathogenic variants in 10 HSPfamilies using Whole Exome Sequencing (WES)Materials and Methods:All of the patients were referred by neurologist to the Genetic Research Center of theUniversity of Social Welfare and Rehabilitation Sciences. Written consent was obtainedfrom all families. Blood samples were collected and WES was performed on theprobands using Illumina Hiseq2500. Data were analyzed by wANNOVAR software. Thecandidate variants were confirmed by Sanger sequencing. A splice site variant was checkedby RT-PCR method to evaluate the effect of this mutation on mRNA. Copy numbervariation (CNV) was checked in a proband using MLPA method for ATL1 and SPASTgenes. The latest proband presented a pure form of HSP with autosomal dominantinheritance and no candidate variant was identified in his WES study.Results:This research led to the identification of the probable HSP-causing variants in sevenfamilies. WES analysis revealed two homozygous candidate variants(c.3075dupA:p.E1026Rfs*3 and c.2012dupA:p.H671Q*2) in SPG11 in two probands andone de novo variant (c.C715T:p.R239C) in ATL1 gene in another proband. These threevariants are pathogenic or likely pathogenic based on ACMG criteria. In one proband, aheterozygous variant (c.G2381A;p.S794N) was observed in VCP; however, as his parentsdied, no co-segregation analysis was done for this potential variant. Variantsc.C403G:p.L135V in KCNJ14 and c.C123G:p.Y41* in EMP3 in one family and variantc.C1283T:p.T428M in DTX4 in another family was identified as probable novel diseasecausing genes. A novel variant (c.375-2A>G) was also observed in SYCE1 in the patientwho had DTX4 variant. This variant caused azoospermia in this proband. In one proband,heterozygous deletion of exon 17 was detected in SPAST gene using MLPA method.ConclusionIn this study, we employed whole exome sequencing (WES) in 10 HSP families. We foundthe pathogenic or likely pathogenic variants in 4 (40%) families according to ACMGcriteria. Three novel potential candidate genes were also found in two families. However,functional studies and animal models are required to confirm the pathogenicity of thesevariants in HSP. In one family, a potential variant in the VCP gene was observed. Thisgene was previously reported to be associated with some other neurodegenerative diseases.In three families, no variant was confirmed. Here, a variant was also identified as the causeof non-obstructive azoospermia in SYCE1.KeywordsHereditary spastic paraplegia, HSP, Whole exome sequencing (WES) and disease-causinggenes

Hereditary spastic paraplegia

فلج انفباضی ارثی

پاشایی، مهدیه

Pashaei, Mahdieh

نجم آبادی، حسین

لارتی، فرزانه

Country

ایران

Agency

دانشگاه علوم توان بخشی و سلامت اجتماعی

Date of Transaction

20210613

D

TF

279226

a

Y