Tanı konulamayan kalıtsal metabolik hastalıklarda tümekzom dizi analizinin katkısı
Diagnostic utility of whole exome sequencing inundiagnosed inborn errors of metabolism
Yazar: ASUMAN GEDİKBAŞI
Danışman: PROF. DR. ZEHRA OYA UYGUNER
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Genetik = Genetics ; Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases
Dizin: Dizi analizi = Sequence analysis ; Ekzom dizileme = Exome sequencing ; Genetik hastalıklar-doğuştan = Genetic diseases-inborn ; Genetik hastalıklar-doğuştan = Genetic diseases-inborn ; Metabolik hastalıklar = Metabolic diseases ; Metabolizma-doğuştan kusurlar = Metabolism-inborn errors ; Teşhis = Diagnosis

Özet:
Kalıtsal Metabolizma Hastalıkları (KMH), biyokimyasal yolaklardaki bozuklukları
kapsayan, klinik ve genetik olarak heterojenliği nedeniyle tanısal güçlükleri olan
genetik hastalıklardır. En büyük payı, nükleer ve mitokondriyal patojenik
varyantlarla ilişkili mitokondriyal hastalıklar oluşturur. DNA dizi teknolojilerindeki
gelişmeler tanı güçlüğü olan bu tip hastalıkların genetik etiyolojisinin
aydınlatılmasına önemli bir ivme kazandırmıştır. Bu tezin amacı, tanı
konulamayan KMH'da görülen klinik fenotiplerin, moleküler etiyolojilerinin
aydınlatılmasında, tüm ekzom dizileme (TED) yönteminin katkısını
araştırmaktır. Çalışmaya, on dördü mitokondriyal hastalık olmak üzere 20
aileden 26 etkilenmiş olgu dahil edildi. Özgün tasarlanan fragmantasyon tabanlı
mtDNA dizileme ve TED analizi için Thermo Scientific™ IonGeneStudio S5
Sistemi ve IonReporter analiz programı kullanıldı. Kültüre edilen kas/kan
hücrelerinden transkript çalışmaları yapıldı. On dört farklı aileden, on sekiz
etkilenmiş olguda TK2, POLG, EARS2, MICOS13, ECHS1, NDUFAF6, FBXL4,
CAPN3, DYSF, ALG8, OXCT1, DHTK2, SMARCAL1 genlerinde on sekiz farklı
patojenik/olası patojenik varyant gösterilirken altı ailede genetik etiyoloji
aydınlatılamadı. Sanger dizileme yöntemiyle doğrulanan ve aile çalışmaları
yapılan bu varyantlardan sekizi, novel veya hastalık ilişkisi daha önce
bildirilmeyen çok nadir değişimlerdi; EARS2'de c.1283delC (p.(Pro428Leufs*))
ve c.319C>T(p.Arg107Cys), ALG8'de c.479A>T(p.His160Leu), ECHS1'de
c.202G>A (p.Glu68Lys), NDUFAF6'da c.479delA (p.(Asn162Ilefs*27)), OXCT1
c.1370C>T (p.Thr457Ile), c.1173-139G>T SMARCAL1'de
c.1027_1034delTTCGAGGC (p.(F343Rfs*13)) idi. Olguların klinik, radyolojik,
biyokimyasal ve histopatolojik sonuçları gen ve varyant ilişkilerini destekledi.
TED analizi ile tüm aileler için %65, mitokondrial grup için %50 oranında
moleküler genetik tanı sağlandı. Tüm ailelere prenatal/preimplantasyon genetik
tanı olanaklarını içeren kapsamlı genetik danışma verildi. TK2 eksikliği olan iki
olgu ilaca erken erişim programına yönlendirildi. Tanı konulamayan altı ailede
ise gelecek projeler dahilinde tüm genom dizi analizi yapılması planlandı.

Abstract:
Inborn errors of metabolism (IEMs) are diseases that involve disorders in
biochemical pathways and have diagnostic difficulties due to clinical and genetic
heterogeneity. Mitochondrial diseases are the most common form of IEMs
associated with nuclear and mitochondrial pathogenic variants. Advances in
DNA sequencing technologies have given an important support to elucidating
the genetic etiology of such diseases, which are difficult to diagnose. The aim of
this thesis is to determine the molecular etiologies for undiagnosed IEMs using
whole-exome sequencing (WES). Twenty-six affected patients from 20
undiagnosed families, 14 of which were mitochondrial disease were included.
Thermo Scientific™ IonGeneStudioS5 System was used for WES and mtDNA
sequencing. Transcript studies were performed from cultured muscle/blood
cells. Eighteen different pathogenic/likely pathogenic variants were shown in
TK2, POLG, EARS2, MICOS13, ECHS1, NDUFAF6, FBXL4, CAPN3, DYSF,
ALG8, OXCT1, DHTK2, SMARCAL1 genes in nineteen affected cases from
thirteen families. All of the diagnosed variants confirmed by Sanger sequencing
and segregation in families with available individuals. Altogether, three novel
and five ultra-rare variants first time associated with disease in this study;
EARS2 c.1283delC ((p.Pro428Leufs*)) and c.319C>T (p.Arg107Cys), ALG8
c.479A>T (p.His160Leu), ECHS1 c.202G>A (p.Glu68Lys), NDUFAF6 c.479delA
(p.(N162Ifs*27)), OXCT1 c.1370C>T(p.Thr457Ile), c.1173-139G>T SMARCAL1
c.1027_1034delTTCGAGGC, (p.(F343Rfs*13)). The clinical, radiological,
biochemical and histopathological results of the cases supported the gene and
variant associations. Molecular genetic diagnosis was achieved at a rate of 65%
for all of the families and 50% of the mitochondrial disease group. Genetic result
allowed two patients to receive early access to the medicine for TK2 deficiency.
Genetic counseling presented for all of the families. Six of the families remain
undiagnosed, and planned for whole genome sequencing in future projects.